加热炉烟气（精选五篇）
加热炉烟气 篇1
由于输油站加热炉排除的大量烟尘对附近农田及居民造成很大程度的环境污染, 因此急需对加热炉排除的烟尘进行无害化处理。加热炉的除尘脱硫系统就是应用于长输管道加热炉的烟气净化系统, 除尘效率可达到98%, 脱硫效率达到90%[1], 从而使加热炉真正成为符合环保要求的绿色产品。
2 烟气净化原理及系统设计
加热炉烟气除尘系统工作原理为“旋风除尘+布袋除尘器除尘”一体化组合工艺。其工艺如图1所示:
开启加热炉吹灰系统前先开启风机、烟道阀门、补风阀, 调节风机阀门及补风阀门开度, 待加热炉在风机引导时达到正常燃烧的情况下 (达到规定的炉膛负压) 发出吹灰指令进行吹灰, 含尘烟气首先进入旋风除尘器进行大颗粒烟尘的收集处理, 含有细小颗粒的烟气再进入布袋除尘器, 通过布袋过滤后的洁净烟气由风机排入空中。吹灰流程结束, 延时关闭除尘处理系统, 并关闭相应阀门, 加热炉进行正常燃烧运行[2]。关闭系统后电脑发出指令, 利用加热站的空压机设备及气罐里的高压空气, 对布袋除尘器的布袋外壁进行清灰处理, 经布袋粘附的烟尘吹落至布袋除尘器的灰斗内, 布袋清灰完成后关闭空压机等设备。
除尘系统回收的烟尘收集在旋风、布袋除尘器下部的灰仓里, 根据运行周期或实际使用情况, 人工现场启动卸灰按钮, 将所有灰斗里的烟尘收集于编织袋里, 并及时运送至封闭灰库, 定期运走, 用于制砖或者填埋等无害化处理。整个动作全部完成只需通过泵站电脑发出两次指令即可。
3 烟气净化系统主体设备选择
3.1 输油站布置情况
滕州输油站共有GW8000、GW5000两种炉型, 处理设备安装在加热炉的后侧空地。图2为安装参考示意图。
3.2 工艺设计基础资料和要求
设计基础资料:
(1) 加热炉基本参数 (见表1) 。
(2) 燃油含硫量。根据燃油的产地不同, 原油含硫量在0.5%～2.0%之间变化。
(3) 预计烟气中烟尘含量。
根据历史监测数据和山东滕州输油站实验数据, 加热炉烟尘浓度变动比较大, 平时烟尘浓度较低, 一般不超过250mg/m3, 林格曼黑度小于1级。但在吹灰期间, 烟尘平均浓度能够达到2 500 mg/m3, 这是加热炉烟尘最大浓度, 这时的林格曼黑度在3级左右。
(4) 预计排烟浓度。
根据系统能够达到的净化效率 (烟尘净化效率98%) , 烟尘最大排放浓度为80 mg/m3, 能够满足环境保护的要求。如果要进一步提高烟尘和二氧化硫浓度排放限值, 需要另外考虑辅助净化措施。
3.3 布袋除尘器选择与过滤面积计算
对于原有加热炉烟气, 选择布袋除尘器时主要考虑:①油烟尘粘性较小, 部分灰尘粒度又较细, 需要布袋除尘器有较强的清灰能力和强度;②温度较低时, 需要滤料有一定耐水汽特性, 布袋除尘器箱体和烟道比较严密, 不会因掺入冷风而发生水汽凝结;③烟气中含有二氧化硫, 布袋需要考虑一定程度的耐酸性;④省去前道的脱硫降温设施, 需要考虑布袋的耐温性能, 选择高温布袋确保安全十分重要。
