燃煤鍋爐改造資料.doc

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中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 膜技術(shù)國(guó)家工程研究中心 Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences MEMBRANE TECHNOLOGY NATIONAL CENTRE OF ENGINEERING RESEARCH 燃煤鍋爐富氧燃燒節(jié)能 綜合技術(shù)改造建議 國(guó)家工程研究中心 佛山地址： 佛山市季華五路 郵 編：528000 佛山辦事處電話：0757-83329286 手機(jī)：13433201017 研究所網(wǎng)址：www.dicp.ac.cn 項(xiàng)目部網(wǎng)址：www.tbsun.cn e_mail: maker1103@126.com 聯(lián)系人：楊 坤 明 一、 前言 最近，國(guó)家發(fā)改委、科技部共同下發(fā)的《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》中，分別數(shù)次在冶金、化工、輕工等行業(yè)節(jié)能技術(shù)措施中，將富氧燃燒技術(shù)、膜法氣體分離技術(shù)列入其中，特別還將玻璃窯爐,陶瓷窯爐,鍋爐,應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)作為行業(yè)節(jié)能措施之一列入?，F(xiàn)在愈來(lái)愈多的企業(yè)開(kāi)始關(guān)注這一新的技術(shù)，并逐步落實(shí)。最近，國(guó)家發(fā)改委、科技部共同下發(fā)的《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》中，分別數(shù)次在冶金、化工、輕工等行業(yè)節(jié)能技術(shù)措施中，將富氧燃燒技術(shù)、膜法氣體分離技術(shù)列入其中，特別還將玻璃窯爐,陶瓷窯爐,鍋爐,應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)作為行業(yè)節(jié)能措施之一列入?，F(xiàn)在愈來(lái)愈多的企業(yè)開(kāi)始關(guān)注這一新的技術(shù)，并逐步落實(shí)。在實(shí)際應(yīng)用中有著提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、改善環(huán)境的效果。其節(jié)能率一般在10-16％ 創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)出“局部增氧”和 “梯度燃燒”、 “對(duì)稱燃燒”、“？型燃燒”、“S型燃燒”、“四角燃燒”、“推遲燃燒”和“分級(jí)燃燒”等與爐窯、燃料及產(chǎn)品等優(yōu)化、匹配的高新集成技術(shù)：使用富氧量?jī)H為所需空氣量的1－15％，而原來(lái)鼓風(fēng)量和引風(fēng)量均要顯著下降，經(jīng)過(guò)十多年多的不斷完善，有關(guān)技術(shù)和系統(tǒng)等均已十分成熟，并獲國(guó)家多項(xiàng)發(fā)明專利。正如華北制藥集團(tuán)玻璃分廠首次應(yīng)用負(fù)壓法膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)3年后總結(jié)的那樣：“我公司1992年就開(kāi)始對(duì)富氧燃燒進(jìn)行調(diào)研工作, 但當(dāng)時(shí)富氧膜成本高,使用周期短, 工藝設(shè)備不成熟, 故障率高, 一些廠家的使用效果不理想。以后幾年我們一直在關(guān)注該技術(shù)的發(fā)展。隨著時(shí)間的推移, 技術(shù)的成熟, 我公司于1996年上馬富氧燃燒項(xiàng)目”、“由于采用富氧燃燒, 燃燒相對(duì)完全, 火焰長(zhǎng)度相對(duì)縮短, 火焰上部溫度降低, 減輕了碹頂、小爐和蓄熱室的熱負(fù)荷, 即減輕了對(duì)其的侵蝕, 窯爐壽命相應(yīng)延長(zhǎng)”。節(jié)能、增產(chǎn)和合格率增加均超過(guò)10%。 目前已推廣應(yīng)用了數(shù)十家，包括燃油、燃煤和燃?xì)飧G爐、鍋爐、加熱爐、造氣爐和焚燒爐等，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益均十分顯著：平均節(jié)約燃料11.9%,增產(chǎn)10.2％, 產(chǎn)品質(zhì)量亦有提高，窯爐壽命也相應(yīng)延長(zhǎng)，由于燃料充分燃燒，顯著改善環(huán)境狀況，不少單位用富氧前曾因冒黑煙受到過(guò)環(huán)保部門(mén)的黃牌警告或罰款，用富氧后煙氣排放全部低于國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，一般幾個(gè)月就能收回全部投資！