|
|
訂閱社區(qū)雜志 |
燃煤鍋爐改造為生物質(zhì)鍋爐在企業(yè)中的應(yīng)用實(shí)踐 |
(時(shí)間:2020-5-7 9:39:58) |
目前,中國(guó)約有50萬(wàn)的工業(yè)鍋爐,全國(guó)每年煤炭消費(fèi)量約占全世界煤炭消費(fèi)總量的1/3。燃煤工業(yè)鍋爐造成的環(huán)境污染十分嚴(yán)重,為應(yīng)對(duì)霧霾天氣,改善空氣質(zhì)量,沈陽(yáng)市政府頒布了《沈陽(yáng)市藍(lán)天行動(dòng)實(shí)施方案 (2015-2017) 》,該方案要求工業(yè)提標(biāo)改造,取締20t (含20t) 以下燃煤鍋爐,用清潔能源代替燃煤工業(yè)鍋爐。為響應(yīng)《沈陽(yáng)市藍(lán)天行動(dòng)實(shí)施方案 (2015-2017) 》,某企業(yè)決策將對(duì)兩臺(tái)20t燃煤鍋爐進(jìn)行改造,通過(guò)對(duì)燃?xì)忮仩t、周邊市政管網(wǎng)、電鍋爐、生物質(zhì)鍋爐等綜合對(duì)比,結(jié)合企業(yè)實(shí)際,決定改用生物質(zhì)燃料方式,并對(duì)鍋爐及附屬設(shè)備設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造,從2016年計(jì)劃實(shí)施改造至今,設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行。某企業(yè)燃煤鍋爐改造生物質(zhì)燃料鍋爐項(xiàng)目,使用生物質(zhì)成型燃料作為唯一燃燒物。在政策上生物質(zhì)能源是可再生能源,屬于國(guó)家鼓勵(lì)項(xiàng)目;在經(jīng)濟(jì)上相對(duì)于其他供熱方式,投資小,運(yùn)行成本低,經(jīng)濟(jì)效益好,比燃?xì)忮仩t、電鍋爐節(jié)約20%~50%的成本;在環(huán)保上,在保證各項(xiàng)污染物達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上,國(guó)家是大力支持生物質(zhì)專用鍋爐項(xiàng)目的。同時(shí)該項(xiàng)目預(yù)計(jì)年消耗玉米秸稈及花生殼生物質(zhì)成型燃料1×104t,可以解決沈陽(yáng)市國(guó)家航空高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)周邊20km2的玉米秸稈處置問(wèn)題。此項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)上可行,環(huán)保上達(dá)標(biāo),是利國(guó)利民的可再生能源項(xiàng)目。文章以某企業(yè)具體燃煤鍋爐改造成生物質(zhì)鍋爐為例,并通過(guò)運(yùn)營(yíng)成本、煙氣污染物的排放情況,分析該改造方案的環(huán)境效益和社會(huì)效益,望給其他單位改造提供參考。 1 生物質(zhì)成型燃料的種類及特點(diǎn) 制作生物質(zhì)燃料的原料有很多,包括木屑、秸稈、稻殼、花生殼、樹枝、刨花等,無(wú)需任何添加劑,均可固化成型為生物質(zhì)成型燃料。生物質(zhì)成型燃料熱值高、具有高揮發(fā)性、低硫、燃燒好、燃燒率高達(dá)95%以上,一般生物質(zhì)成型燃料根據(jù)其原料不同,其發(fā)熱量在13400~22000 kJ/kg,燃燒溫度可達(dá)1000 ℃以上,完全可以替代煤炭。生物質(zhì)成型燃料燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫、粉塵、含氮量都遠(yuǎn)低于煤炭、石油等,是一種環(huán)保清潔能源。同時(shí),其作為可再生能源產(chǎn)品,有利于國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能環(huán)保政策的落實(shí)。鍋爐的運(yùn)行成本分為燃料、人工、電費(fèi)、水費(fèi)、維修成本、環(huán)保成本、管理成本等幾個(gè)方面,其中燃料成本約占總成本的70%。 生物質(zhì)鍋爐燃料成本與燃煤鍋爐基本相同,比燃?xì)忮仩t和電鍋爐節(jié)約50%~80%的燃料成本,生物質(zhì)燃料鍋爐年總成本與燃煤鍋爐相當(dāng),較燃?xì)夂碗娪惺置黠@的成本優(yōu)勢(shì)。 