淺談高新技術在工業(yè)中的應用

淺談高新技術在工業(yè)中的應用

0富氧助燃技術膜法富氧輔助技術系統(tǒng)法富氧輔助技術與富氧輔助技術的有機結合。前者系指利用空氣中各組分透過高分子膜時的滲透速率不同,在壓力差驅動下,將空氣中的氧氣富集來獲得富氧空氣的技術。它和深冷法、PSA法相比,具有設備簡單、操作方便和安全、起動快、規(guī)?？尚】芍?、不污染環(huán)境、投資少、用途廣等優(yōu)點,工業(yè)發(fā)達國家稱之為“資源的創(chuàng)造性技術”。而富氧助燃技術又分兩大部分,即整體增氧和局部增氧,前者主要用于FCC富氧再生、Claus硫回收、煉鐵煉鋼和有色金屬冶煉等[1～2],它的特點是整個助燃風均用富氧替代,而后者則用于各種爐窯節(jié)能和環(huán)保等[2～21]。局部增氧助燃技術是局部增氧技術和助燃技術兩者的有機結合,所配富氧量僅為所需助燃風量的0.5%～15%,而原來助燃風量和排煙量均顯著下降。關鍵是專用富氧噴嘴的設計、安裝和維護,還要和有關爐窯的特性匹配等。有關膜法富氧助燃技術用于節(jié)能和環(huán)保的機理已有不少報道[2～7],本文主要介紹有關膜法富氧助燃技術在節(jié)能和環(huán)保中的一些典型應用。1火炬燃燒效果用玻璃窯包括馬蹄焰、橫火焰、單元窯和雙碹窯等,均可以采用局部增氧梯度燃燒技術。國內最早使用的是北京六玻的馬蹄焰,由于取得極大的經濟效益和社會效益,通過了北京市人民政府和中國科學院的聯(lián)合鑒定。之后我們經過不斷創(chuàng)新和完善,有關“局部增氧”、“梯度燃燒”、“對稱燃燒”、“α型燃燒”、“S型燃燒”、“四角燃燒”、“分級燃燒”和“推遲燃燒”等高新集成技術和系統(tǒng)等均已十分成熟,并在燃煤、燃油和燃氣的各種玻璃窯爐、鍋爐、加熱爐、熱媒爐和焚燒爐上成功應用[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21],還獲得多項國家發(fā)明專利。華北制藥股份有限公司玻璃分公司采用富氧燃燒技術后,火焰燃燒狀況有較大改善,火焰底部明顯發(fā)白發(fā)亮,火焰強度增加,火焰尾梢減小,大碹碹頂溫度下降20℃,火焰底部溫度提高60℃,從而既延長了爐齡,又提高了玻璃的產量和質量。對于燃天然氣的馬蹄焰,采用梯度燃燒技術綜合效果更好。我們1997年曾在四川一家生產高堿玻璃球、熔化面積60多平米的馬蹄焰上使用,平均節(jié)約天然氣12.6%,最高達17.8%,而且還提高了玻璃球的產量和質量,大碹溫度下降了22℃,同時煙氣排放達標,綜合效益非常顯著,故他們自己還申請了專利。2003年我們又在生產玻璃纖維的單元窯應用。第一套裝置配富氧量僅180Nm3/h,綜合效益非常明顯:平均節(jié)油15%以上,大碹溫度(9個測試點)平均下降了35.4℃,玻璃液溫度上升11.2℃,助燃風量下降了25%,風壓下降了60%,排煙溫度降低了60℃,爐況更穩(wěn)定。2004年他們又上了一套富氧裝置,而且要求配的富氧量是第一套的3倍多,使用后成絲率提高了2個百分點,僅此一項每天就增加毛利7000多元,綜合效益達一萬多元。所以2005年他們已經將7座單元窯全部改成全氧燃燒,目前正在實施。需要說明的是采用梯度燃燒技術時,一定要注意富氧噴嘴的安裝角度等,否則還可能起副作用。如2005年1月我們在一家生產水玻璃的馬蹄焰窯上實施局部增氧梯度燃燒技術時,富氧噴嘴的安裝角度和設計圖紙相差比較大,設計向上傾斜1.5±0.5°,而用戶在安裝時向上傾斜了10°左右,結果導致反“梯度燃燒”,即火焰中心上移,大碹溫度上升了20℃,而玻璃液溫度卻下降了12℃。2壓力和效率注汽爐在油田用的比較多,據(jù)不完全統(tǒng)計,國內大約有近千臺,主要用于往油田的油井里注汽來強化采油。注汽爐一般有2種,即23t和11t,所產蒸汽干度的設計值一般為80%左右,但實際情況下蒸汽干度均較設計值低,所用燃料為原油或混合油或天然氣。