工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)改造專題 (2)課件

工業(yè)鍋爐節(jié)能技術(shù)改造專題

鍋爐系統(tǒng)節(jié)能鍋爐系統(tǒng)：燃料鍋爐燃燒放熱煙氣排入大氣（高溫?zé)煔庥酂徨仩t放熱煙氣排入大氣）水鍋爐吸熱蒸汽（熱水）用戶余熱回收a.余熱分類a)高溫?zé)煔庥酂醔)高溫爐渣余熱c)高溫產(chǎn)品余熱d)可燃廢氣、廢液的余熱e)化學(xué)反應(yīng)的余熱f)冷卻水余熱上述a)~d)的余熱，一般用余熱鍋爐回收。

e)~f)的余熱，一般可通過熱交換器和冷凝水回收系統(tǒng)回收冷凝式鍋爐或冷凝回收裝置原理：降低排煙溫度，使煙氣中的水蒸汽充凝結(jié)，回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的凝結(jié)潛熱。傳統(tǒng)鍋爐中，排煙溫度一般在160～250℃，煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達(dá)到87%～91%。而冷凝式余熱回收鍋爐，它把排煙溫度降低到50～70℃，既回收了煙氣中的顯熱又回收水蒸汽的凝結(jié)潛熱。所以冷凝式鍋爐的效率可以接近100%。冷凝式鍋爐或冷凝回收裝置高位熱值Qgr：燃料完全燃燒時(shí)釋放出來的全部化學(xué)能，并認(rèn)為煙氣中的水蒸氣已凝結(jié)；低位熱值Qnet：是扣除燃料所含水分及氫燃燒生成水蒸汽氣化潛熱后的熱量高位熱值和低位熱值之間的換算：Qnet.ar=Qgr.ar-206Har-3Mar(kJ/kg)冷凝式鍋爐或冷凝回收裝置適用燃料：1．燃天然氣鍋爐2．燃LPG、城市煤氣鍋爐天然氣的主要成分是甲烷（CH4）而其他成分也主要是碳?xì)浠衔?，幾乎不含硫分（S）。因此在完全燃燒后所生成煙氣的成分中除氮?dú)猓∟2）及氮氧化物（NOX）外，主要是二氧化碳（CO2）和水蒸汽（H2O）。冷凝式鍋爐或冷凝回收裝置由于燃油、煤炭中含S較高，它的酸露點(diǎn)高，而且煙氣具有腐蝕性，當(dāng)煙氣溫度低于酸露點(diǎn)時(shí)，會(huì)對(duì)尾部受熱面產(chǎn)生腐蝕，同時(shí)，燃油和煤炭的灰分高，灰分粘結(jié)在受熱面管子上，造成受熱面堵塞，影響鍋爐出力。因此對(duì)于燃油、燃煤鍋爐不建議用冷凝器，只是加節(jié)能器把煙氣溫度降低至不冷凝為止。燃用不同燃料鍋爐的經(jīng)濟(jì)分析

專利：冷凝換熱式鍋爐由上海工業(yè)鍋爐研究所研制、開發(fā)，屬中國科學(xué)技術(shù)部的《冷凝式鍋爐的研制開發(fā)》項(xiàng)目。并申請(qǐng)了使用新型發(fā)明專利“自調(diào)節(jié)節(jié)能裝置”（專利號(hào)為：2.X），和發(fā)明專利“燃油燃?xì)忮仩t的自調(diào)節(jié)節(jié)能裝置”（專利號(hào)為：2.X）d)蒸汽冷凝水回收蒸汽冷凝水回收和利用是節(jié)約能源的組成部分。越來越被重視。間接加熱的冷凝水，除了加熱有毒有害物體，回收率要求達(dá)到60~80%。冷凝水回收有開式回收和閉式回收兩種方式。閉式回收就是將管路壓力的飽和水直接回收，也稱高溫冷凝水回收，這種回收方式是蒸汽鍋爐供熱系統(tǒng)中較好的一種節(jié)能方式，避免了氧腐蝕。在此系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備是防汽蝕高溫冷凝水回收泵。它將噴射泵和離心水泵結(jié)合起來，有效地解決了氣蝕問題，克服了一般離心泵只能泵吸75℃以下過冷水的問題，可以輸送100～120℃的飽和熱水，

