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          工業燃煤鍋爐運行與煙氣治理的節能減排措施

          時間:2019-04-29 點擊:711 【字體:



          工業燃煤鍋爐運行與煙氣治理的節能減排措施

          ? 吳安波 (杭州特種紙業有限公司,杭州 311407)

          The countermeasures to energy saving and emission reduction in the operation and fume & dust disposal of industrial coal boilers

          ⊙ WU An-bo (Hangzhou Specialty Paper Co., Ltd., Hangzhou 311407, China)

          摘 要:介紹了工業燃煤鍋爐運行與煙氣治理實施節能減排的重要性和采取的具體措施,主要包括燃煤的選擇、強化燃燒技術、節電節水措施、燃燒過程中煙氣含氧量的控制、燃燒過程中爐膛負壓控制等。

          關鍵詞:鍋爐運行;煙氣治理;節能;減排;措施

          Abstract: The importance and the countermeasures to the operation and the fume and dust disposal for industrial coal boilers were introduced, including coal selectivity, supplemental burning technology, energy and water saving, control in oxygen content in fume and control of combustion chamber draft.

          Key words: boiler operation; fume and dust disposal; energy saving; emission reduction; countermeasures

          中圖分類號:X793; TS733+.9

          文獻標志碼:B

          文章編號:1007-9211(2017)24-0068-03

          這里介紹的燃煤蒸汽鍋爐為水管鍋爐,是我國工業燃煤鍋爐中常用的形式,加大鍋筒外部受熱面,直接從鍋筒通過與之連接的若干鋼管受熱面,水在管內流動吸熱,煙氣在管外流動放熱。這種燃煤鍋爐在運行中產生的主要污染物有煙塵及其所含微量有害素、氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、有機污染物氣體、煤渣、煤灰、重金屬污染物、鍋爐排污、水處理排放物、系統泄漏與排水、地面塵埃等。由于該鍋爐是一種高能耗高污染設備,受制于能源和環保的壓力。

          面對我國目前環保發展趨勢,鍋爐運行必須是高效率、低能耗、低污染。也就是充分利用現有設備,通過加強科學管理,不斷改進設備與操作技術,合理選擇運行方式,擇優選定最佳操作參數,控制爐內燃燒氧量, 防止煙道漏風,降低各項熱損失,提高鍋爐熱效率,最終取得環保、安全、節能的最佳效果。這里主要介紹工業燃煤鍋爐運行與煙氣治理的節能減排措施。

          1 選擇好合適的煤種

          目前,國內多數造紙企業使用的20t/h燃煤鍋爐比較陳舊,設計效率在70 %~80 %,而實際運行效率大約只有63%~73%,存在鍋爐裝備水平差、運行負荷率低、鍋爐輔機不匹配、控制與操作水平落后等問題。特別是鍋爐長期使用(燃燒)原煤,不能符合G B/T18342《鏈條爐排鍋爐用煤技術條件》及滿足G B13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標準》的要求,對煤種的選擇重視不夠,導致鍋爐運行能耗高、熱損失大、成本高,環境污染也嚴重,更達不到清潔化生產的要求。因此,煤種的選擇,在鍋爐運行中對節能減排的重要性更為突出。

          煤的燃燒會產生大量的硫化物、氮氧化物等有毒氣體,這也是燃煤鍋爐污染環境的關鍵。煤種選擇不當,會使鍋爐燃燒效率低下,成本提高。對于劣質煤種來說,其釋放的有毒氣體則會更多,不僅會污染環境, 還可能會帶來一定的安全事故,嚴重的甚至會給人們的生命財產安全帶來威脅。所以,在選擇煤種時要充分了解煤的品種和煤質特性,包括含硫量、灰分、揮發分、熱量等質量指標。一般來說,一定的煤種適用于一定爐膛結構,煤的特性對燃燒狀況會產生很大影響,包括揮發分的影響、灰分的影響、水分的影響、發熱量的影響、顆粒度的影響等。

          筆者所在企業使用S Z L20-1.57-A I I燃煤鍋爐,選用的煤種為煙煤,煤質特性為干燥無灰基揮發分36 .57 %、收到基灰分7.2 6 %、收到基全水分15.6 %、干燥基全硫0.36%、收到基低位發熱量50 63k C a l。在選擇干燥基全硫0 .6% 以下、收到基低位發熱量5 0 0 0~ 5700k C a l等的燃煤時,就會使鍋爐燃燒效率大幅度提高,燃燒污染物初始排放濃度得到大幅度降低,達到既節能又減排之效果。

