工业锅炉节能技术改造专题

工业锅炉节能技术改造专题安全监察部锅炉系统节能•锅炉系统：燃料锅炉燃烧放热烟气排入大气•（高温烟气余热锅炉放热烟气排入大气）•水锅炉吸热蒸汽（热水）用户余热回收•a.余热分类a)高温烟气余热b)高温炉渣余热c)高温产品余热d)可燃废气、废液的余热e)化学反应的余热f)冷却水余热上述a)~d)的余热，一般用余热锅炉回收。e)~f)的余热，一般可通过热交换器和冷凝水回收系统回收余热锅炉2005年各类余热锅炉产量序号余热锅炉类别产量平均吨位/（台）台数（台）蒸吨1燃气轮机余热锅炉357598217.12氧气转炉余热锅炉89234426.33垃圾焚烧锅炉1228023.34高炉煤气余热锅炉15147598.35焦炉煤气余热锅炉1335026.96干熄焦余热锅炉13121693.57有色冶金余热锅炉56562108硫酸余热锅炉494549.39低热值尾气余热锅炉817121.410玻璃窑余热锅炉14332.411小化肥造气余热锅炉159353122.212水泥窑余热锅炉242389.913柴油机余热锅炉100540.514加热炉余热锅炉523747.415炼油催化装置余热锅炉123723116其他余热锅炉391704.4冷凝式锅炉或冷凝回收装置•原理：•降低排烟温度，使烟气中的水蒸汽充凝结，回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热。传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%～91%。而冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到50～70℃，既回收了烟气中的显热又回收水蒸汽的凝结潜热。所以冷凝式锅炉的效率可以接近100%。冷凝式锅炉或冷凝回收装置•高位热值Qgr：燃料完全燃烧时释放出来的全部化学能，并认为烟气中的水蒸气已凝结；•低位热值Qnet：是扣除燃料所含水分及氢燃烧生成水蒸汽气化潜热后的热量•高位热值和低位热值之间的换算：Qnet.ar=Qgr.ar-206Har-3Mar(kJ/kg)冷凝式锅炉或冷凝回收装置•适用燃料：•1．燃天然气锅炉•2．燃LPG、城市煤气锅炉•天然气的主要成分是甲烷（CH4）而其他成分也主要是碳氢化合物，几乎不含硫分（S）。因此在完全燃烧后所生成烟气的成分中除氮气（N2）及氮氧化物（NOX）外，主要是二氧化碳（CO2）和水蒸汽（H2O）。冷凝式锅炉或冷凝回收装置•天然气燃烧后产生的烟气中水蒸汽的含量比其它任何一种燃料的含量高很多。当水蒸汽冷凝凝结后有大量的热量释放，也就是释放汽化潜热。冷凝式锅炉正是利用了天然气的这个特点，它将冷凝凝结换热原理应用于锅炉尾部受热面的换热，当烟气温度逐渐降低，达到相应水蒸汽分压力的饱和温度的时候，烟气中的水蒸汽开始冷凝而形成冷凝水。随着烟气温度的继续降低，冷凝水量也逐渐增加。通过降低烟气温度并使烟气中的部分水蒸汽达到冷凝，最大限度的提高锅炉的换热效果，提高锅炉的热效率。冷凝式锅炉或冷凝回收装置•由于燃油、煤炭中含S较高，它的酸露点高，而且烟气具有腐蚀性，当烟气温度低于酸露点时，会对尾部受热面产生腐蚀，同时，燃油和煤炭的灰分高，灰分粘结在受热面管子上，造成受热面堵塞，影响锅炉出力。因此对于燃油、燃煤锅炉不建议用冷凝器，只是加节能器把烟气温度降低至不冷凝为止。