如1998年六月在江蘇阜寧化肥廠20噸燃煤鍋爐上使用，上富氧后噸煤產(chǎn)蒸汽從7.38噸上升到8.29噸。1999年1月經(jīng)江蘇鹽成市節(jié)約能源監(jiān)測(cè)站檢測(cè):爐膛溫度提高90℃,熱效率提高11%，而且經(jīng)江蘇阜寧環(huán)保監(jiān)測(cè)站檢測(cè)，林格曼黑度小于一級(jí)。不到六個(gè)月就收回全部投資。 鍋爐制品生產(chǎn)企業(yè)的重點(diǎn)設(shè)備，同時(shí)也是企業(yè)耗能最大的設(shè)備，通常占全廠耗能的70%—80%，能耗所占的生產(chǎn)成本比重也很大。為了降低生產(chǎn)成本，開(kāi)創(chuàng)節(jié)能新局面，一種技術(shù)先進(jìn)、投資少、見(jiàn)效快，行之可靠的高效節(jié)能新技術(shù)——富氧燃燒技術(shù)，已經(jīng)成為鍋爐生產(chǎn)企業(yè)管理者們的選擇。我所經(jīng)過(guò)幾年的研究、開(kāi)發(fā)、引進(jìn)、成功的研制出系列中空膜組制氧設(shè)備，目前兩種技術(shù)設(shè)備及相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)批量投產(chǎn)，富氧燃燒技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用上也獲得了成功。 眾所周知，燃燒是由于燃料和氧氣分子之間發(fā)生的高能碰撞引起的。普通空氣成份中氧只占20.9%，而氮?dú)庹?8.9%。因此在燃燒過(guò)程中，近80%不助燃的氮?dú)鈴膬煞矫孀璧K著燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，一方面它從反應(yīng)中傳出的熱量，另一方面它也減少了氧分子與燃料分子之間的碰撞機(jī)會(huì)，阻礙了燃燒速度。燃燒過(guò)程離不開(kāi)氧，氧氣的供給情況決定了燃燒過(guò)程完成的是否充分。助燃空氣中氧含量的增加，能直接提高火焰溫度的上升、燃燒速度加速、燃點(diǎn)溫度下降，富氧燃燒節(jié)能新技術(shù)就是通過(guò)將膜法富氧組件制備含氧濃度大于21% ——30% 左右（甚至更高的濃度）的富氧空氣，送入鍋爐內(nèi)，參與燃料燃燒過(guò)程，并通過(guò)各項(xiàng)熱工參數(shù)的調(diào)整，改變火焰的特性，實(shí)現(xiàn)改變?nèi)紵|(zhì)量，提高燃燒效率，節(jié)約燃料的目的。 在鍋爐上采用富氧燃燒是可以改進(jìn)目前鍋爐的燃燒系統(tǒng)的狀況，鍋爐各種因素的要求，從而開(kāi)辟節(jié)能的新途徑。鍋爐使用富氧燃燒技術(shù)，會(huì)從如下幾個(gè)方面體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)： 1、提高火焰強(qiáng)度：由于燃燒時(shí)氧氣濃度加大，如前文所述，可使燃燒速度加快導(dǎo)致火焰強(qiáng)度增加，由于火焰增強(qiáng)，，充分地利用燃料。 2、提高火焰溫度：因火焰強(qiáng)度增加（即在較小的體積內(nèi)釋放出相同的熱量）又由于助燃?xì)怏w中減少了氮?dú)夂浚諝饬考盁煔饬康娘@著減少使火焰溫度提高，增強(qiáng)了火焰靠輻射和對(duì)流向周?chē)臒醾鲗?dǎo)。大量的實(shí)踐證明使用富氧空氣強(qiáng)化燃燒，不僅能獲得節(jié)能效果，還可以獲得高溫， 3、提高熱效率：火焰下方用富氧空氣助燃可使燃燒更完全，上部火焰溫度增加，增強(qiáng)熱傳導(dǎo)，因而提高熱效率。 4、加快燃燒速度、促進(jìn)燃燒完全：富氧助燃對(duì)提高燃料熱量的利用率有所幫助，如用普通空氣助燃，當(dāng)加熱溫度為1300℃時(shí)，其可利用的熱量為42%，而用26%的富氧空氣助燃時(shí)，可利用熱量為56%，且氧濃度越高，加熱溫度越高，所增加的比例越大，因此節(jié)能效果就越好。 5、降低燃料的燃點(diǎn)溫度，獲得較寬的燃料選擇范圍：燃料的燃點(diǎn)溫度不是常數(shù),如CO在空氣中的燃點(diǎn)為609℃,而在純氧中的燃點(diǎn)僅為388℃,所以用富氧助燃能提高火焰強(qiáng)度和增加釋放熱量,更重要的是富氧環(huán)境燃燒顯著降低了燃料燃點(diǎn)溫度，使得燃料的選擇范圍變的更寬。 6、減少燃燒后的排氣量，降低空氣過(guò)剩系數(shù)：用普通空氣助燃，占體積4/5的N2不僅不參加助燃，而且?guī)ё叽罅繜崮埽酶谎踔?，燃燒后的排氣量減少，從而提高燃燒效率。富氧助燃可有效降低空氣的過(guò)剩系數(shù)，燃料消耗相應(yīng)減少，從而節(jié)約能源。 