单炉单机系统, 在一段时间内烟气体积流量和温度稳定, 但对于多炉单机系统, 烟气流量和温度可能变化, 要求布袋除尘器有较高的操作弹性。考虑系统今后可能发生的变化, 选用布袋除尘器时也尽可能选择高操作弹性设备。目前滕州站共有GW8000及GW5000型两台燃油加热炉, 选用处理系统时按GW8000炉型进行设计。因此该站布袋除尘器选用PPS滤料的布袋。PPS也称聚苯硫醚纤维。以聚苯硫醚纤维制成的针刺过毡突出优点表现在以下几方面:①良好的耐温性, 熔点285 ℃, 连续使用温度190 ℃, 瞬间使用温度230 ℃;②优良的耐腐蚀性, 聚苯硫醚纤维在耐有机酸、无机酸、碱、氧化剂等方面都优于Nomex Conex和Kermel纤维;③极佳的阻燃性, 聚苯硫醚纤维的极氧指数 (LDI) 为34～35, 该纤维是一种不燃物。所以PPS布袋广泛应用于冶炼、化工、建材、火电、垃圾焚烧炉、燃煤锅炉等行业高温恶劣的工况条件, 是一种优质高效耐高温滤料[3]。
本站选用的布袋过滤风速为1.4 m/min, 因此根据风量计算共需过滤面积为:15 000/60/1.6≈156 m2 (60 min——过滤时间, 1.6 m——添加参数后的布袋过滤风速) , 单体布袋尺寸采用Φ130×2 600 mm (长) , 单体过滤面积为:1.1 m2, 每套除尘器需要布袋数量为:156/1.1≈141只, 根据布袋除尘器规格取整规律, 布袋除尘器选用140只布袋。
在所有类型布袋除尘器中, 脉冲喷吹布袋除尘器不仅最为常见, 而且清灰能力最强, 过滤速度范围最大, 能够满足所有上述要求。根据布袋除尘器排布尺寸, 共采用10只AMD-Ⅰ-40S的脉冲阀及配套的喷吹管路, 每只脉冲阀喷吹需要风量为0.8 m3/min, 喷吹面积为20 m2, 喷吹压力0.6 MPa。对照每只脉冲阀管理布袋数量14只, 总面积为1.1×14=15.4 m2, 布袋面积小于喷吹面积, 符合脉冲清灰要求。布袋除尘器自身的脉冲清灰采用压力气源, 气源来自每个泵站已有的空压机及压力气罐设备, 无需另外配备。但由于加热炉吹灰也需要用气, 可能会造成气源紧张, 因此将吹灰与布袋清灰的两个动作错开, 首先利用气源进行加热炉的吹灰动作, 待吹灰完成后利用延时对处理系统进行清灰处理, 充分确保加热炉的正常运行操作。
根据上述计算内容选用布袋为DMC-140型脉冲布袋除尘器, 外形尺寸为:2 800 (长) ×1 900 (宽) ×6 360 (高) mm, 底部星型卸灰阀至地面预留800 mm空间, 作为烟尘收集操作空间。卸灰阀选用JXS-300电动卸灰阀, 使用功率为0.75 kW, 卸灰量为2 m3/h。
3.4 旋风除尘器的选择
旋风除尘器用在布袋前, 进行废气的初步处理, 减轻布袋处理负荷, 缩小布袋除尘器的体积, 进而降低设备的一次性投资。旋风除尘器主要针对烟尘中颗粒粒径较大的烟尘群体, 同时由于烟气经过旋风除尘器旋除烟尘的同时又可对烟气成分、温度等特性进行调节, 使布袋除尘器的安全运行得到良好的保护。按常规经验选用XLD的改良型旋风除尘器, 该除尘器可以通过下部挡板阻止收集的灰尘随烟气带出旋风除尘器进入布袋除尘, 同时形成良好的灰封, 避免系统风量损耗而影响加热炉的正常燃烧。
进风口最大风速为:15 000/3.14/0.25/0.25/3 600≈21 m/s, (0.25 m——过滤半径, 3 600 s——过滤时间) , 采用旋风型号为XLD-Ⅱ-1150型旋风除尘器, 单体设备总高为4 900 mm, 底部星型卸灰阀至地面预留700 mm空间, 作为烟尘收集操作空间。卸灰阀选用JXS-300的电动卸灰阀, 使用功率为0.75 kW, 卸灰量为2 m3/h, 因此, 旋风进风口至地面高度为5 600 mm。