燃用不同燃料锅炉的经济分析燃料天然气城市煤气柴油燃料单价和热值3.3元/m38500kcal/m32.13元/m33400kcal/m35元/kg10200kcal/kg常规锅炉冷凝式锅炉常规锅炉加节能器锅炉（冷凝锅炉）常规锅炉加节能器锅炉热效率88%98%88%93%（98%）88%93%排烟温度240℃60℃240℃120℃（60℃）240℃120℃消耗量m3/h85.5676.44213.9202.4（192.1）71.3kg/h67.5燃料费用万元/年56.5050.4591.186.2（81.8）71.367.5燃料节约万元/年6.054.9（9.3）3.8设备改造费用万元8.505（8.5）51t/h收回投资时间月1712（11）16消耗量m3/h171.12152.88427.8404.8（384.2）142.6135.0燃料费用万元/年112.94100.90182.2172.4（163.6）142.6135.0燃料节约万元/年12.049.8（18.6）7.6设备改造费用万元147.5（14）72t/h收回投资时间月149（9）11燃料天然气城市煤气柴油燃料单价和热值3.3元/m38500kcal/m32.13元/m33400kcal/m35元/kg10200kcal/kg常规锅炉冷凝式锅炉常规锅炉加节能器锅炉（冷凝锅炉）常规锅炉加节能器锅炉热效率88%98%88%93%（98%）88%93%排烟温度240℃60℃240℃120℃（60℃）240℃120℃消耗量m3/h342.24305.76855.6809.6（768.4）285.2270.0燃料费用万元/年226.0201.8364.4344.8（327.2）285.2270.0燃料节约万元/年24.0819.6（37.2）15.2设备改造费用万元24.5011（26）104t/h收回投资时间月127（8）8消耗量m3/h513.36458.641283.41214.4（1152.6）427.8405燃料费用万元/年339.0302.7546.6517.2（490.8）427.8405燃料节约万元/年36.329.4（55.8）22.8设备改造费用万元3316.5（34）156t/h收回投资时间月117（7）8消耗量m3/h855.6764.421392024（1921）713675燃料费用万元/年564.7504.5911862（818）713675燃料节约万元/年60.249（93）38设备改造费用万元4826（50）2510t/h收回投资时间月106（7）8•从上表可以看到，装有冷凝换热装置的锅炉，可以有效地降低排烟温度，热效率有明显地提高。通过燃料消耗费用和改造费用的数据所计算出的收回投资时间来看，锅炉容量越大，收回成本的时间越短，从中可以看出节能降耗所带来的可观效益。小容量的锅炉，基本也能在两年内的时间收回成本。•专利：•冷凝换热式锅炉由上海工业锅炉研究所研制、开发，属中国科学技术部的《冷凝式锅炉的研制开发》项目。并申请了使用新型发明专利“自调节节能装置”（专利号为：200520046808.X），和发明专利“燃油燃气锅炉的自调节节能装置”（专利号为：200510110671.X）d)蒸汽冷凝水回收•蒸汽冷凝水回收和利用是节约能源的组成部分。越来越被重视。间接加热的冷凝水，除了加热有毒有害物体，回收率要求达到60~80%。•冷凝水回收有开式回收和闭式回收两种方式。闭式回收就是将管路压力的饱和水直接回收，也称高温冷凝水回收，这种回收方式是蒸汽锅炉供热系统中较好的一种节能方式，避免了氧腐蚀。在此系统中的关键设备是防汽蚀高温冷凝水回收泵。它将喷射泵和离心水泵结合起来，有效地解决了气蚀问题，克服了一般离心泵只能泵吸75℃以下过冷水的问题，可以输送100～120℃的饱和热水，高温冷凝水回收系统介绍酒店冷凝水回收案例2）蓄热器•原理•蓄热器是一种能够储存热能的压力容器，在蒸汽供热系统中一般采用变压式蓄热器。变压式蓄热器又分为储存直接储存蒸汽的蓄汽包（或称干汽包）和储存高温热水的蓄热器。•蓄热器的原理是以热水为介质来储存热能的压力容器。在用气负荷有波动的情况下，利用蓄热器充热和放热作用，调节负荷需要，保持锅炉稳定运行，达到节约燃料，提高锅炉效率的目的。•从热力学中可知，在不同压力下，饱和水的焓值是不同的。高压饱和水降压时，焓值也要下降，多余的热量就会把部分饱和水气化，放出蒸汽以供使用，在供气系统中，蓄热器进汽侧与锅炉相接，出汽侧与用户相接。当用汽量低于锅炉的额定蒸发量时，将多余的蒸汽充入蓄热器内的水中，并压力上升。