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工业锅炉运行与烟气治理节能减排措施

所属栏目:化工论文 发布日期:2020-12-25 09:21 热度:

   锅炉是工业生产中极为关键的一种能量转换设备,利用燃料等能源产生热能,将水加热成热水或蒸汽,为火力发电提供热能、机械能或电能,其种类繁多,常见的有蒸汽锅炉、采暖热水锅炉、自备热电联产锅炉、特种用途锅炉和余热锅炉等[1]。当前,大部分工业锅炉仍然使用煤炭作为原材料,燃煤过程中会产生较多的污染物质,比如说二氧化碳、硫化物、氮氧化物、煤灰、重金属污染物等,需经过烟气治理后再排放。在绿色工业发展过程中,为了节约工业生产成本,优化工业锅炉的生态性能,应该在锅炉运行及烟气治理的过程中,实施节能减排措施。

工业锅炉运行与烟气治理节能减排措施

  1工业锅炉运行与烟气治理现状分析

  工业锅炉的主要职能为供应热水,在这种情况下,大部分锅炉长期处于低负荷运行状态。在进行工业锅炉设计时,基于工业发展需求,锅炉容量设计得比较大,超过用户实际需求,再加上锅炉使用时,其负荷是不稳定的,会随着用量、用气量在一定范围内上下波动,大部分时间都处于低负荷运行状态。据调查,我国工业锅炉平均负荷量于处于50%至70%区间,实际运行效率显著低于定额效率,能源浪费现象严重。除此之外,工业锅炉造成了严重的环境污染,排出的烟气中含有大量粉尘颗粒、二氧化硫、氮氧化合物等,虽然说国家在工业锅炉烟气治理上,发布了一系列政策与规定,但锅炉污染排放物超标现象仍然屡屡发生。可以说,当前我国工业锅炉运行中的能源浪费现象较为严重,烟气治理现状不容乐观。而上述现象的形成,与以下因素脱不了干系:①燃煤质量。我国工业锅炉主要使用了烟煤和无烟煤两类燃料,不同地区燃煤质量存在差异,但是锅炉受到面积、样式及排风装置等因素的限制,对于燃煤的适应性比较差,如若所选用的燃煤不符合锅炉运行要求,将导致煤炭燃烧不充分,利用率低,污染物排放量增加。②燃烧设备。随着工业锅炉种类的增加,其设计方案不断更新,但大部分厂家关注的焦点在于锅炉本体,忽略了燃烧装置,其设计不够精细合理,甚至部分燃烧装置还存在质量问题,加热后发生变形、断裂等不良事件,导致灰渣中碳含量上升,影响到锅炉工作效率。③操作人员素质偏低。工业锅炉操作人员大多学历层次偏低,没有接受过专业培训,未掌握工业锅炉运行的相关知识及技术,导致在工作过程中,常出现不当操作,影响到锅炉效能的发挥[2]。

  2工业锅炉运行与烟气治理的节能减排措施分析

  2.1优选煤炭品种

  当前,大部分企业对于工业锅炉煤种的选择都缺乏足够的重视,这导致锅炉运行时能源消耗大,热损失大,环境污染严重,经济效益和生态效益均较差。煤炭燃烧会产生大量有毒气体与可吸入颗粒物,煤种品质越差,危害越大,甚至可能引发生产事故,所以,企业在选择工业锅炉煤种时,应综合考虑成本、环保、燃煤与锅炉适应性等情况,选择合适的煤炭品种。研究表明,如若工业锅炉选用干燥基全硫低于0.6%,且收到基低位发热量位于5000至5700kCal的燃煤,锅炉燃烧效率可显著提高,污染物排放初始浓度显著下降,节能减排效果优良。以SZL20-1.57-AII燃煤锅炉为例,可选用烟煤,这种燃煤各项参数优良,干燥无灰基挥发分、收到基灰分、收到基全水分、干燥基全硫、收到基低位发热量分别为36.57%、7.26%、15.6%、0.36%、5063kCal[3]。而且,如若在燃煤中加入适量的水,能够促进碎煤屑的粘结,从而改善燃烧过程中漏煤、飞灰等情况,提升燃煤效率,但应严格控制加水量,否则燃煤含水量过高,入炉后水分蒸发需吸收大量热量,增加能耗,而且水分过大可能影响煤炭的燃烧,影响供能。