          此外,在節能方面必要時可在煤中加入適當水量。調整燃煤水分,能使碎煤屑黏結在一起,減少漏煤和飛灰,同時,也能獲得較高的燃燒效率。如果燃煤水分過量,使燃煤入爐后干燥時間加長,水分的蒸發需要吸收熱量,這對燃煤的著火影響很大,不利于燃燒的強化; 煤中水分過低,易產生漏煤和飛灰等,帶來不利因素。

          2 強化鍋爐的燃燒技術

          在鍋爐內通過燃料的燃燒過程,把燃料中的化學能轉化成熱能,來提供有效熱量。而強化燃燒,就是要創造更加充分和完全燃燒的條件,使燃料與空氣中的氧氣能充分混合,使之快速反應,完全燃燒,達到提高燃燒效率之目的。鍋爐燃燒不良,運行負荷低、波動大,工況不穩定,鍋爐漏風、串風嚴重,燃燒效率偏低,以及司爐操作水平低是造成鍋爐效率低的主要原因。而且,污染嚴重的問題也比較突出。

          因此,在實際運行中,既要組織好爐排上煤層的燃燒,又要組織好爐膛空間的燃燒,強化燃燒目標。只有通過采取各種燃燒措施來滿足不同煤種、不同負荷工況下燃煤充分燃燒,使燃煤中的揮發分和固定碳充分燃燼, 才能保證不同工況下高效燃燒,實現鍋爐的節能減排。其主要途徑有以下幾個方面:(1)改進和改善燃燒條件,提高爐膛溫度。比如對爐拱及燃燒室結構的優化。(2) 不同燃燒階段的合理配風。改進爐排及配風,或采取預熱空氣。(3)使空氣與燃煤充分混合,合理配置二次風機。(4)爐內溫度場的合理分布。擴大鍋爐燃燒范圍,延長煙氣在爐膛內的路徑和停留時間及在燃燒過程中進行松煤等。(5)入爐煤的分層及燃煤化學劑的添加。

          3 節電節水措施

          3.1 節電措施

          鍋爐運行與煙氣治理的耗電設備主要有:鍋爐給水泵、補水泵、引風機、鼓風機、二次鼓風機、熱水循環泵、水處理鹽水泵、煙管振動器、上煤輸送設備、脫硫塔耗電設備(循環泵、清水泵、堿液泵、堿液攪拌機、脫硫塔攪拌器)、羅茨風機、氣泵、振動器等。降低鍋爐設備電耗的主要措施有:

          (1)鍋爐給水泵和熱水循環泵揚程要合理,鼓風機、引風機主要耗電設備改為調頻,設備采用變頻可以減少對機械和電網電流的沖擊,提高設備啟、停的安全性。

          (2)配套風機應選擇高效節能和低噪聲的風機,風機的風量應根據鍋爐的額定出力、燃料品種的燃燒方式和煙風系統的阻力計算確定。

          (3)鍋爐房設備布置應合理,減少管道、煙風道的長度及彎頭數量,以減少阻力損失。

          (4)加強用電設備的管理,嚴禁“大馬拉小車”。部分設備能間斷運行就間斷運行,上節能設備,淘汰耗能大的設備;照明燈采用節能燈,做到人走燈滅。

          3.2 節水措施

          耗水設備主要是鍋爐補充水、爐排細灰沖灰水、設備冷卻水、水處理用水、沖渣水、脫硫用水、脫硝用氨水混合用水等。節水措施主要有:

                  (1)省煤器后面煙道降低排煙溫度的余熱水箱冷卻水(熱水)用于鍋爐循環使用。以筆者所在公司20t/h燃煤鍋爐為例,從余熱水箱出來的冷卻水(熱水)溫度為70℃左右,使得鍋爐給水溫度從30℃左右提高到70℃左右,鍋爐用水溫度提高了40℃左右,節能效率能提高5% 左右,按蒸汽用量20 0~250 t/d計算,每年會取得可觀的節能效果。

          (2)將鍋爐水處理廢水、灰渣水、排污水、脫硫污水進入澄清池,使沖洗灰渣的廢水重復利用或用于燃煤水分的調節,多余廢水進入污水處理站處理。

          (3)控制合理的排污率。鍋爐排污是一項節能減排和安全運行的重要工作,必須控制好排污率及做好排污水的有效利用,以爐外水處理與爐內加藥劑處理相結合的方法做好排污,排污率控制在10%以內。目前,多數企業把排污水排放到廢水池中,作為廢水排掉,浪費了水資源。鍋爐的排污水堿度較高,p H值10左右,可用于污水處理站中和酸性較高的廢水,以節省廢水處理成本。