7、延長(zhǎng)鍋爐使用壽命： 加入富氧空氣可減少燃料消耗，因而降低了散熱損失,并能延長(zhǎng)熔爐的壽命。 二、鍋爐節(jié)能技術(shù)改造 富氧助燃用于工業(yè)鍋爐和電廠鍋爐節(jié)能和環(huán)保 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)有各種大小鍋爐50-60萬(wàn)臺(tái)，其中工業(yè)鍋爐40萬(wàn)臺(tái)左右，大多每小時(shí)產(chǎn)蒸汽量在4-35噸或產(chǎn)熱在3-25MW之間，熱效率普遍偏低，一般在60-80%之間，大部分鍋爐的燃料燃燒不完全。存在冒黑煙現(xiàn)象。既浪費(fèi)能源，又嚴(yán)重污染環(huán)境等。 由于鍋爐類型眾多，如鏈條爐、往復(fù)爐、拋煤機(jī)鍋爐、煤粉爐、循環(huán)流化床鍋爐、沸騰爐、加熱爐、熱媒爐、燃油爐、燃?xì)鉅t、快裝爐等，同時(shí)每種爐又有許多型號(hào)如鏈條爐又分五種，即WNL臥式內(nèi)燃鏈條爐、KZL臥式快裝水火管鏈條爐、DZL單鍋筒縱置式鏈條爐、SZL雙鍋筒縱置式鏈條爐和SHL雙鍋筒橫置式鏈條爐等，而且應(yīng)用面非常廣，幾乎涉及所有工業(yè)門(mén)類。雖然目前出現(xiàn)不少節(jié)能和環(huán)保新技術(shù)如分層燃燒、重油乳化等，但它們僅適用于某一類型鍋爐，如分層燃燒僅適用于鏈條爐等。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所膜中心，即目前的天邦膜技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限責(zé)任公司的有關(guān)科研人員根據(jù)所有燃料燃燒均需要氧氣這一共同特點(diǎn)，并結(jié)合各種鍋?zhàn)陨頎t燃燒的不同特性，經(jīng)過(guò)十多年的不斷探索和創(chuàng)新，終于開(kāi)發(fā)成功一系列適用于各種鍋爐和燃料的局部增氧助燃綜合集成技術(shù)。 鍋爐和玻璃窯爐的差別非常大。對(duì)于鍋爐是利用局部增氧助燃技術(shù)來(lái)強(qiáng)化原有鍋爐的火焰特性，既要使燃料在爐膛的停留時(shí)間更長(zhǎng)，又要使燃料在盡可能少的助燃風(fēng)下更充分、更完全地燃燒。根據(jù)作者十多年的研究和推廣獲得的經(jīng)驗(yàn)，目前局部增氧助燃技術(shù)只能在180噸以下的鍋爐上推廣應(yīng)用，對(duì)于180噸以上的鍋爐，一是鍋爐的運(yùn)行管理均十分嚴(yán)格，熱效率都在90%以上；二是富氧助燃投資相對(duì)比較大，投資回收期比較長(zhǎng)。 三 下面分別介紹局部增氧助燃技術(shù)用于典型鍋爐的特點(diǎn)及典型應(yīng)用實(shí)例。 富氧助燃用于燃油或燃煤鍋爐 膜法局部富氧助燃設(shè)備技術(shù)使用富氧量?jī)H為所需空氣量的0.5～10%，而原來(lái)鼓風(fēng)量和引風(fēng)量均要顯著下降（約減少5～50%）。在燃油、燃煤和燃?xì)獾葼t窯進(jìn)行了初步試驗(yàn)，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益均十分顯著：平均節(jié)約燃料10.9%，增產(chǎn)9.2%，產(chǎn)品質(zhì)量亦有提高，窯爐壽命也相應(yīng)延長(zhǎng)，由于燃料充分燃燒，顯著改善環(huán)境狀況，煙氣排放全部低于國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)（用富氧前曾冒黑煙），投資回收期一般小于一年。 下面列舉幾個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例： 實(shí)例一：大連某油脂化學(xué)廠30噸燃油鍋爐 1996年 1月末，局部增氧對(duì)稱燃燒技術(shù)首次在國(guó)內(nèi)甚至在國(guó)際上使用，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所膜中心所配的富氧量約為 300-350Ｎｍ3/ｈ，因當(dāng)時(shí)沒(méi)裝重油流量計(jì)，僅做了初步試驗(yàn)：通富氧后煙囪黑煙立即消失，風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)關(guān)閉了大約三分之一，蒸汽流量從2 8ｔ/ｈ增加到3 1ｔ/ｈ，而油壓從2.1ＭＰａ下降到 1.9ＭＰａ，本想春節(jié)后安裝好重油流量計(jì)進(jìn)行全面測(cè)試和驗(yàn)收，后因大連市政府要求該廠動(dòng)遷而擱淺。雖然這次試驗(yàn)沒(méi)有得到有關(guān)數(shù)據(jù)，但從結(jié)果看還是十分令人滿意的，達(dá)到了預(yù)期的效果。 