3.5 系统阻力估算和风机选型
阻力计算用的数据:
系统阻力主要为布袋除尘器、旋风除尘器两种设备产生的阻力, 根据相关设计手册及实际工程测试数据和工程经验, XLD系列旋风除尘器的设备阻力为500～800 Pa, DMC系列布袋除尘器的设备阻力为1 200～1 500 Pa, 由于存在一定不确定因素, 两者均选择最高的阻力数据, 合计阻力为2 300 Pa。另外由烟道、烟道阀门、烟道弯头 (4只) 产生的阻力为500 Pa, 则总体阻力为2 800×1.05 (阻力系数) =2 940 Pa, 这一计算阻力与滕州站试验装置的实测数据基本相符。系统阻力主要在布袋除尘器和旋风除尘器设备上, 而这些设备的阻力值是厂家提供的值或实验获得的经验值, 存在一些不确定因素。因此, 风机选型时留有一定余地, 充分确保系统稳定运行, 如表2所示。
风机根据上述参数为参考, 选用专业生产厂家制作的低噪高温锅炉引风机, 对风机的制作进行严格把关, 确保系统所需的风量、风压, 并允许一定的调节范围, 风机最高允许烟气温度为250 ℃。
3.6 管道设计及选用
根据该站实际情况分析, GW8000炉型满负荷运行, 烟气量达到15 000 m3/h工况时, 选用Φ500的烟道, 其管道风速为:15 000/3.14/0.25/0.25/3600≈21 m/s, 管道长度在50 m左右, 管道风压损耗为300 Pa[4]。该整体设计能适应系统处理要求, 同时也可确保在该风速下, 管道结垢的现象较少。
3.7 设备结构的防腐与保温
由于目前燃烧的燃油是煤焦油, 其含硫量较高[5]。根据原有实验装置及加热炉的使用情况分析, 烟气中含有浓度较高的二氧化硫, 遇到烟气或空气中的水蒸气后在设备内壁表面容易形成亚硫酸, 对设备形成严重的酸性腐蚀, 逐渐造成设备局部锈蚀或完全报废, 严重缩短设备使用寿命。因此在烟气处理设施的制作过程中要充分考虑设备, 特别是铁制设备在高温、潮湿状态下的酸性防腐[6]。
根据原有设施防腐材料的使用情况, 决定采用新型防腐保温涂料进行防腐。采用ZS-711高温防腐涂料, 该涂料有以下特点:①不含有机物, 对环境无污染, 对人体无害, 无燃烧爆炸危险;②耐热性能好, 可达400 ℃;③防腐性能好, 能耐酸碱腐蚀, 耐老化, 常温下可以自固化;④采用纳米技术, 涂层与基体结合力强, 硬度高, 抗冲击。该涂料广泛运用于烟道、高温炉等设备的内壁。
对布袋除尘器进行保温, 主要是考虑烟气与设备接触后容易造成烟气温度降低 (急冷) , 使烟气中的水汽发生结露形成水滴粘附在处理设备的内壁, 并与二氧化硫形成酸液而腐蚀设备, 虽然上面已经通过高温防腐涂料对设备进行防腐, 但考虑设备长期在室外温度较低的情况下使用, 还必须对处理设备采取有效的保温措施, 尽可能保持烟气温度, 减少设备内酸性液态水的产生, 同时还可以防止布袋因水份过多使滤袋表面拦截的烟尘受潮粘结, 进一步提高布袋的使用寿命, 降低处理系统的运行管理费用。保温措施主要用于布袋除尘器外壳, 并充分考虑防雨、防雪性能。因此采用常规的岩棉及瓦楞板对布袋除尘器进行有效保温处理。