2 改造項(xiàng)目及資金投入 以該企業(yè)為例,將現(xiàn)有2臺(tái)20t/h燃煤鍋爐改造成100%燃燒生物質(zhì)成型燃料的生物質(zhì)專用鍋爐,其主要建設(shè)內(nèi)容包括2臺(tái)20t/h燃煤鍋爐的爐體改造、鍋爐輔機(jī)改造、上料系統(tǒng)改造、儲(chǔ)料庫(kù)改造、煙囪改造、增加布袋除塵系統(tǒng)、煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等,累計(jì)投資594.36萬(wàn)元。 3 改造技術(shù)方案 與傳統(tǒng)的燃煤鍋爐相比,生物質(zhì)鍋爐全部燃燒生物質(zhì)成型燃料,生物質(zhì)成型燃料與煤相比,最大的區(qū)別就是高揮發(fā)份含量和低灰熔融溫度。因此生物質(zhì)鍋爐與傳統(tǒng)鍋爐相比有著不同的燃燒特性,生物質(zhì)鍋爐改造項(xiàng)目需針對(duì)這些特性做相應(yīng)的升級(jí)改造。 爐膛燃燒系統(tǒng)改造 鑒于生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性,增加鍋爐前拱高度,增強(qiáng)鍋爐輻射換熱,使生物質(zhì)燃料在爐膛中高溫裂解燃燒,將析出的大量“揮發(fā)份”完全燃燒。而針對(duì)鍋爐后拱的改造,則要減少爐拱長(zhǎng)度,增加生物質(zhì)燃料燃燒后產(chǎn)生熱能與水冷壁的輻射換熱面積,增加爐膛容積,增加燃燒空間及換熱強(qiáng)度,以利于增大生物質(zhì)燃料的燃耗及換熱空間,確保換熱強(qiáng)度,提高鍋爐改造后的熱效率。為了降低爐膛溫度,避免生物質(zhì)燃料嚴(yán)重結(jié)焦,同時(shí)降低排煙溫度 (因?yàn)樯镔|(zhì)燃料煙氣量大,排煙溫度會(huì)有所增加) ,爐內(nèi)前拱和爐膛中部位燃帶均做減薄處理,爐排保證密封結(jié)構(gòu)完整。爐排改為往復(fù)爐排,以避免生物質(zhì)成型燃料在爐排上結(jié)焦,堵塞通風(fēng)孔。另外,由于生物質(zhì)爐膛堆積比比燃煤鍋爐低3~4倍,同比進(jìn)爐燃料的體積比要比燃煤鍋爐高3~4倍,因此對(duì)爐排轉(zhuǎn)速進(jìn)行了調(diào)整,較燃煤鍋爐提高25%~50%。 二次風(fēng)及三次風(fēng)系統(tǒng)改造 根據(jù)生物質(zhì)燃燒階段性特點(diǎn),需加大鍋爐鼓風(fēng)量,及時(shí)、分段、合理、有效補(bǔ)入二次風(fēng)量,并就除塵系統(tǒng)增加的設(shè)備加大引風(fēng)機(jī)引風(fēng)量,確保鍋爐系統(tǒng)能正常運(yùn)行。在保證最佳爐膛過(guò)?諝饬扛魅紵齾^(qū)域溫度的條件下,滿足各階段燃燒所需氧量,使生物質(zhì)干燥裂解產(chǎn)生的70%“揮發(fā)份”完全燃燒,固定碳燃盡,減少和杜絕黑煙 (生物質(zhì)煙氣成分、未燃燒生物質(zhì)揮發(fā)份、氧化物、未燃燒的燃料碎屑) 及煙氣污染物的產(chǎn)生。 在生物質(zhì)鍋爐改造過(guò)程中,還設(shè)計(jì)了三次風(fēng)進(jìn)行低氮燃燒。為了氮氧化物達(dá)到環(huán)保的排放標(biāo)準(zhǔn),鍋爐進(jìn)行脫氮的方式有兩種,一是新建脫硝設(shè)備,氧化或者還原已經(jīng)產(chǎn)生的氮氧化物;二是進(jìn)行鍋爐內(nèi)部改造,通過(guò)改善燃燒,主動(dòng)降低氮氧化物的產(chǎn)生,即燃燒溫度超過(guò)1000 ℃的區(qū)域保持缺氧狀態(tài)、燃燒溫度在900~1000 ℃的區(qū)域保持長(zhǎng)期工作、燃燒溫度剛剛低于900 ℃的區(qū)域補(bǔ)充空氣。為此開(kāi)展了鍋爐的內(nèi)部改造:第一,把經(jīng)過(guò)爐排的一次風(fēng)降低到70%,在喉部以下形成缺氧高溫環(huán)境。第二,把現(xiàn)有二次風(fēng)管接入三次風(fēng),降低煙氣溫度,里面安裝一個(gè)高溫控制器,通過(guò)調(diào)控三次風(fēng)流量,把混合后煙氣溫度降低到1000 ℃。第三,在前爐拱上方靠近喉部和爐頂中間的位置,重新加二次風(fēng)管 (材質(zhì)為耐高溫不銹鋼) ,向內(nèi)延伸400mm,將二次風(fēng)分為兩路,一前一后噴入鍋爐內(nèi)部,一路位于1/3處,一路位于2/3處。改造實(shí)施后,可將氮氧化物的排放量降低至200mg/m3以內(nèi)。 鍋爐進(jìn)料系統(tǒng)改造 鍋爐進(jìn)料系統(tǒng)是指將生物質(zhì)燃料由料倉(cāng)輸送至爐膛的系統(tǒng)。因?yàn)樯镔|(zhì)燃料的易燃特性,原有的料倉(cāng)不可以直接使用,重新改造的進(jìn)料系統(tǒng)必須考慮回火、蓄熱帶來(lái)的安全隱患,能夠滿足多級(jí)防火的需求。某企業(yè)采用絞龍進(jìn)料系統(tǒng),該系統(tǒng)由料倉(cāng)、排料閥或震料器、螺旋輸送器等組成。