實(shí)例二：江蘇油田4噸燃油鍋爐 1997年10月江蘇油田在4t燃油鍋爐上應(yīng)用中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所膜中心的膜法富氧局部增氧助燃節(jié)能技術(shù)，所配富氧空氣量?jī)H為 40 標(biāo)方/時(shí)，經(jīng)該油田節(jié)能監(jiān)測(cè)站檢測(cè)：通富氧后爐膛溫度提高了大約50℃， 全爐熱效率提高了 8.3 個(gè)百分點(diǎn)， 平均噸蒸汽節(jié)油為 16.64％，煙氣排放溫度下降了9℃，而且煙氣的林格曼黑度從2-3級(jí)降至1級(jí)以下，并經(jīng)過(guò)他們自己一年的統(tǒng)計(jì)，平均每年節(jié)油330多噸．而且裝置運(yùn)行平穩(wěn)可靠，操作管理、維修方便。有關(guān)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表6-7-1。 表6-7-1 注數(shù)據(jù)來(lái)源于：蘇德勝，儲(chǔ)明來(lái)，丁建林，沈光林. 國(guó)內(nèi)膜法富氧技術(shù)應(yīng)用研究新進(jìn)展. 膜科學(xué)與技術(shù). 1999，(1):12 實(shí)例三：天津大港油田2500KW 燃油加熱爐 1999年12月，膜法富氧局部增氧在天津大港油田2500KW 燃油加熱爐上使用，經(jīng)天津市節(jié)能監(jiān)測(cè)一站測(cè)試，空氣過(guò)剩系數(shù)下降0.88個(gè)百分點(diǎn)，排煙溫度降低了7℃，節(jié)能率達(dá)10.85%，排煙達(dá)標(biāo)等。 實(shí)例四：遼河油田2300KW 燃油加熱爐 1997年9月，膜法富氧局部增氧在遼河油田油氣集輸公司曙光輸油泵站的1# 2300KW 燃油加熱爐上使用，經(jīng)遼河石油勘探局節(jié)能監(jiān)測(cè)站測(cè)試，加熱爐正平衡熱效率從82.22%提高到89.68%，提高了9.1%，排煙達(dá)標(biāo)等。 需要說(shuō)明的是對(duì)于燃油或燃?xì)忮仩t，沈光林曾對(duì)吉化集團(tuán)乙烯廠110噸燃油發(fā)電鍋爐和北京燕山石油化工（集團(tuán)）有限公司動(dòng)力廠二電站二號(hào)燃油/天然氣發(fā)電鍋爐進(jìn)行過(guò)技術(shù)認(rèn)證和可行性研究，前者由于資金問(wèn)題而擱淺，后者則由于體制和管理等原因而放棄：大概經(jīng)過(guò)如下： 北京燕山石油化工（集團(tuán)）有限公司對(duì)膜法富氧助燃技術(shù)非常感興趣，1999年專門(mén)由一名副總工程師親自負(fù)責(zé)，通過(guò)和中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所有關(guān)科研人員的交流、溝通、技術(shù)論證和用戶現(xiàn)場(chǎng)考察后，北京燕山石油化工（集團(tuán)）有限公司初步選定在動(dòng)力廠二電站二號(hào)發(fā)電鍋爐（120噸）上實(shí)施。二號(hào)發(fā)電鍋爐是1973年四川東方鍋爐廠生產(chǎn)的，蒸汽壓力為3.6-3.9 MPa，為450℃過(guò)飽和蒸汽。爐膛為負(fù)壓操作，壓力為20-40Pa，爐膛溫度約1300℃。鍋爐熱效率設(shè)計(jì)為92%，實(shí)測(cè)為89-91%。當(dāng)時(shí)是用重油作為燃料的，有6支噴嘴，分上下兩層，噴嘴套管為ф89mm，內(nèi)徑為ф23mm。重油采用機(jī)械霧化，油壓為2.0-2.5 MPa， 每支噴嘴耗油量約1.5噸/時(shí)，重油低發(fā)熱量約1萬(wàn)大卡，鼓風(fēng)量約11.5萬(wàn)標(biāo)方/時(shí)，風(fēng)箱壓力約2000Pa，空氣過(guò)剩系數(shù)為1.2，有時(shí)可達(dá)1.5-1.6，采用玻璃預(yù)熱器，預(yù)熱溫度為170℃。引風(fēng)量約15萬(wàn)標(biāo)方/時(shí)，風(fēng)壓約2500Pa，排煙溫度為110-130℃，煙氣中含氧量為5-6%。而且在設(shè)計(jì)富氧助燃時(shí)要考慮天然氣作燃料，所以沈光林就設(shè)計(jì)了如圖6-4-2所示的富氧噴嘴在油氣混燒鍋爐上的相對(duì)位置示意圖(一組，共有六組)，并被該公司的有關(guān)專家認(rèn)可。該爐設(shè)計(jì)的富氧量為1300標(biāo)方/時(shí)，預(yù)測(cè)節(jié)能率達(dá)2.5-3%，直接投資回收期大約10個(gè)月。后來(lái)北京燕山石油化工（集團(tuán)）有限公司提出用自己的氧源先進(jìn)行試驗(yàn)，要大連化學(xué)物理研究所僅提供局部增氧助燃技術(shù)，被大連化學(xué)物理研究所膜中心當(dāng)時(shí)的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)拒絕。