3.8 风机隔噪及减震处理
风机在选型时选用了高压风机, 这会造成风机的噪声 (95 dB) 及震动较大, 极易造成噪声的二次环境污染, 如处理设施距居民点较近, 会严重影响周围居民的正常生活。高压风机噪声的产生, 主要来自风机电机本体的噪声源以及风机震动、出风管气流冲击管壁两个方面, 要消除风机噪声, 需要进行风机本体隔振、隔声处理, 同时配备风机出风管道的配套消音器。采取这些措施, 不仅可以保证厂界噪声达到2类混合区的噪声标准, 而且可以控制厂区内噪声的声级值, 满足输油站安全操作及对声学环境的要求。风机长期裸露在室外, 加装隔声罩后还可有效保护风机, 但隔声罩制作时需要保证风机本体有良好的通风透气性能, 防止风机温度过高而损坏风机。
根据风机选型, 设计风机隔声罩尺寸为:2.2 (长) ×1.8 (宽) ×1.7 (高) m, 风机出口消音器尺寸为:Φ700×800 (长) mm, 风机减震措施与风机配套。
4 控制部分
整个控制系统采用PLC模式, 直接与加热站主控电脑合为一体, 完成所有电气联锁、保护动作, 站控计算机完成一键操作整个设备, 这样提高了整个系统自动化程度, 操作性能大大增强, 安全性更可靠, 维护更方便、直观。所有电缆采用电缆架铺设, 并充分避让设备高温部位。控制逻辑图见图3。
5 结束语
加热炉除尘脱硫系统除尘效率可达到98%, 脱硫效率达到90%。经过中石化集团的鉴定, 处于国内领先水平。它的应用使加热炉真正成为符合环保要求的绿色产品, 并且节约了大量制造和安装费用, 保护了附近居民的健康, 取得了显著的社会效益。
参考文献
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加热炉烟气 篇2
临时烟囱和烟道封堵技术在不设烟气加热设备的脱硫技改工程中的应用
目前,我国很多电厂烟气脱硫技改工程采取了不设烟气加热设备(GGH)这一工艺技术,得到国内外业内人士的普遍认同.为了解决不设置GGH后原有烟囱防腐和烟道改造施工而影响机组运行这一难题,文章通过工程实例,具体介绍了临时过渡烟囱的设计安装和烟囱的烟道入口的快速封堵技术,在不设GGH的脱硫技改工程中的`成功应用.
作 者：刘彬 LIU Bin 作者单位：东北电业管理局第四工程公司,辽宁省,辽阳市,111000刊 名：电力设备英文刊名：ELECTRICAL EQUIPMENT年，卷(期)：8(9)分类号：X701.3关键词：湿法烟气脱硫(FGD) 烟气加热设备(GGH) 烟囱 烟道
矿热炉烟气资源综合利用 篇3
大连重工·起重集团公司在冶金和化工行业从事矿热炉设计生产制造和总承包工程已有20多年的历史,目前年设计制造100多台(套)各类矿热炉,而且不断向上下游一体化综合利用总包方向发展。随着石油、化工资源和电力能源紧张,该领域的炉群正向大型化、规模化、效益化发展,其炉群烟气总体的排放量相当可观。目前国家节约型社会的发展,对企业和用户在矿热炉资源的综合利用上提出了更高的要求,另外环境保护和节能减排政策的要求日益严厉,以及国家对该领域节能减排政策支持力度的逐渐加大,促使该领域改造和新建项目的余热回收资源综合利用将迎来大发展的有利时机。
1 矿热炉分类及烟气参数