          (4)做好鍋爐用水的跑、冒、滴、漏管理,消滅常流水。

          4 燃燒過程中煙氣含氧量的控制

          燃煤鍋爐的基準氧含量為9 %,燃油、燃氣鍋爐的基準氧含量為3.5%。

          控制鍋爐燃燒過程中煙氣含氧量很重要,它不僅影響排放指標,而且影響運行成本??刂茻煔夂趿?, 既可以減少排煙損失,又能有效控制N O x生成量??刂茽t膛含氧量,盡量保持低氧燃燒,含氧量越高,原始N O x越高,氧含量對原始N O x有著直接影響,氮氧化物含量突變時需增加氨水溶液用量,防止排放超標。至于影響排放超標的煙氣氧量,每個氧量百分比需要多大煙氣處理成本,筆者無法求證。

          鍋爐燃燒過程煙氣含氧量控制有以下主要措施:

          (1)燃料燃燒的完全程度主要反映在燃燒產物的成分,即煙氣成分是否合理(特別是含氧量)和煙氣溫度兩個方面。煙氣成分中O2、C O2、C O的含量基本上可以反映燃料燃燒的狀況。一般的方法是用煙氣中含氧量來表示。如果燃燒不完全,煙氣中有C O等,使熱損失增大;如果煙氣中氧含量太高,使排煙熱損失增大,爐膛溫度降低。因此,控制爐內燃燒氧量,必然有一個最佳的風煤配比。只要在爐膛出口用氧化鋯測氧儀測出煙氣氧量,計算出空氣系數用以調整風-煤配比,以達到最佳經濟燃燒。

          (2)工業燃煤鍋爐,均采用原煤作為燃料,鍋爐比較簡陋、陳舊,漏風、冒煙較為嚴重,必須做好鍋爐的密封性等技術改造,控制好爐內氧量。

          (3)做好煙道及除塵器的密封,以防進風。

          5 燃燒過程中爐膛負壓控制

          爐膛負壓的大小對于節能影響很大。負壓大,吸入冷風多,影響爐溫,且排煙熱損失增加。所以,鍋爐應在微負壓下運行,它能增加懸浮煤顆粒在爐膛風的滯留時間,促進完全燃燒,有利于節能減排。爐膛負壓一般通過控制引風量來調節。當爐膛負壓為正時,不僅會使爐內氧量大大增加,也會使爐膛內的熱煙氣和火焰向外噴出,影響設備與人員安全。鍋爐增減負荷時,過程盡量緩慢,防止鍋爐運行參數劇烈波動。鍋爐負荷出現變化后,燃料及送風調節器控制燃料量和送風量與負荷變化相適應;也可使用引風調節器調節送風量。

          6 維護與保養

          鍋爐和煙氣治理設備的維護與保養及修理質量、改造質量的優劣,直接影響到鍋爐和煙氣治理的安全經濟運行與節能減排。由于鍋爐和煙氣治理設備結構形式不同,制造工藝、制造質量和運行保養等情況不同,損壞的部位和情況也不同,應根據損壞的具體部位和損壞程度,運用相應的修理方法進行修理,基本恢復設備原有的性能。工業鍋爐修理質量和鍋爐改造質量, 應符合《鍋爐安全技術監察規程》和《鍋爐定期檢驗規則》等規章和有關技術標準的規定,并接受鍋爐監督檢驗機構的監督檢驗。

          總之,要兼顧好鍋爐運行與煙氣治理的有效性,優化鍋爐整體運行水平,提升污染治理技術,以達到高效節能,超低排放之目的 .

          參考文獻

          [1]史培甫.工業鍋爐節能減排應用技術(第2版).北京:化學工業出版社,2016-03.

          [2]GB13271-2014.鍋爐大氣污染物排放標準.

          [3]造紙企業鍋爐煙氣排放控制與清潔生產關鍵技術參考工具:《大 氣污染防治先進技術匯編》正式發布[J].中華紙業,2015,36(10).

          [4]李繼海.分層分行布煤裝置在鍋爐節能中的應用[J].中華紙業,2009, 30(20). [收稿日期:2017-09-18]

                                                                                                                                                                     來源:中華紙業
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