當(dāng)時(shí)如果同意試驗(yàn)，對(duì)富氧的發(fā)展無(wú)疑會(huì)是一種推動(dòng)。 實(shí)例五：富氧助燃用于鏈條鍋爐 鏈條鍋爐是工業(yè)鍋爐，應(yīng)用比較廣，最小的小于1噸/時(shí)，最大的可達(dá)80噸/時(shí)。對(duì)于鏈條鍋爐，富氧一般可以加在爐排底下、后拱、前拱、側(cè)墻或四角等。膜法富氧助燃技術(shù)最早在國(guó)內(nèi)鍋爐上使用的是1995年，用于濟(jì)南某醫(yī)院的四噸鏈條鍋爐上:所配富氧量大約50 Nm3/h，當(dāng)時(shí)上富氧主要是解決排煙污染，用戶根據(jù)我們提供的流程自行安裝和調(diào)試，平均節(jié)煤在15％以上，而且煙氣排放達(dá)標(biāo)；1998年中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所又將該高新技術(shù)用于首次在國(guó)內(nèi)成功地將該高新技術(shù)用于江蘇阜寧化肥廠的WGC20/3.82—1型燃煤蒸汽發(fā)電鍋爐，取得了比較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。詳見(jiàn)6.5.4節(jié)。之后在大港油田 如1998年6月，我們，所配富氧量?jī)H200Nm3/h，可以不停爐安裝：該爐上富氧前共進(jìn)行了56小時(shí)的測(cè)試，平均每小時(shí)耗煤2.7噸左右，噸煤產(chǎn)蒸汽約7.38噸，上富氧后先進(jìn)行了72小時(shí)的試驗(yàn)驗(yàn)收（測(cè)試條件同上:根據(jù)爐排上的平均煤層厚度評(píng)估，大約比實(shí)際高30%，但由于測(cè)試前后均取相對(duì)值，故節(jié)能率是比較準(zhǔn)確的，后來(lái)江蘇鹽城市節(jié)約能源監(jiān)測(cè)站的檢測(cè)結(jié)果也證明了這點(diǎn)），平均噸煤產(chǎn)蒸汽達(dá)8.29噸，后來(lái)他們又進(jìn)行了168小時(shí)的性能測(cè)試，平均噸煤產(chǎn)蒸汽達(dá)8.296噸，比驗(yàn)收時(shí)的效果還好，這說(shuō)明司爐工越來(lái)越熟練的掌握了該項(xiàng)高新技術(shù)的操作。富氧助燃設(shè)備一直運(yùn)行至今，性能穩(wěn)定，平均節(jié)能大于11%，最高達(dá)16.2%。1999年1月經(jīng)江蘇鹽城市節(jié)約能源監(jiān)測(cè)站檢測(cè)：爐膛溫度提高90℃，熱效率提高11%，同時(shí)經(jīng)江蘇阜寧環(huán)保監(jiān)測(cè)站檢測(cè)，林格曼黑度小于一級(jí)，CO2每年降少排放5000多噸，不到半年就收回了全部投資。據(jù)該廠的最新統(tǒng)計(jì)，從投運(yùn)到現(xiàn)在，該系統(tǒng)尚未出現(xiàn)過(guò)設(shè)備問(wèn)題，維修費(fèi)用幾乎為零。每年節(jié)煤2000多噸，節(jié)電7.2萬(wàn)Kw.h，提高鍋爐出力10%以上，這對(duì)穩(wěn)定全廠生產(chǎn)工況作用顯著：98年下半年比98年上半年因蒸汽波動(dòng)影響生產(chǎn)次數(shù)減少了186個(gè)，多產(chǎn)氨55.8噸，效益達(dá)11.16萬(wàn)元。 實(shí)例六：濟(jì)南傳染病醫(yī)院的 4ｔ鏈條爐 ，僅用富氧量 60Ｎｍ3/ｈ ，當(dāng)時(shí)上富氧主要是解決排煙污染 ，用戶根據(jù)我們提供的流程自行安裝和調(diào)試 ，平均節(jié)煤在 15%以上 ，煙氣排放達(dá)標(biāo) 后者是 實(shí)例七：天津大港油田港驊物業(yè)公司4200KW 4#燃煤鏈條鍋爐 2000年1月，膜法富氧局部增氧在天津大港油田港驊物業(yè)公司4200KW 4#燃煤鏈條鍋爐上使用，經(jīng)天津市節(jié)能監(jiān)測(cè)一站測(cè)試，鍋爐排煙處CO下降34.4%，NO下降5.4%，爐渣含碳量下降31.8%，排煙溫度降低了5℃，節(jié)能率達(dá)9.56%. 實(shí)例八：富氧助燃用于拋煤機(jī)鏈條鍋爐 拋煤機(jī)鏈條鍋爐是除了鏈條鍋爐之外的第二大類工業(yè)鍋爐，最小的10噸/時(shí)，最大的可達(dá)75噸/時(shí)，由于著火條件好、燃燒強(qiáng)度高、煤種適應(yīng)性廣、起爐產(chǎn)汽快、負(fù)荷調(diào)整迅速和反應(yīng)快等特點(diǎn)，上世紀(jì)九十年代前上的比較多。但它燃燒效率低、煤耗高、煙塵濃度高、特別是黑煙嚴(yán)重，林格曼黑度一般在2-4級(jí)，嚴(yán)重地污染環(huán)境。所以對(duì)這種爐的改造就比較多，主要分2類，包括各種爐拱的改造和二次風(fēng)的改造及飛灰回收等，總的說(shuō)來(lái)效果均不太理想。 