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工业-燃煤锅炉和窑炉处理技术

发布时间: 2011-03-31     来源:

 

1.锅炉节能技术
现有锅炉节能技术主要有以下方面:
(1)锅炉燃烧节能技术。在保证完全燃烧前提下的低空气系数燃烧技术;充分利用排烟余热预热燃烧用空气和燃料的技术;富氧燃烧技术等。实现低空气系数燃烧的方法有手动调节、用比例调节型烧嘴控制、在烧嘴前的燃料和空气管路上分别装有流量检测和流量调节装置、空气预热的空气系数控制系统、微机控制系统等。
(2)锅炉的绝热保温。对高温炉体及管道进行绝热保温,将减少散热损失,大大提高热效率,取得显著的节能效果。常用的绝热材料有硅酸铝纤维、岩棉、玻璃棉、复合硅酸盐保温材料、硅藻土轻质浇注料等。
(3)工业锅炉燃烧新技术。应用在工业锅炉上的燃烧新技术有10 多种,主要有分层层燃系列燃烧技术、多功能均匀分层燃烧技术、分相分段系列燃烧技术、抛喷煤燃烧技术、炉内消烟除尘节能技术、强化悬浮可燃物燃烧技术、减少炉排故障技术等。
(4)新炉型新技术在锅炉改造中的应用。主要有沸腾炉在锅炉改造中的应用、循环流化床燃烧技术在锅炉改造中的应用、煤矸石硫化床燃烧技术的应用、对流型炉拱在火床炉改造中的应用等。
 
2.锅炉减排技术
1.    烟尘污染
a)         要保证燃料煤完全燃烧,就必须同时保证有充足的空气、适当的燃烧温度、足够的燃烧时间和空间。为满足燃烧的三要素,在锅炉设计运行时,要同时保证有合适的燃烧设备、合理的炉膛结构、合理的配风系统,并要严格控制燃烧工况,使燃烧完全,避免产生黑烟,降低污染。
b)        就燃烧方式而言,不同的燃烧方式对锅炉出口烟气浓度影响很大,火床层扰动越大,飞灰量越大,飘尘浓度越高。另外抛煤机炉、沸腾炉等悬浮状燃烧产生的飞灰量均较大,如控制失效,就会造成严重污染。
c)         就锅炉结构而言,当炉膛狭小、高度较低时,炉膛强度会较大,烟速较高,烟气可携带灰粒直径会增大。飞灰量即会大幅度增加,造成灰尘严重。当烟道截面较小时,烟速同样会增大,飞灰也会增加。在可能的条件下,适当布置合理的烟气沉降室,使烟速大幅度降低,分离出大量的灰尘,可取得很好的效果。
d)        从鼓引风角度而言,风压越大,吹起的灰尘量越大,飞灰将越严重。所以在保证锅炉实际运行出力的情况下,应选择合理的鼓引风压力,减少飞灰。
e)         对设备来说,操作的好坏直接会影响设备性能。同样锅炉运行好坏,操作运行起着很大作用。实际运行中应尽量避免经常拨火,造成火床口烟尘浓度增大。
f)         从锅炉设计运行方面,合理布局、严格控制是降低锅炉原始烟尘浓度的关键。但要仅以此来降低烟尘污染还是不够的,还需借助除尘设备——除尘器。供锅炉除尘选用的除尘器种类很多,最常见的是旋风除尘器,除此之外,还有布袋除尘器、洗涤式除尘器、静电除尘器、喷淋式除尘器、水膜除尘器等。加装适合除尘器后,一般都可达到排放标准,减少排烟中的灰尘量,改善大气质量,保护了环境,尤其是湿式除尘器,如水膜、喷淋、洗涤式除尘器等。在除尘的同时,还能处理有害气体,并具有处理高温、高湿烟气的能力,具有捕集黏性大的粉尘的优点。
 