對于注汽爐在國內首次采用局部增氧對稱燃燒技術的是中國科學院大連化學物理研究所膜中心,用于遼河油田曙光采油廠熱注一區(qū)某一臺23t燃油注汽爐,所配富氧量大約200Nm3/h,根據(jù)遼河油田曙光采油廠生產技術管理科自己應用一年多的統(tǒng)計,平均節(jié)能8.5%,即一天節(jié)約2t多原油。勝利油田孤島采油廠孤四站的1號23t燃油樣板注汽爐,該爐當時已經采用了多種先進的節(jié)能技術,如風機調頻、紅外高溫涂料等,經勝利石油管理局能源監(jiān)測站2003年7月測試,富氧使用前熱效率達87.68%,使用后達92.28%,相當于200t/h的正常熱效率。平均節(jié)能5.0%,蒸汽溫度提高15℃,蒸汽壓力提高0.8Mpa,蒸汽的干度提高了12.15個百分點,排煙溫度下降了21.5℃,煙氣中CO含量下降了89.9%,空氣過剩系數(shù)從1.28下降到1.19,排煙達標等。大港油田某站的全自動燃油管道加熱爐上實施局部增氧對稱燃燒技術后,平均節(jié)能10.85%,排煙處空氣過剩系數(shù)下降35%,排煙溫度下降了7℃,熱負荷提高了10.86%,排煙中CO明顯降低,而且煙氣排放達標。經他們自己統(tǒng)計,和1998年的使用對比,平均節(jié)能在15%左右。遼河油田某站的一組熱媒爐(五臺)上實施局部增氧助燃技術,所配富氧量大約200Nm3/h,由于計量儀表不太準確,考核采用了相對值,平均相對誤差均小于4%。和一周的空白數(shù)據(jù)相比,平均節(jié)油20%以上,而且煙氣排放達標,效果非常明顯。3煤粉鍋爐采用膜法富氧助燃集成技術的可行性燃煤爐目前是國內主要耗能大戶,采用局部增氧助燃綜合集成技術意義更大!根據(jù)燃煤爐的特性可以采用“α型燃燒”、“S型燃燒”、“四角燃燒”、“分級燃燒”和“推遲燃燒”等高新技術或其優(yōu)化組合集成技術。目前已經成功應用于鏈條爐和拋煤機爐。特別是拋煤機爐,由于著火條件好、燃燒強度高、煤種適應性廣、起爐產汽快、負荷調整迅速和反應快等特點,上世紀90年代前上的比較多,但它燃燒效率低、煤耗高、煙塵濃度高、特別是黑煙嚴重,林格曼黑度一般在2～4級,嚴重地污染環(huán)境。采用局部增氧助燃集成技術一般可以將林格曼黑度降到1級以下,煙塵量降低三分之一左右,對于35～65t拋煤機爐,平均節(jié)能在6%～15%。而煤粉爐一般燃燒效率比較高,大多數(shù)用于電廠。由于管理和煤質等原因,使得煤粉鍋爐的熱效率一般均比設計值低,而且煙囪經常冒黑煙。根據(jù)我們多年的調研和考察,認為目前膜法富氧局部增氧助燃綜合集成技術可以用在220t以下的煤粉爐,可以采用對稱燃燒、四角燃燒和分級燃燒等與煤粉鍋爐匹配的綜合集成技術。膜法富氧局部增氧助燃系統(tǒng)用于中國鋁業(yè)股份有限公司(原中國長城鋁業(yè)公司)河南公司熱力廠150t粉煤鍋爐節(jié)能和環(huán)保的可行性研究報告終于通過了中國鋁業(yè)股份有限公司有關專家的初評和復審。目前該爐正在實施膜法富氧局部增氧助燃集成技術。4綠化效益顯著在燃油和燃氣爐上采用局部增氧對稱燃燒技術比燃煤爐要簡單得多!1996年大連某化學廠的30t/h燃油鍋爐,所配富氧量為300Nm3/h,通富氧后煙囪黑煙立即消失,風機風門關閉了三分之一,蒸汽流量從28t/h增加到31t/h,而油壓從2.1MPa降到1.9Ma,平均節(jié)能大于6%,綜合效益非常顯著。江蘇油田的2臺4t/h油鍋爐,每臺僅用40Nm3/h的富氧空氣,由江蘇油田節(jié)能監(jiān)測站監(jiān)測,平均噸蒸汽節(jié)油為16.64%,通富氧后爐膛溫度提高了約50℃,全爐熱效率提高了8.3個百分點,而且煙囪不冒黑煙。每年每臺爐平均節(jié)約原油330多噸,并且裝置運行平穩(wěn)可靠,操作管理、維修方便。5實用與實用并