在人們對(duì)環(huán)保越來(lái)越重視的今天，排煙黑度超標(biāo)就成為拋煤機(jī)鍋爐最大的缺點(diǎn)，是亟待解決的核心問(wèn)題，而黑煙是由未燃盡的飛灰中的殘?zhí)己蛽]發(fā)分在窒氧氣氛下生成的游離碳造成的。 造成鍋爐冒黑煙、熱效率偏低等原因主要有以下幾個(gè)方面： (1) 拋煤機(jī)鏈條爐為開(kāi)式爐膛，由于懸浮燃燒的需要，爐膛結(jié)構(gòu)比較高大，燃煤主要依靠爐膛輻射加熱和引燃，爐膛后半部主燃區(qū)的熱量不能通過(guò)對(duì)流傳到前部，爐膛水冷度相對(duì)較大，造成燃燒熱強(qiáng)度和爐膛溫度偏低，火焰中心溫度一般只有1000 — 1100 ℃。 (2) 二次風(fēng)布置不當(dāng)，煙氣仍有“短路”。 二次風(fēng)量前后分配不盡合理(前大后小)，主燃區(qū)二次風(fēng)量偏??；二次風(fēng)(前、后)流速及擴(kuò)散角不合理，難以覆蓋和鎖住煙氣，揮發(fā)分和飛灰在爐內(nèi)不能充分二次燃燒。 (3) 細(xì)煤屑在爐膛內(nèi)懸浮燃燒的效果不好。爐膛內(nèi)很少產(chǎn)生氣流旋渦，擾動(dòng)混合情況較差，煙氣中未燃物在爐內(nèi)停留時(shí)間短，懸浮燃燒條件不足，因此造成大量細(xì)煤屑及揮發(fā)分來(lái)不及燃燒就飛出爐膛。 (4) 爐排層燃燃燒狀況不佳，燃盡段過(guò)短，爐渣含碳量高。 除了鍋爐自身的原因以外，也有運(yùn)行管理方面和煤質(zhì)方面的原因，如煤質(zhì)不好、顆粒度不合適、鍋爐系統(tǒng)漏風(fēng)、當(dāng)煤種變化時(shí)相應(yīng)控制調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)取? 總之，冒黑煙的原因是多方面的，但主要原因是燃燒不充分導(dǎo)致未燃物逸出爐外，所以要根治污染，必須從燃燒方面下功夫，如果燃燒充分了，自然就不冒黑煙，鍋爐效率也隨之提高。 對(duì)于拋煤機(jī)鏈條鍋爐采用局部增氧助燃技術(shù)是比較理想的。大連瓦房店軸承集團(tuán)動(dòng)力公司經(jīng)過(guò)多次調(diào)研、考察和反復(fù)論證，最后確認(rèn)局部增氧助燃技術(shù)用于拋煤機(jī)鍋爐的技術(shù)改造是目前國(guó)內(nèi)類似技術(shù)中最先進(jìn)的。2001年12月，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所在國(guó)際上首次成功地將該高新集成技術(shù)用于大連瓦房店軸承集團(tuán)2臺(tái)35噸拋煤機(jī)燃煤發(fā)電鍋爐，取得了節(jié)能14%和排煙達(dá)標(biāo)的效果，詳見(jiàn)6.5.4節(jié)。 實(shí)例九:2004年10月，一臺(tái)65噸拋煤機(jī)燃煤發(fā)電鍋爐上又在采用膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)，相信同樣能取得比較理想的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 富氧助燃用于煤粉鍋爐 實(shí)例十:煤粉鍋爐一般燃燒效率比較高，大多數(shù)用于電廠，最大的2000多噸，最小的大約20噸。由于管理和煤質(zhì)等原因，使得煤粉鍋爐的熱效率比設(shè)計(jì)值低，而且煙囪經(jīng)常冒黑煙。 根據(jù)中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所多年的調(diào)研和考察，認(rèn)為目前膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)可以用在180噸以下的煤粉鍋爐，可以采用對(duì)稱燃燒、四角燃燒和分級(jí)燃燒等與煤粉鍋爐匹配的高新技術(shù)。沈光林曾分別給廣州雙橋股份的35噸和江蘇興化電廠的75噸煤粉爐進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估，并均得到了用戶的認(rèn)可，但由于商務(wù)和體制等原因，沒(méi)有運(yùn)作。 實(shí)例十一:2004年初，經(jīng)過(guò)多方努力，膜法富氧局部增氧助燃系統(tǒng)用于中國(guó)鋁業(yè)公股份有限公司（原中國(guó)長(zhǎng)城鋁業(yè)公司）河南公司熱力廠130噸粉煤鍋爐節(jié)能和環(huán)保的可行性研究報(bào)告終于通過(guò)了中國(guó)鋁業(yè)公股份有限公司有關(guān)專家的初評(píng)和復(fù)審。