当用汽量大于锅炉的额定蒸发量时，蓄热器的压力自动下降，释放出储存的热能，以补充用汽不足。将多余的蒸汽充入蓄热器内的水中，并使压力上升。工业锅炉给煤•分层给煤装置存在的问题•社会上的分层给煤装置普遍存在着下列问题：•(a)烧优质煤如Ⅲ类烟煤时，效果尚好，表现在增负荷快、炉渣含碳量较低，但是火床燃烧不均衡，有“风口”，有“火垅”。高负荷时炉排尾部有跑红火现象，使炉渣含碳量升高。•(b)烧Ⅱ类烟煤或贫煤等较差的煤种时，有效果或效果不明显，炉渣的含碳量仍然偏高，有的效果还不如改造前，有的拆掉不用了。•(c)分层给煤装置性能差，操作不灵便，故障率高，寿命短，维修量较大。10t/h锅炉多功能分层给煤装置新一代分层给煤装置的特点•新一代的分层给煤装置经过不断改进已成为完善、成熟的系列产品，不存在上述三方面的问题。改进后有以下特点：•(a)根据煤种设计煤颗粒筛分器，该筛分器可调角度，操作灵活，可以手工振动除去杂物，确保分层给煤质量。•(b)给煤辊上设有自动封闭机构，动间隙不漏煤，确保分层煤层的质量（煤层下面没有小颗粒煤）。•(c)给煤辊上设有自动清除粘结煤的机构，使其均匀给煤，确保分层煤层上表面平整，煤层厚度等同。•(d)煤闸起落采取特殊设计，操作自如，起落灵便，确保分层煤层的指令厚度和上表面平整，并有厚度指示计。•(e)有侧密封保护机构，调整炉排两侧煤层的形状，保护侧密封构件，减免烧毁。新一代分层给煤装置的特点•(f)装置后板上装有水冷却构件，防止前炉拱万一烧毁时后板变形或烧毁。•(g)装置上有设计完善的过载保护器（可调整），动作时不影响装置和炉子运行。•(h)装置上有自动报警器，当有煤矸石、木头、砖等异物卡住时，自动报警，一分钟内清除故障。•(i)装置上有多种门、孔，便于观察内部情况和方便检修。•(j)装置结构合理，部件强度高，给煤辊采用厚壁大直径无缝钢管，采用双列调心轴承，并有密封构件，运行安全可靠，装置造型美观与众不同。•除此之外，还有单炉电子式煤耗计配套，显示和记录煤层厚度、用煤量的瞬时值和累计值。锅炉输配系统、辅机节能改造•（1）锅炉输配系统改造(a)采用下图所示煤仓自动均匀布煤机械，使煤仓（斗）内的大小煤块均匀分布。(b)改造落煤管，使其均匀下煤、不堵煤。(c)采用多功能均匀分层给煤装置。煤仓自动均匀布煤机•（2）辅机节能改造•i)．鼓、引风机，炉排的转速箱采用变频电机。•ii)．用好排污扩容器；流化床锅炉的特点•自六十年代初，第一台FBC锅炉在美国投运以来，FBC技术发展很快，锅炉出力900t/h配250MW机组。上世纪70年代美国F-W公司开始研发CFB锅炉，经过对75T／H级的逐步改进和完善后升级至220T／H以上。我国最大CFBC机组300兆瓦循环流化床示范电站锅炉1000t/h在四川内江白马电厂投入运营。•流化床燃烧分鼓泡床流化床(FBC)和循环流化床（CFB）。循环流化床（CFB）又分为低倍率循环床，循环床和增压循环床（PCFB）。流化床种类及参数表FBC鼓泡流化床（fluidizedbedcombustion）CFBC循环流化床circulatingfluidizedbedcombustion流化床燃烧方式的特点1．清洁燃烧：脱硫率可达80—95％，N0x排放可减少50％；2．燃料适应性强，特别适合中，低硫煤；3．燃烧效率高，可达95—99％；4．负荷适应性好；负荷调节范围30—100％，调节速度5—10％／min；5．PFBC还有运行自适应能力强、电站效率高、占地少、节水等优点。•因为流化床是低温燃烧（850℃左右），此温度最有利于脱硫而最不利于产生氮氧化物，是减少有害气体污染最有效的燃烧技术之一，因而称为清洁燃烧。•流化床燃烧技术与别的固体燃料燃烧技术的机理不同：一般固体燃料燃烧是先析出挥发分，挥发分着火后再引燃固体燃料。流化床燃烧是床料在流化状态下依靠强烈的传质和传热，直接使燃料着火燃烧，因而燃料适应性很广。它能燃烧许多别的燃烧技术无法燃烧的低挥发分的劣质燃料。•循环流化床因物料反复循环降低了灰渣和飞灰的含碳量，燃烧效