設(shè)備運(yùn)行時(shí)排料閥將料倉(cāng)內(nèi)的生物質(zhì)燃料排入絞龍輸送器,起到讓料倉(cāng)內(nèi)燃料蓬松易下落作用,在不送料時(shí)還有隔斷作用,防止料倉(cāng)著火。 除塵系統(tǒng)升級(jí)改造 由于生物質(zhì)鍋爐的煙氣含有大量灰份,極易導(dǎo)致鍋爐排放不達(dá)標(biāo),并且造成環(huán)境污染,因此改裝項(xiàng)目還加裝了布袋除塵器,這種除塵器適用于捕集細(xì)小、干燥、非纖維性粉塵。當(dāng)含塵煙氣進(jìn)入除塵器后,顆粒大、比重大的粉塵由于重力的作用沉降至灰斗,細(xì)小粉塵通過(guò)濾袋時(shí)被阻隔,使煙氣得到凈化。布袋除塵器除塵效率高,對(duì)于生物質(zhì)鍋爐煙氣有顯著的凈化作用,而且目前技術(shù)成熟,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)操作方便,已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 該企業(yè)根據(jù)自己的實(shí)際情況,采用旋風(fēng)緩沖器+高溫布袋除塵系統(tǒng),對(duì)生物質(zhì)煙氣進(jìn)行治理。生物質(zhì)鍋爐煙氣經(jīng)旋風(fēng)緩沖收塵器,進(jìn)行初步處理,使鍋爐木屑火花熄滅。經(jīng)旋風(fēng)緩沖器預(yù)處理后,煙氣進(jìn)入高溫脈沖布袋收塵器進(jìn)行二次凈化處理,布袋收塵器采用側(cè)部一端進(jìn)氣。煙氣首先進(jìn)入緩沖煙道,由緩沖煙道向下折流,在折流離心力作用下,較大顆粒灰塵直接落入布袋收塵器底部料斗;煙氣再向上運(yùn)轉(zhuǎn),以1 m/min的速度通過(guò)布袋,微細(xì)灰塵被濾袋阻隔,潔凈空氣從上部花板潔凈室排出,由引風(fēng)機(jī)通過(guò)45m高的煙囪高空排放。經(jīng)此,使煙氣中的含塵濃度控制在30mg/m3以下,實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。 4 改造后的效益分析 改造后環(huán)境效益某企業(yè)燃煤鍋爐改造前,燃煤7 500 t/a,排放NOx20.25 t/a,煙塵23.44 t/a,SO212.6 t/a。生物質(zhì)鍋爐改造實(shí)施后,排放NOx7.14 t/a,煙塵1.88 t/a,SO23.4 t/a,符合《鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)GB13271—2014》。項(xiàng)目新建燃料庫(kù),由原露天裸露煤廠改為封閉式燃料庫(kù),由工程分析可知,經(jīng)實(shí)際檢測(cè)估算后,項(xiàng)目實(shí)施后可減排無(wú)組織排放粉塵4.6t/a;項(xiàng)目改造前,產(chǎn)生爐渣820t/a,項(xiàng)目改造后產(chǎn)生爐渣50 t/a,爐渣產(chǎn)生量大幅減少;項(xiàng)目改造前,產(chǎn)生脫硫渣62t/a,改造后不再產(chǎn)生脫硫渣;項(xiàng)目改造前,除塵器集塵314.06t/a,項(xiàng)目改造后,除塵器集塵374.12t/a,除塵器集塵有所增加。此項(xiàng)目改造的2臺(tái)生物質(zhì)鍋爐,在原有配置旋風(fēng)除塵器和噴淋除塵器的基礎(chǔ)上,增加布袋除塵器,形成了三級(jí)除塵裝置,能將煙塵顆粒物排放控制在30mg/m3以內(nèi);生物質(zhì)成型燃料幾乎不含硫,二氧化硫排放達(dá)標(biāo);生物質(zhì)鍋爐采用降低燃燒床溫度的技術(shù),氮氧化物可以控制在200mg/m3以內(nèi),可以達(dá)標(biāo)。 改造后社會(huì)效益某企業(yè)燃煤鍋爐改造項(xiàng)目,是對(duì)政府政策的積極響應(yīng),并將帶動(dòng)當(dāng)?shù)仄渌济哄仩t企業(yè)開(kāi)展鍋爐改造工作,提高對(duì)鍋爐煙氣污染物控制的重視度,為改善地方環(huán)境空氣質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。另外,該項(xiàng)目的建設(shè),在沈陽(yáng)乃至全省燃煤鍋爐改造起到示范作用。
|
|
|
|
推薦圖片 |
| 哈電鍋爐產(chǎn)成世界日投煤量最大 |
面對(duì)新冠疫情,哈電集團(tuán)哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司在全面做好疫情防控的同時(shí),全力推進(jìn)重點(diǎn)工程項(xiàng) |
|
|
|
|
熱點(diǎn)文章 |
|
|