高溫冷凝水回收系統(tǒng)2）蓄熱器原理蓄熱器是一種能夠儲(chǔ)存熱能的壓力容器，在蒸汽供熱系統(tǒng)中一般采用變壓式蓄熱器。變壓式蓄熱器又分為儲(chǔ)存直接儲(chǔ)存蒸汽的蓄汽包（或稱干汽包）和儲(chǔ)存高溫?zé)崴男顭崞?。蓄熱器的原理是以熱水為介質(zhì)來儲(chǔ)存熱能的壓力容器。在用氣負(fù)荷有波動(dòng)的情況下，利用蓄熱器充熱和放熱作用，調(diào)節(jié)負(fù)荷需要，保持鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約燃料，提高鍋爐效率的目的。從熱力學(xué)中可知，在不同壓力下，飽和水的焓值是不同的。高壓飽和水降壓時(shí)，焓值也要下降，多余的熱量就會(huì)把部分飽和水氣化，放出蒸汽以供使用，在供氣系統(tǒng)中，蓄熱器進(jìn)汽側(cè)與鍋爐相接，出汽側(cè)與用戶相接。當(dāng)用汽量低于鍋爐的額定蒸發(fā)量時(shí)，將多余的蒸汽充入蓄熱器內(nèi)的水中，并壓力上升。當(dāng)用汽量大于鍋爐的額定蒸發(fā)量時(shí)，蓄熱器的壓力自動(dòng)下降，釋放出儲(chǔ)存的熱能，以補(bǔ)充用汽不足。將多余的蒸汽充入蓄熱器內(nèi)的水中，并使壓力上升。工業(yè)鍋爐給煤分層給煤裝置存在的問題社會(huì)上的分層給煤裝置普遍存在著下列問題：(a)燒優(yōu)質(zhì)煤如Ⅲ類煙煤時(shí)，效果尚好，表現(xiàn)在增負(fù)荷快、爐渣含碳量較低，但是火床燃燒不均衡，有“風(fēng)口”，有“火垅”。高負(fù)荷時(shí)爐排尾部有跑紅火現(xiàn)象，使?fàn)t渣含碳量升高。(b)燒Ⅱ類煙煤或貧煤等較差的煤種時(shí)，有效果或效果不明顯，爐渣的含碳量仍然偏高，有的效果還不如改造前，有的拆掉不用了。(c)分層給煤裝置性能差，操作不靈便，故障率高，壽命短，維修量較大。10t/h鍋爐多功能分層給煤裝置