擬計(jì)劃對(duì)8號(hào)BG-130/39-M6型粉煤鍋爐進(jìn)行綜合改造，該爐的燃燒方法原為普通直流燃燒器四角切圓燃燒，1999年改用西安交通大學(xué)的濃淡燃燒技術(shù)，設(shè)計(jì)熱效率為89.3%，而據(jù)熱力廠2002年全年度統(tǒng)計(jì)耗煤數(shù)據(jù)和產(chǎn)汽量等計(jì)算，熱效率為85.6%，熱效率偏低，同時(shí)通過(guò)對(duì)8號(hào)爐的全面分析，認(rèn)為： ① 盡管引起８＃鍋爐運(yùn)行中現(xiàn)存問(wèn)題的原因很多，但最主要的因素莫過(guò)于供氧不足。如前所述，膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)正是能從多方面改善燃燒狀況的最佳技術(shù)。 ② 煤質(zhì)較差而且不穩(wěn)、煤的配比缺乏科學(xué)手段造成燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題，恰好可以通過(guò)膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)得到彌補(bǔ)，基本滿足燃燒穩(wěn)定的要求。 ③ 因引風(fēng)、送風(fēng)出力不足，過(guò)?？諝庀禂?shù)偏小造成燃燒不完全的問(wèn)題，利用膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)可以減少總風(fēng)量的優(yōu)點(diǎn)得到彌補(bǔ)，從而使燃燒完全，同時(shí)減少機(jī)械和化學(xué)不完全燃燒損失，降低爐渣和飛灰中的可燃物，避免鍋爐冒黑煙，減少煙氣排放量，防止污染物排放超標(biāo)。 ④ 利用膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)可適當(dāng)降低空氣過(guò)剩系數(shù)的特點(diǎn)，可以提高火焰中心溫度和火焰黑度，增強(qiáng)爐膛內(nèi)的熱輻射成分，大大提高熱能的有效利用率，滿足鍋爐高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，提高鍋爐出力。 ⑤ 采用膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)，可將高濃度富氧流快速直接送入燃燒中心缺氧區(qū)域，提高火焰中心熱負(fù)荷強(qiáng)度，大大縮短燃盡時(shí)間，減少火焰中心長(zhǎng)度和截面積，并防止火焰中心偏移，從而明顯減少鍋爐有關(guān)部位聚結(jié)焦渣，提高鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)周期。 ⑥ 采用膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)，能適當(dāng)減少送入爐膛的空氣總量，提高熱能的有效利用率，可降低排煙溫度。 此外，膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)同樣可用于循環(huán)流化床鍋爐、沸騰爐等，如膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)用于35噸循環(huán)流化床鍋爐的綜合改造方案也已經(jīng)通過(guò)了江蘇連云港新浦熱電廠的技術(shù)認(rèn)證。相信不久的將來(lái)膜法富氧局部增氧助燃技術(shù)在各種鍋爐中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣。 實(shí)例十二:2003年7月在勝利油田23噸樣板注汽爐上使用了局部增氧對(duì)稱燃燒技術(shù)及系統(tǒng), 所配富氧空氣量?jī)H為 180-200 標(biāo)方/時(shí)，該爐由于使用了多項(xiàng)其它節(jié)能技術(shù),上富氧前熱效率已經(jīng)高達(dá)87.68%,經(jīng)勝利石油管理局能源監(jiān)測(cè)站檢測(cè),使用局部增氧對(duì)稱燃燒技術(shù)后熱效率達(dá)92.28%,熱效率提高5.25%； 實(shí)例十三:2007年3月用于2噸燃柴油爐,經(jīng)北京質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局節(jié)能監(jiān)測(cè)站對(duì)比測(cè)試，節(jié)油6.1%,正平衡熱效率高達(dá)94.5%； （四）技術(shù)改造設(shè)備簡(jiǎn)單概述 1、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)說(shuō)明 全套設(shè)備撬裝式設(shè)計(jì)，功能分割清楚，以最大可能的簡(jiǎn)化管線連接，方便維護(hù)、檢修 以膜系統(tǒng)為例：為滿足在高度含塵量的惡劣運(yùn)行環(huán)境下工作，膜組件自帶過(guò)濾。