煤粉工业锅炉节能增效技术改造研究

北极星环保网讯:为提高煤粉工业锅炉系统运行稳定性,提高能源利用率,对煤粉工业锅炉煤粉储供系统、燃烧系统和热力系统进行技术改造,结合改造前后炉膛出口压力、炉膛温度、排烟温度和蒸汽流量4个参数,从锅炉运行参数和系统出力两方面进行改造前后对比分析。

结果表明,在设定运行负荷为额定负荷的80%条件下,改造后,炉膛出口压力控制在-100Pa左右,最大波幅±30Pa,温度场稳定在880.7~1007.9℃,飞灰含碳量低于5%,底渣含碳量低于1%,排烟温度控制在130~140℃,满足设计要求。当螺旋给料频率控制在30~42Hz时,蒸汽流量22~25t/h,实测热效率89.07%。

关键词:煤粉工业锅炉;技术改造;运行参数;系统出力;节能增效

工业锅炉(主要指低参数、小容量蒸汽锅炉和热水锅炉)是为人们所熟知的一种热能动力设备,在现代工业生产和社会生活中具有重要地位[1]。据统计,2014年我国在用锅炉总数64．12万台,工业锅炉总数62．4万台。

目前约85%工业锅炉为燃煤锅炉,年耗煤量约5亿t标煤[2-4]。正是由于工业锅炉结构设计不合理、辅机配套不协调、燃用煤种与设计不符以及人为运行操作不当等原因[5],造成了我国在用工业锅炉平均运行热效率在55%~65%,与先进国家的燃煤工业锅炉平均运行热效率80%~85%相比偏低,因此燃煤工业锅炉节能、降耗、减排市场潜力巨大[6]。

中小容量煤粉工业锅炉是发达国家20世纪90年代中后期研发的成熟产品,实际上我国对小型煤粉工业锅炉的技术研究早在20世纪70年代就已经开始[7]。高效煤粉工业锅炉技术是传统燃煤锅炉的升级换代产品,可以很好地解决我国燃煤工业锅炉现存的低效高污染等问题。

经验表明:小型工业锅炉燃烧煤粉是可行的,可达到很高的燃烧效率。若受热面等锅炉组件设计合理,热效率可以很高,接近或达到90%[8]。随着近年来我国对大气污染物排放要求的提高,许多老旧燃煤锅炉将因无法达到环保排放要求而被拆除,另一方面,燃油燃气锅炉的运行成本高,对企业造成的经济压力巨大,同时我国富煤贫油少气的能源结构也使得燃煤锅炉注定无法淘汰。

高效环保煤粉工业锅炉的应用及推广成为大势所趋[9-10]。笔者通过煤粉工业锅炉技术改造前后运行参数和系统出力两方面对比分析,研究技术改造效果,实验结果可对煤粉工业锅炉节能增效技术改造提供参考。

1工程概况

本次技术改造工程对象是亿利洁能科技有限公司某煤粉工业锅炉集中供汽项目,2台30t/h工业煤粉锅炉,锅炉型号DHS30-1．6/245-AIII,锅炉设计给水温度104℃,排烟温度131．2℃,设计效率90．8%。亿利洁能科技有限公司在借鉴德国先进技术及成功经验基础上,总结多次工程试验结果,自主研发设计高效清洁的煤粉工业锅炉热力生产系统。

该系统具有集成化高、自动化高等特点,在节能降耗、清洁排放方面具有突出优势。由于系统试运行过程中仍存在部分待改进问题,针对这些问题进行技术改造,以提高系统运行稳定性。

2技术改造方案

2．1工艺流程设计

采用煤粉厂集中制粉式工艺,来自制粉厂的密闭罐车或吨袋经气力输粉装置与煤粉储罐入料口对接,通过压缩空气系统在氮气防爆保护下注入储煤罐储存使用。原料煤粉通过强制卸料装置,在螺旋给料机作用下被送入涡流式多级燃烧器,在炉膛内燃烧形成高温火焰,与锅炉水冷壁管进行辐射换热,同时锅炉尾部配置省煤器加强换热。

利用刮板捞渣机对炉膛积灰落入炉底进行湿式处理,在炉膛内设置选择性非催化还原(SNCR)脱硝,同时在尾部烟道省煤器部位设置选择性催化还原(SCR)脱硝,之后采用布袋除尘器除尘,气动乳化法脱硫,通过整个烟气处理系统,可达到洁净排放的目的。

自控系统对全系统运行监控,实时实现检测、控制、报警等功能。全系统包括压缩空气系统、氮气保护系统、燃料储供系统、燃烧系统、烟气净化系统、除灰渣系统、热力系统和自控系统。

2．2主要设备选型及结构设计

该项目2台30t/h锅炉系统配置按设备列表可分为10个集成设备单元,即压缩空气站、惰性气体保护站、煤粉储供单元、燃烧器单元、锅炉本体单元、除尘单元、飞灰收集及储存单元、热力单元和自控单元[11]。另外,按照当地环保要求选配脱硫和脱硝设施。

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