新一代分層給煤裝置的特點(diǎn)(f)裝置后板上裝有水冷卻構(gòu)件，防止前爐拱萬一燒毀時(shí)后板變形或燒毀。(g)裝置上有設(shè)計(jì)完善的過載保護(hù)器（可調(diào)整），動(dòng)作時(shí)不影響裝置和爐子運(yùn)行。(h)裝置上有自動(dòng)報(bào)警器，當(dāng)有煤矸石、木頭、磚等異物卡住時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，一分鐘內(nèi)清除故障。(i)裝置上有多種門、孔，便于觀察內(nèi)部情況和方便檢修。(j)裝置結(jié)構(gòu)合理，部件強(qiáng)度高，給煤輥采用厚壁大直徑無縫鋼管，采用雙列調(diào)心軸承，并有密封構(gòu)件，運(yùn)行安全可靠，裝置造型美觀與眾不同。除此之外，還有單爐電子式煤耗計(jì)配套，顯示和記錄煤層厚度、用煤量的瞬時(shí)值和累計(jì)值。鍋爐輸配系統(tǒng)、輔機(jī)節(jié)能改造（1）鍋爐輸配系統(tǒng)改造(a)采用下圖所示煤倉自動(dòng)均勻布煤機(jī)械，使煤倉（斗）內(nèi)的大小煤塊均勻分布。(b)改造落煤管，使其均勻下煤、不堵煤。(c)采用多功能均勻分層給煤裝置。煤倉自動(dòng)均勻布煤機(jī)流化床鍋爐的特點(diǎn)自六十年代初，第一臺(tái)FBC鍋爐在美國投運(yùn)以來，F(xiàn)BC技術(shù)發(fā)展很快，鍋爐出力900t/h配250MW機(jī)組。上世紀(jì)70年代美國F-W公司開始研發(fā)CFB鍋爐，經(jīng)過對(duì)75T／H級(jí)的逐步改進(jìn)和完善后升級(jí)至220T／H以上。我國最大CFBC機(jī)組300兆瓦循環(huán)流化床示范電站鍋爐1000t/h在四川內(nèi)江白馬電廠投入運(yùn)營。流化床燃燒分鼓泡床流化床(FBC)和循環(huán)流化床（CFB）。循環(huán)流化床（CFB）又分為低倍率循環(huán)床，循環(huán)床和增壓循環(huán)床（PCFB）。流化床種類及參數(shù)表FBC鼓泡流化床（fluidizedbedcombustion）流化床燃燒方式的特點(diǎn)1．清潔燃燒：脫硫率可達(dá)80—95％，N0x排放可減少50％；2．燃料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合中，低硫煤；3．燃燒效率高，可達(dá)95—99％；4．負(fù)荷適應(yīng)性好；負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍30—100％，調(diào)節(jié)速度5—10％／min；5．PFBC還有運(yùn)行自適應(yīng)能力強(qiáng)、電站效率高、占地少、節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榱骰彩堑蜏厝紵?50℃左右），此溫度最有利于脫硫而最不利于產(chǎn)生氮氧化物，是減少有害氣體污染最有效的燃燒技術(shù)之一，因而稱為清潔燃燒。流化床燃燒技術(shù)與別的固體燃料燃燒技術(shù)的機(jī)理不同：一般固體燃料燃燒是先析出揮發(fā)分，揮發(fā)分著火后再引燃固體燃料。流化床燃燒是床料在流化狀態(tài)下依靠強(qiáng)烈的傳質(zhì)和傳熱，直接使燃料著火燃燒，因而燃料適應(yīng)性很廣。它能燃燒許多別的燃燒技術(shù)無法燃燒的低揮發(fā)分的劣質(zhì)燃料。循環(huán)流化床因物料反復(fù)循環(huán)降低了灰渣和飛灰的含碳量，燃燒效率大大提高。它的飛灰份額只有55~60%（煤粉爐的飛灰份額85~90%）。循環(huán)流化床用于一般工業(yè)鍋爐的局限性

對(duì)于一般工業(yè)鍋爐，因其容量較小，要達(dá)到循環(huán)流化床燃燒必需的燃燒空間和合理布置布風(fēng)裝置，鍋爐體積會(huì)過于龐大；燃燒效率比應(yīng)該達(dá)到的燃燒效率低得多；除塵和鼓風(fēng)機(jī)耗電量大大高于層燃爐，飛灰份額高，（層燃爐的飛灰份額約15%）；

4.初投資高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。

水煤漿技術(shù)現(xiàn)狀：截止2005年底全國生產(chǎn)水煤漿生產(chǎn)總規(guī)模突破1000萬噸，實(shí)際使用量超過500萬噸，年產(chǎn)100萬噸的制漿廠已超過5家。各種噸位的水煤漿鍋爐（2~670t/h）相繼投運(yùn)成功。在國內(nèi)已有20余臺(tái)電站燃油鍋爐（經(jīng)改造）、300余臺(tái)工業(yè)鍋爐及數(shù)百臺(tái)工業(yè)窯爐長期、連續(xù)、穩(wěn)定燃用水煤漿。水煤漿燃料在電力、石油、化工、冶金、建材、輕工等行業(yè)中普遍應(yīng)用。根據(jù)國家水煤漿工程技術(shù)研究中心的調(diào)查研究，國內(nèi)水煤漿應(yīng)用市場正由改造向新建轉(zhuǎn)移，其中中小型工業(yè)鍋爐和窯爐成為主要方向。水煤漿技術(shù)在20世紀(jì)70年代全球范圍內(nèi)的石油危機(jī)中發(fā)展起來，目的是改造國外普遍使用的燃油電廠，應(yīng)對(duì)石油危機(jī)。80年代我國有關(guān)科研人員也開始對(duì)水煤漿燃燒技術(shù)進(jìn)行研究。水煤漿的技術(shù)條件和測定方法（GB/T18855-2002）