2.    SO2/脱硫技术
a)         干法脱硫技术

方法分类
石灰/石灰石抛弃法脱硫技术
石灰石石膏法脱硫技术
原理
该技术是以石灰或石灰乳液作脱硫剂,在吸收塔内对含SO2的烟气喷淋洗涤,反应生成CaCO3CaSO3
该技术实际上是在抛弃法的基础上进行技术改进,区别在于向吸收塔的浆液中鼓入空气,使CaSO3氧化成CaSO4(石膏),使副产品实用。
优点
技术成熟可靠,原料可本地化,生产成本较低。
脱硫剂——石灰石来源丰富廉价。适用的煤种范围广、脱硫效率高,当Ca/S=1时,脱硫效率可大于90%,设备运转率高,技术可靠稳定,产品可出售,是我国应用较广泛的一种脱硫工艺。
缺点
容易导致吸收塔堵塞,脱硫反应生成的和处理困难,会造成二次污染。
初期投资费用大、运行费用高,占地面积大,系统管理操作复杂,设备磨损腐蚀现象较为严重,副产物石膏由于销路问题只能堆放,废水也较难处理。

 
b)        循环流化床脱硫技术

原理
在循环流化床中加人脱硫剂石灰石,从而达到脱硫的目的。由于流化床具有良好的传质和传热特性,所以在有效吸收SO2的同时,还能除掉HClHF等有害气体。
优点
与湿法相比,结构简单,造价低,约为湿法投资的50%
在使用Ca(OH)2作脱硫剂时,有很高的钙利用率和脱硫效率,用此法可处理高硫煤,在Ca/S1-1.5时,能达到90-97%的脱硫效率。特别适合于高硫煤。
运行可靠,由于采用干式运行,产生的最终固态产物易于处理。

 
c)         湿法脱硫技术

方法分类
双碱法脱硫技术
氧化镁法脱硫技术
原理
用碱金属盐类如纳盐的水溶液吸收SO2,然后在另一个石灰反应器中用灰石或石灰石将吸收了SO2的溶液再生,再生的溶液返回吸收塔再用。而SO2还是以亚硫酸钙和石膏的形式沉淀出来。
利用MgO浆液或水溶液作为脱硫剂洗涤烟气脱硫。吸收了SO2的亚硫酸盐和亚硫酸在一定温度下分解产生H2S气体,再用于制造硫酸,而分解形成的金属氧化物得到了再生,可循环使用。
优点
其固体的产生过程不是发生在吸收塔中,避免了石灰石石灰法的结垢问题。
投资省,可将吸收了SO2产生的亚硫酸盐和亚硫酸进行分解, 得到H2S,用于生产硫酸,使有效资源得到回收利用。
缺点
同样存在固体废弃物处理困难, 会造成二次污染的问题。
在生产过程中会有8%MgO流失,造成二次污染。

 
d)        氨法脱硫技术

原理
采用氨水为脱硫吸收剂,与进人吸收塔的烟气SO2接触混合,反应生成亚硫酸铵,再通入空气氧化生成硫酸按溶液后,经过蒸发结晶、离心机脱水、干燥后制得化学肥料硫酸铵。
优点
投资省,技术成熟可靠,脱硫效率高,并利用烟气的热量浓缩结晶生产硫铵,能耗低。副产品得到硫酸铵,资源综合利用效率高,投资回报率高,无废渣排放,不会产生二次污染,无新增污染源。
缺点
脱硫系统设备腐蚀大,吸收剂氨水价格远比石灰石高。如购买液氨来进行烟气脱硫,其运行成本较石灰石脱硫技术要高。

 
3.   
4.2.3       技术改进措施
       (1)给煤装置改造。

原理:
层燃锅炉都是燃用原煤,其中占多数的正转链条炉排锅炉,原有的斗式给煤装置,使得块状、粉状煤混合堆实在炉排上,阻碍锅炉进风,影响燃烧。将斗式给煤改造成分层给煤,即使用重力筛选将原煤中块状、粉状煤自下而上松散地分布在炉排上,有利于进风,改善了燃烧状况,提高煤的燃烧率,减少灰渣含碳量。
节能效果:
可获得5%-20%的节煤率,节能效果视改前炉况而异,炉况越差,效果越好。
投入产出率:
投资很少,回收很快。

 
(2)燃烧系统改造。

原理:
对于正转链条炉排锅炉,这项技术改造是从炉前适当位置喷入适量煤粉到炉膛的适当位置,使之在炉排层燃基础上,增加适量的悬浮燃烧;但是,喷入的煤粉量、喷射速度与位置要控制适当,否则,将增大排烟黑度,影响节能效果。
对于燃油、燃气和煤粉锅炉,是用新型节能燃烧器取代陈旧、落后的燃烧器。
节能效果:
前者可获得10%左右的节能率。
后者节能效果视改前炉况而异,炉况越差,效果越好,一般可达5%-10%
投入产出率:
投资很少,回收很快。