膜堆也可安裝在相對(duì)封閉的室內(nèi)空間，讓空氣經(jīng)通往室內(nèi)的預(yù)置過(guò)濾器初步過(guò)濾后進(jìn)入室內(nèi)，相對(duì)潔凈的新鮮空氣在膜組件自帶的廢氣排放風(fēng)機(jī)的引導(dǎo)下進(jìn)入膜分離器進(jìn)行氧氮分離，其中，富氧空氣經(jīng)真空泵機(jī)組抽取輸送到用戶用氣點(diǎn)，廢氣則經(jīng)過(guò)廢排風(fēng)機(jī)集中排放到室外； 為保持系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠，動(dòng)力設(shè)備——真空泵是系統(tǒng)唯一可能的故障點(diǎn)，可設(shè)計(jì)采取備機(jī)形式以保證系統(tǒng)的可靠性； 為最大限度的節(jié)約投資以及節(jié)約能源消耗，真空泵機(jī)組可采用多臺(tái)套真空泵機(jī)組并聯(lián)使用，備機(jī)采用變頻，開(kāi)、停、切換、降負(fù)荷使用變頻機(jī)組，以具備良好的故障策略導(dǎo)向，建議設(shè)計(jì)采用單臺(tái)真空泵滿足要求。 真空泵機(jī)組可單獨(dú)安裝在泵房，設(shè)隔音降噪措施； 膜 單 元 過(guò)濾器 真空表 調(diào)節(jié)閥 通風(fēng)機(jī) 真空泵 氣水分離器 脫濕系統(tǒng) 穩(wěn)壓系統(tǒng) 空氣 膜法富氧局部增氧助燃系統(tǒng)用于2臺(tái)鍋爐示意圖 _ 電控調(diào)節(jié)報(bào)警系統(tǒng) 換向系統(tǒng) 預(yù)熱系統(tǒng) 富氧 噴嘴 鍋 爐 1 換向系統(tǒng) 預(yù)熱系統(tǒng) 富氧 噴嘴 鍋 爐 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)以滿足用戶運(yùn)行環(huán)境極端條件為目標(biāo)，考慮對(duì)高、低溫、海拔條件的校核，以保證系統(tǒng)最終安裝地性能指標(biāo)與運(yùn)行穩(wěn)定的達(dá)成； 控制水平：中央集控/自動(dòng)控制、無(wú)人值守、智能報(bào)警、遠(yuǎn)傳接口 五、系統(tǒng)主要技術(shù)性能特點(diǎn)（膜系統(tǒng)） u 工藝簡(jiǎn)單：負(fù)壓流程板式膜制氧工藝，以真空動(dòng)力自“膜堆”直接抽取富氧空氣； u 安裝簡(jiǎn)便：“膜堆”模塊化設(shè)計(jì)，安裝簡(jiǎn)單，連接方便； u 公用工程集約化：占地面積小巧，對(duì)廠房要求低； u 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠：任何動(dòng)力設(shè)備均存在一定的故障率，采用備用機(jī)形式輔以自動(dòng)控制系統(tǒng)，在發(fā)生故障時(shí)切換到備機(jī)是最安全的解決方案；本系統(tǒng)可選擇對(duì)多級(jí)泵組采用1臺(tái)備機(jī)的配置形式,并采取變頻技術(shù),充分考慮到系統(tǒng)的故障策略導(dǎo)向以及最大節(jié)約投資與能源消耗； u 操作方便：?jiǎn)捂I開(kāi)停機(jī)，操作簡(jiǎn)單方便；采用變頻技術(shù)為基礎(chǔ)的過(guò)程控制全自動(dòng)完成； u 維護(hù)簡(jiǎn)便：可對(duì)故障發(fā)生的羅茨真空泵機(jī)組進(jìn)行不停機(jī)檢修， u 可擴(kuò)展性：膜堆與真空泵組可方便的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的簡(jiǎn)便擴(kuò)展 說(shuō)明：關(guān)于膜法系統(tǒng)情況這里不再詳述，歡迎用戶與我們進(jìn)行交流。 根據(jù)企業(yè)的具體情況，我們將于企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)行、管理專家一起，共同地、有針對(duì)性地提出一些有關(guān)設(shè)備選型配置、改造方案論證等。我們會(huì)在改造中選擇“膜制氧組件系統(tǒng)”復(fù)合系統(tǒng)等給出合理化的建議，以真正讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)在改造后取得“節(jié)能、降耗、增產(chǎn)”的良好效果。 經(jīng)過(guò)短短的兩年時(shí)間的推廣，經(jīng)數(shù)十家生產(chǎn)企業(yè)使用，證明能有效降低水煤氣.柴油.重油.等燃料成改變了火焰的普通燃燒方式，達(dá)到節(jié)能降耗的目的本，節(jié)能率可達(dá)10%以上，并提高了燒成質(zhì)量，使中大型工業(yè)鍋爐每年節(jié)能降耗可直接提高經(jīng)濟(jì)效益50萬(wàn)元至100萬(wàn)元。 回收期一般在半年左右。正常使用壽命十年左右，如我們1988年用于黑龍江化工總廠的一套氣膜裝置，已經(jīng)使用了18年，目前還正常運(yùn)行)。