矿热炉主要用矿石、碳质还原剂及溶剂等原料,生产硅铁,锰铁,铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金和电石。
矿热炉根据其冶炼工艺和设备密封程度,分为半密闭炉和密闭炉,目前半密闭炉主要以冶炼硅铁、镍铁等为主,密闭炉主要以冶炼电石、铬铁、锰硅等为主。
(1)半密闭炉(75%硅铁)烟气特点
根据表1、表2可知,半密闭炉由于其含有的可燃气体微乎其微,温度高达400℃以上,而且从炉门处混入的空气较多,烟气量较大。适合采用余热锅炉换热发电,热效率能达到26%~28%左右,但难点在于其粉尘中含有大量的SiO2,颗粒细小吸附性强,质量较轻比表面积大,给锅炉除灰带来较大难度,传统的机械振打等除灰方式都不理想,严重影响换热效率。
(2)密闭炉(电石炉)烟气特点
密闭炉中可燃气体含量较高达到80%左右,而且温度较高达到700℃左右,气量相对于半密闭炉则较少,但潜热量大,适合采用燃气锅炉发电。另外也可以经过净化压缩处理后用于燃气轮机发电或者生产化工产品[1,2]。
矿热炉烟气利用的主要工艺流程如图1所示。
2 半密闭矿热炉烟气利用方案
2.1 工业生活利用
利用其显热进行取暖、烧水、蒸饭和洗澡等工业生活配套。其利用受限,北方供暖大约有4~5个月,烧水等生活用量也少而且不规则,只能间歇式利用,利用效率低,浪费严重。热效率只能利用10%～15%左右。
2.2 余热发电利用
利用半密闭炉500℃左右的高品质热源进行余热锅炉换热提供饱和蒸汽进行蒸汽轮机发电。主要设备包括余热锅炉、蒸汽轮发电机组、循环水冷却设备、发配电控制设备等,流程示意图如图2所示。通常装机容量在10 000 KVA的矿热炉其发电机配置在800 kW左右,其烟气热转换效率在25%～30%左右,单位发电成本在0.1元左右,在电价比较高的沿海和南方市场更有发展潜力。该系统的难点在锅炉的除灰系统设计,要根据灰尘的特点进行针对性的除灰方式设计,否则严重影响锅炉的换热效率和发电效益,甚者无法连续生产,影响冶炼工序。
3 密闭矿热炉烟气利用方案
3.1 烧石灰
该方案主要适用于生产电石的密闭炉。烟气中含60%～80%左右的CO气体,特别是对于生产电石的矿热炉,其反应式为CaO+3C=CaC2+CO,需要原料CaO,从工艺配套的角度,煤气用来烧石灰更为直接经济,CaCO3=CaO+CO2,其煅烧过程中产生的大量CO2经过处理可以用来做食品级原料生产碳酸饮料或者用作石油开采地下油层的填料。该流程受目前除尘工艺设备限制需要将烟气降温冷却再除尘,因此该过程烟气的显热被白白空冷掉,没有被合理利用,其利用的仅为烟气的CO和少量氢气的潜热。
该方案的主体设备为烟气除尘设备、石灰窑、CO2膜分离变压吸附设备、监控设备等。其工艺方案流程图如图3所示。
3.2 烟气燃烧发电
3.2.1 燃气锅炉发电[3]
该方案流程为矿热炉烟气经过除尘净化后,送入煤气柜作缓冲,煤气柜提供相对稳定的气源和压力,然后送入燃气锅炉燃烧产生蒸汽再送入蒸汽轮机进行发电并网,其工艺流程示意图如图4所示。主要设备包括:煤气柜、燃气锅炉、蒸汽轮发电机组、发配电控制设备等。方案特点在于可以广泛借鉴火力发电的经验,技术配套相对比较成熟,投资和运行费用较低、短期效益明显,但要损失掉矿热炉烟气的显热,热利用效率在30%左右。
3.2.2 直燃锅炉发电