 
(3)炉拱改造。

原理:
正转链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的,有不少锅炉不能燃用设计煤种,导致燃烧状况不佳,直接影响锅炉的热效率,甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种,适当改变炉拱的形状与位置,可以改善燃烧状况,提高燃烧效率,减少燃煤消耗,现在已有适用多种煤种的炉拱配置技术。
节能效果:
可获得10%左右的节能效果。
投入产出率:
技改投资半年左右可收回。

 
(4)层燃锅炉改造成循环流化床锅炉。

原理:
循环流化床锅炉是煤粉在炉膛内循环流化燃烧,所以,它的热效率比层燃锅炉高15%-20%,而且可以燃用劣质煤;由于可以使用石灰石粉在炉内脱硫,所以,不但可以大大减少燃煤锅炉酸雨气体SO2的排放量,而且其灰渣可直接生产建筑材料。
节能效果:
这种改造已有不少成功案例,节能减排效果很好。
投入产出率:
它的改造投资较高,约为购置新炉费用的70%

 
(5)采用低耗电量的变频技术对锅炉辅机节能改造。

原理:
燃煤锅炉的主要辅机——鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关,锅炉在运行过程中,通常都是由操作人员凭经验手动调节,峰值能耗浪费较大。采用低耗电量的变频技术节能效果很好。其优势在于:电机转速降低,减少了机械磨损,电机工作温度明显降低,检修工作量减少;电机采用软启动,启动电流从零逐渐上升到额定电流值,不仅节能而且不会对电网造成冲击。
节能效果:
节能效果显著,一般情况下可以节能约30%

 
(6)控制系统改造。

原理:
工业锅炉控制系统节能改造有2 类:
①按照锅炉的负荷要求,实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量,使锅炉经常处在良好的运行状态。将原来的手工控制或半自动控制改造成全自动控制。这类改造,对于负荷变化幅度较大,而且变化频繁的锅炉节能效果很好,一般可达10%左右;
②对针供暖锅炉的改造。在保持足够室温的前提下,根据户外温度的变化,实时调节锅炉的输出热量,达到舒适、节能、环保的目的。实现这类自动控制,可使锅炉节约20%左右的燃煤。
节能效果:
①对于负荷变化幅度较大、且变化频繁的锅炉节能效果很好,一般可达10%
②使锅炉节约20%左右的燃煤。

 
(7)推广冷凝水回收技术,对给水系统进行改造。

原理:
锅炉所产生的蒸汽,经过生产用热设备后会生成冷凝水。蒸汽冷凝水回收利用,尤其用于锅炉给水。锅炉补给水利用蒸汽冷凝水,有如下好处:热量利用,蒸汽冷凝水回水温度一般为60-95℃,可以提高锅炉给水温度40-60℃;冷凝水回收量一般可达到锅炉补给水量的40%-80%,大大节约锅炉软水用量;给水温度的提高,提高了锅炉炉膛温度;蒸汽冷凝水含盐量较低,可以降低锅炉排污量。
节能效果:
节煤效果明显,既节约用水又节约用盐,有利于煤的充分燃烧,提高锅炉热效率;减少了企业污水排放量和烟尘排放量

 
(8)分层清洁燃烧技术。

原理:
简称“锅炉均匀分层燃烧”,是一种新的燃煤工业锅炉技术。其理论根据是均匀分层燃烧机理,其载体是多功能均匀分层燃烧技术装置。该技术实施时首先解决锅炉给煤、燃烧二系统内存在的缺陷如不科学地给煤、炉排漏煤、漏风、窜风等问题,再使煤在理想工况下燃烧煤接近完全燃烧,降低热损失,提高锅炉效率。
节能效果:
4t/h80t/h锅炉上实践说明,烧原煤锅炉运行效率平均提高10%,平均节煤10%,提高出力15%,节电15%,排烟黑度接近零级。

 
(9)旧锅炉更新。

原理:
这项改造是用新锅炉替换旧锅炉,包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉,用大型锅炉替换小型锅炉,用高参数锅炉替换低参数锅炉,以实现热电联产等,如用适当台数大容量循环流化床锅炉替换多台小容量层燃锅炉,实现热电联产。
节能效果:
可以较大幅度提高锅炉的能源效率,节能效益可观。
投入产出率:
投资回收期较短,长则4-5 a,短则2-3 a