水煤漿廠分類水煤漿生產(chǎn)廠分為礦山水煤漿廠、用戶水煤漿廠、集中型水煤漿廠礦山水煤漿廠——水煤漿就地利用，減少了運(yùn)輸量，有利于集中處理污染問題。用戶水煤漿廠——為大型動(dòng)力和發(fā)電鍋爐而建，便于管理。集中型水煤漿廠——即不靠近煤礦也不靠近用戶，受運(yùn)輸半徑、生產(chǎn)與需求匹配、管理體制矛盾等因數(shù)制約。水煤漿特點(diǎn)外觀象重油，可以象油一樣通過管道泵送運(yùn)輸、裝卸、用罐儲(chǔ)存，可通過閥門控制流量；可以象重油一樣用壓縮空氣或蒸汽進(jìn)行霧化后燃燒，著火，燃燒穩(wěn)定，保留了煤粉的燃燒特性，負(fù)荷變動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)。但啟動(dòng)時(shí)間比煤粉爐長。水煤漿約含32%水分，在常溫全封閉狀態(tài)下輸送不會(huì)爆炸、自燃，減少了儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)姆阑鹨?，沒有煤炭在貯運(yùn)過程中的物料損失（3%），沒有煤場、輸煤、制粉及干燥系統(tǒng)。環(huán)境衛(wèi)生、噪音與燃油機(jī)組相識(shí)。貯存，運(yùn)輸粉塵污染小。水煤漿的不足燃料系統(tǒng)復(fù)雜；水煤漿燃燒器不成熟；燒嘴、泵、閥等壽命較短。著火困難，燃燒速率慢，水煤漿霧化顆粒沒有燃盡便帶出爐膛，造成燃燒效率低。提高爐膛容積熱負(fù)荷后，鍋爐容易結(jié)焦。每10噸水煤漿浪費(fèi)3噸水，浪費(fèi)水資源。制漿過程中產(chǎn)生污染。燃燒自身的能耗、燃料運(yùn)輸能耗（增加附加水的運(yùn)輸）增加。煙塵原始排放量約為層燃爐的4倍。新型拋煤機(jī)鍋爐（帶回燃式拋煤機(jī)鍋爐）

拋煤機(jī)鍋爐采用半懸浮燃燒方式，介于層燃和室燃之間，燃燒性能好，一般效率可達(dá)80%以上。但許多微細(xì)末隨煙氣排出爐外，普遍存在排煙中煙塵大、碳黑多，達(dá)不到環(huán)保與節(jié)能要求，為解決這個(gè)問題，開發(fā)出拋煤機(jī)鍋爐強(qiáng)化燃燒飛灰回燃技術(shù)，既可以消煙除塵又能提高鍋爐效率。新型拋煤機(jī)鍋爐在爐內(nèi)用強(qiáng)化燃燒拱將爐膛分成燃燒室和燃盡室，拱作用是提高爐膛燃燒溫度，捕捉部分飛灰粒子，使之在爐排上繼續(xù)燃燒；增加爐內(nèi)燃燒擾動(dòng)；提高燃燒溫度燃燒效率。同時(shí)爐外設(shè)置一個(gè)回燃分離器，分離器下部置有回料裝置，分離器的作用是將未燃盡的含碳飛灰分離出來，再從爐后送入爐排上燃燒。提高燃燒效率，從而降低飛灰含碳量和飛灰排放濃度。新型拋煤機(jī)鍋爐（帶回燃式拋煤機(jī)鍋爐）帶回燃式拋煤機(jī)鍋爐將鏈條爐拱的強(qiáng)化燃燒技術(shù)和循環(huán)流化床的循環(huán)燃燒技術(shù)集成，使鍋爐具有啟動(dòng)速度快，符合調(diào)節(jié)比大，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，鍋爐效率高等優(yōu)點(diǎn)，徹底解決了拋煤機(jī)鍋爐冒黑煙的問題。帶回燃式拋煤機(jī)鍋爐具有高效率和低污染的特點(diǎn)，可以廣泛用于現(xiàn)役拋煤機(jī)鍋爐改造和新型工業(yè)鍋爐定型產(chǎn)品。特別適用層燃工業(yè)鍋爐的改造。鍋爐容量在10~65t/h。新型拋煤機(jī)鍋爐的特點(diǎn)：煤種適應(yīng)性較廣，可以燒高水分的褐煤、和低揮發(fā)份的無煙煤，大大超過一般的鏈條爐。對(duì)煤的顆粒度要求不高，燃用原煤。煤塊在爐排上燃燒，煤末在空間燃燒。未燃盡的含碳飛灰經(jīng)分離器分離后，大于40μm的含碳顆?；氐綘t排上重新燃燒，故鍋爐的飛灰含碳量和飛灰排放濃度大大下降，鍋爐的效率提高。負(fù)荷適應(yīng)性好，調(diào)節(jié)靈敏。工業(yè)鍋爐節(jié)能維護(hù)與保養(yǎng)1．工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能維護(hù)提高鍋爐的效率，減少各項(xiàng)熱損失η=100-q2-q3–q4-q5-q6%工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能維護(hù)與保養(yǎng)