对于石灰用量不大的锰硅、铬铁、镍铁等铁合金矿热炉,适合采用烟气不经过除尘直接到直燃锅炉中燃烧,其工艺流程为:每台矿热炉配一台直燃锅炉,烟气在炉内直接燃烧并除尘,产生的蒸汽通过母管联接在一起推动蒸汽轮机发电。该系统主设备包括:直燃锅炉、蒸汽轮发电机组、发配电控制设备等。系统流程示意图如图5所示,其热量回收率在30%~35%左右。该方案的难点(1)锅炉除灰;(2)实现烟气波动条件下电石炉正常冶炼与发电系统平稳运行二者之间的协调控制。
3.2.3 燃气轮机循环发电[4]
该方案烟气的热利用效率较高能达到40%~50%左右。其原理在于首先将烟气净化处理,含尘量控制在10 mg/Nm3以下,送入煤气柜进行稳压和稳流,再进行精除尘过滤,然后根据可燃气体的含量,通过压气机进行压缩到25~36 MPa,进入燃气轮机燃烧发电,燃烧后的尾气温度在500℃左右,将其送到余热锅炉换热,产生蒸汽推动蒸汽轮机进行发电,其工艺流程示意图如图6所示。
其主要设备包括:煤气净化除尘设备、气体压缩机、燃气轮机发电机组、余热锅炉、蒸汽轮发电机组、发配电控制装置等。该方案一次性投资较大,燃气轮机设备备件和维护相对较高,但长期效益明显。
3.3 烟气生产化工产品[5]
3.3.1 生产甲酸钠方案
甲酸钠是重要的化工原料,主要用于生产甲酸、草酸和保险粉,还可用于制备还原剂和消毒剂等。甲酸钠可以采用烧碱和一氧化碳作原料,通过加温加压进行反应制得,反应不需催化剂的参与。对于电石生产工艺中富于的烟气,以及下游氯碱化工生产富于的烧碱溶液,用来生产甲酸钠,特别有优势。
工艺流程为:电石炉尾气(粉尘含量100 g/Nm3)由引风机引出,经换热器降温,再进入干法脱尘旋风分离器,为了使尾气粉尘含量小于10 mg/Nm,需要将电炉尾气送入二级带有填料的水洗塔,再经过湍流塔水洗,净化后的尾气进入压缩机或煤气柜。由净化或气柜送来的气体经压缩机压缩至一定的压力之后,送入变压吸附装置脱除二氧化碳,再回到压缩机压缩至2.3 MPa即可进入合成工序。烧碱经配制、加压、预热与煤气混合在预热器达到一定工艺要求之后,进入合成反应器合成甲酸钠水溶液。甲酸钠水溶液由泵从储罐打入蒸发器蒸发,蒸发后的甲酸钠悬浮物料进入甩干机固液分离,母液循环蒸发;固体甲酸钠结晶物料进入气流烘干塔干燥,随后包装作为产品销售。工艺流程如图7所示。
该方案优势是利用矿热炉烟气副产品和氯碱生产的烧碱溶液,每吨甲酸钠的生产成本为1 500元左右,比传统工艺降低单位成本500元左右。难点是炉气中的煤焦油与少量残存粉尘易堵塞管道,需要定期清理,给长期稳定操作带来一定困难。
3.3.2 生产甲醇方案
甲醇是一种应用广泛的基础化工原料和优良的清洁燃料,在世界基础有机化工原料中,甲醇消费仅次于乙烯、丙烯和苯,是一种大宗有机化学品,由它可以加工成的有机化学品有100余种。
其主体工艺流程如图8所示,包括:气体的净化、变换、脱硫脱碳及甲醇合成与精制。粗原料气组分中氢碳比太低,故气体首先要经过变换工序,使过量的一氧化碳变换为氢气和二氧化碳,再经脱硫脱碳工序将硫和过量的二氧化碳除去,最后原料气经过压缩、甲醇合成与精馏精制后制得甲醇。
矿热炉烟气甲醇的合成采用中压和低压比较适合。中低压法的合成压力分别为10 MPa和5MPa左右,操作温度为200~300℃,使用Cu-Zn-Al系作催化剂,能耗低,与高压比投资相对较低。