  2.2优化锅炉燃烧技术

  要想降低工业锅炉运行的能耗,减少污染物的排放,最关键的,就是创造良好的燃烧条件,让燃煤能够与空气中的氧气充分接触,更为迅速完全地燃烧。为了实现这一目标,企业应采取合理措施,比如说优化炉拱、燃烧室结构设计,改善锅炉内部燃烧条件,提升炉膛温度,改善炉排及配风方案,配置二次风机,让燃煤与空气充分混合,优化炉内温度场分布,从而扩大锅炉燃烧范围,延长烟气在炉膛内的停留时间。为了提升燃煤的利用率,应该精确控制煤炭燃烧过程中烟气的含氧量。判断燃煤是否充分燃烧的两个因素,分别是烟气成分和烟气温度,如若烟气中含有大量氧气、一氧化碳、二氧化碳,代表燃煤燃烧不充分,排烟热损失较大,炉膛温度也会比较低,烟气温度较高,说明其热能未得到充分利用,能源浪费严重。在工业锅炉中,燃煤锅炉、燃油锅炉以及燃气锅炉的基准氧含量分别为9%和3.5%,严格控制烟气含氧量,能够减少氮氧化物的生成,降低排烟损失。炉膛内的含氧量会影响到原始氮氧化物,含氧量越高,那么原始氮氧化物含量也会越高,所以应该让燃煤保持低氧燃烧状态,同时,在氮氧化物含量突然改变时,增加氨水溶液用量,以防烟气中氮氧化物超标。为了实现对于烟气含氧量的精确控制,可以应用氧化锆测氧仪,测定炉膛出口烟气含氧量,然后计算出空气系数,得出最佳风煤配比。而且,工业锅炉的烟气温度是比较高的,比蒸汽型燃气锅炉的排烟温度可达200℃至250℃,热水型燃气锅炉的排烟温度可达15℃至180℃,如果能够将烟气余热回收利用,能够进一步降低能耗。当前,在工业锅炉中,可用的烟气余热回收技术设备有以下两种:①换热器。常见的有间接接触式余热回收换热器和直接接触式余热回收换热器,前者通过壁面分开空间中独立流动的冷热介质来进行换热,后者以传热递质直接接触的方式回收热量。②热泵。将供热回水温度控制在55℃至65℃之间,便可利用热泵回收烟气冷凝余热,通常,0.01MW至10MW的锅炉可选电压缩式热泵,与烟气冷凝余热回收装置结合应用[4]。除此之外,为了实现节能降耗的目标,还应该精确控制燃煤燃烧过程中的炉膛负压。当炉膛负压较大,说明吸入了大量冷风,炉膛温度受到影响,排烟热损失较大;当炉膛压力为正,会增加内部含氧量,继而导致其中的高温烟气与火焰向外喷薄而出,增加作业风险,危及工作人员及设备安全。最佳的情况,是炉膛处于微负压运行状态,这样能够延长悬浮煤颗粒在炉膛风的滞留时间,有利于燃料的充分燃烧,提升能源利用率,减少污染物的排放。当前,工业锅炉运行过程中,常采取控制引风量的方式来调节炉膛负压,调节过程应遵循循序渐进的原则,以防锅炉运行参数大幅度波动,影响到作业安全。

  2.3节电节水措施

  工业锅炉虽然以煤炭为主要原料,但是其中一些设备也依靠电能运行,比如说给水泵、补水泵、水处理盐水泵、热水循环泵、引风机、鼓风机、上煤输送设备、脱硫塔耗电设备、罗茨风机、气泵等,电能消耗也比较大。为了节约电能消耗,可采取以下几个措施:①根据工业锅炉运行实况,优化给水泵、热水循环泵扬程设置,耗电量比较大的设备。②尽量选用噪声小、能耗低、运行效率高的风机,同时根据所选燃煤品种、锅炉额定出力、烟风系统阻力来计算出风机的风量,优化运行参数设置。③优化锅炉房设备分布,合理设置烟风道路径,尽量缩短其长度,减少弯头数量,降低阻力损失,提升能源利用率。④强化对于用电设备的管控,根据需求调节灵活调节设备运行情况,能够间断运行就间断运行,避免“大马拉小车”的现象,基于节能降耗需求,选用节能型电力设备[5]。除了电力能源外,工业锅炉对于水资源的消耗也比较大,当前水资源较为紧缺,应该将节水理念纳入工业锅炉运行与烟气治理的节能降耗规划中。水资源的循环利用,最好的节水方式,具体措施如下:①在省煤器后面烟道的余热水箱中,装载着大量冷却水,用以降低排烟温度,这些热水可以加入锅炉内,可循环使用。②工业锅炉水处理用水、脱硫用水、冲渣水、排污水等直接排放,会造成严重的环境污染,可以排入澄清池中,经处理后循环使用,多余地排入污水站中,进行科学处理。③工业锅炉使用过程中,会采取添加药剂的方式处理炉外水,然后再将排污水排至废水池中,经处理后排放,其实,锅炉排污水PG值一般在10左右,碱性强,可以用来中和处理污水处理站中酸性较高的废水,实现废物利用,减少污水处理成本。

  3结语

  当前,我国经济保持中高速发展态势,工业化建设进程逐步推进,促进了我国综合经济实力的提升,但与此同时,环境污染问题日益突出,雾霾、水污染、白色污染、温室效应等问题日益严重。为了实现可持续发展,应该将绿色环保、节能降耗等理念融合应用于工业领域,工业锅炉是当前我国工业生产中的关键性热能动力设备,在这一设备运行与烟气治理中,贯彻节能减排措施,能够有效降低能耗,减少污染物的排放,对于工业可持续发展有着积极意义。

  参考文献:

  [1]初雷哲,张衍国,严矫平.多流程循环流化床生物质锅炉在园区集中供热中的应用[J].华电技术,2020,42(05):79-82.

  [2]贾丕建,孙立梅,邢学荣,宋波,贾旺霖.热电厂循环水余热利用和节能减排效益分析[J].能源研究与利用,2020(02):46-50.

  [3]龙红明,王毅璠,伍英,赵国恺,周江虹,余正伟,孟庆民,张晓萍.面向污染物减排的烧结烟气循环研究与应用进展[J].鞍钢技术,2020(01):9-14.

  [4]俞登洋,马大卫,凌默侬,黄齐顺,陈剑,张其良.新一代节能发电调度技术支持系统建设与应用[J].电工技术,2019(24):137-140.

  [5]鲍仁冬,王祖名,熊昊钰,钱昌俭.园区循环化改造对节能减排贡献分析———以武汉市青山工业区为例[J].工业安全与环保,2019,45(11):103-106.

  《工业锅炉运行与烟气治理节能减排措施》来源:《科技风》,作者:黄娜

文章标题:工业锅炉运行与烟气治理节能减排措施

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