減少鍋爐排煙損失q2：降低化學(xué)不完全燃燒損失q3降低機(jī)械不完全燃燒損失q4降低散熱損失q5降低灰渣熱物理損失q6鍋爐系統(tǒng)的維護(hù)減少鍋爐排煙損失q2

降低排煙溫度在鍋爐受熱面確定的情況下，要降低排煙熱損失，只有增加受熱面的利用率。i）經(jīng)常吹灰，省煤器經(jīng)常捅灰。保證受熱面干凈。ii）防止?fàn)t內(nèi)結(jié)垢。減少鍋爐排煙損失q2減少鍋爐排煙損失q2降低過量空氣系數(shù)αi）爐排、側(cè)密封完整；ii）各風(fēng)室的調(diào)風(fēng)門調(diào)節(jié)自如；iii）看火門、撥火門、爐排檢查門（月亮門）關(guān)閉，保證不漏風(fēng)。iv）爐墻完好。漏風(fēng)降低后的經(jīng)濟(jì)效益有的鍋爐漏風(fēng)較嚴(yán)重，尾部煙氣中O2＝11,α＝2.1，當(dāng)氧量O2下降到8時(shí)，α＝1.62，α降低0.5，排煙熱損失q2就下降2.5%，效率η因此上升2.5%。以10t/h鍋爐舉例，燃5000kcal/kg的三類煙煤，效率η上升2.5%，每小時(shí)燃煤量節(jié)約52kg。按每天滿負(fù)荷運(yùn)行10小時(shí)計(jì)，一天可節(jié)煤520kg，一年（300工作日）節(jié)煤156噸，每噸煤按600元計(jì)算，一年可節(jié)約燃料費(fèi)9.36萬元。

降低機(jī)械不完全燃燒損失q4i)爐排片不缺損；ii)側(cè)密封完整iii)放灰門要能關(guān)緊。iv)爐篩完好；v）定期校驗(yàn)煤閘門的平整度，并與標(biāo)尺基本相符。鍋爐系統(tǒng)的維護(hù)（a）管道保溫完好，閥門也要有完整的保溫（b）連續(xù)排污擴(kuò)容器使用正常，二次蒸汽接至除氧器。（c）除氧器排氣閥的正常，排出水中的氧氣等，而不能有蒸汽泄漏。（d）保證水處理出口的軟水達(dá)到GB1576《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)。不然，容易在鍋內(nèi)形成水垢，非但影響熱的傳遞，而且會(huì)產(chǎn)生爆管，帶來安全隱患。鍋爐效率上升15%情況下的經(jīng)濟(jì)分析如果鍋爐運(yùn)行效率η能從65％提高到80％，可節(jié)約燃煤18.75%,以10t/h鍋爐舉例,燃5000kcal/kg的三類煙煤，η＝65％時(shí)，燃煤量為1723kg/h，η＝80％時(shí)，燃煤量為1400kg/h，每小時(shí)節(jié)煤323kg/h。按每天滿負(fù)荷運(yùn)行10小時(shí)計(jì)，一天可節(jié)煤3.23噸/天，一年（300工作日）節(jié)煤969噸，每噸煤按600元計(jì)算，一年可節(jié)約燃料費(fèi)58.15萬元?！舵湕l爐排鍋爐用煤技術(shù)條件》GB18342-2001煤炭實(shí)際供應(yīng)情況煤炭供應(yīng)根本不能達(dá)到GB18342-2001標(biāo)準(zhǔn)。小于3mm的占60%，大于10mm塊煤一般為15%~30%煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性強(qiáng)（煤炭熔融性軟化溫度較低）各種煤燃燒方式效果綜合評(píng)價(jià)工業(yè)鍋爐改造的組織、實(shí)施與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)35t/h拋