该方案的优势在于与传统的煤气化、天然气、重油等生产工艺相比,原料成本低,矿热炉煤气作为冶炼附产品除增加净化等投入外,几乎可以免费利用,而且煤气浓度较高,成本优势明显,经济效益显著,但总体投资成本较高。
4 结论
半密闭炉余热发电已经成为该炉型烟气利用的主流工艺,但余热锅炉除灰需要根据灰尘的特点有针对性的设计,另外半密闭炉其环境污染、能源利用和碳排放较高,已经逐渐淡出市场。
今后发展的主流是密闭炉,其利用两大分支是发电和化工产品,发电比较成熟且可借鉴的是燃气锅炉蒸汽轮机发电工艺,而且短期投资小和技术成熟较高,电能可以直接回馈到工厂电网利用,对南方和沿海电能短缺比较适合,另外在资金相对宽裕的情况下,从长远发展和更高的能源转换效率考虑,采用燃气轮机循环发电也是比较好的选择和较好的发展方向。化工产品在不计烟气成本的情况下,利润虽然相对传统生产方式较高但投资成本较大,而且涉及化工生产对环境二次污染的问题,同时生产产品需要投入市场销售,生产受市场的影响较大,对于电价较低地区而且有成熟销售市场的冶炼及煤化工综合企业可以考虑该方案。
随着国家经济的高速发展,对能源和化工产品的需求量增加,世界能源全球化竞争加剧、能源趋紧、能源需求量和进口难度逐步加大,费用提高以及用电成本的增加,已被国内外广为关注,再加上国际间环保发展、节能减排、循环经济发展的需要,如何高效经济地利用密闭矿热炉高品质烟气已经成为今后研究和发展的方向和焦点。
参考文献
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加热炉烟气 篇4
近日, 由中国航天科技集团公司六院11所承揽的山东沂州能源股份有限公司年产80万吨焦炉烟道气脱硝工程交付竣工, 并通过环保验收。该项目是国内首个采用加热烟气法完成焦炉烟道气脱硝的工程。
山东沂州能源股份有限公司年产80万吨焦炉经过焦炉烟道气脱硝工程改造后, 每年可减少氮氧化物排放2800 t, 相当于减少15万辆2.0 L排量汽车1年的氮氧化物排放量。该焦炉烟气一体化治理技术氮氧化物脱除效率高达93%, 为后续该技术在节能环保领域的应用, 奠定了良好的技术基础。
加热炉烟气 篇5
随着我国电力工业的快速发展, 可用煤炭资源的数量和质量都在不断下降, 如何解决资源日益紧缺和企业持续发展之间的矛盾, 是电力生产企业面临的现实问题。褐煤由于其湿度大, 燃点低等缺点以前在电力生产中应用较少, 但随着科技的进步, 能源的短缺问题日益突出, 褐煤的应用重新被人们重视起来。目前, 一些发电企业为了降低发电成本, 提高市场竞争力, 在现有燃煤的基础上掺烧一定比例的褐煤, 但褐煤的掺烧会给锅炉燃烧带来一系列问题, 其中最为突出的问题之一是:由于褐煤水分较高, 掺烧褐煤后, 原有一次风温度不能满足干燥要求, 造成磨煤机出力不足, 影响锅炉正常燃烧[1]。文章正是针对这一问题, 以河北某300MW机组掺烧褐煤锅炉为研究对象, 设计使用管式加热器将锅炉转向室烟气热量传递给一次风, 提高一次风温度, 保证锅炉在掺烧褐煤时, 制粉系统和燃烧系统能够正常、稳定工作。
1 问题概述
河北某300MW锅炉机组计划掺烧褐煤, 混合煤种收到基参数如表1所示。
由于燃煤水分显著提高, 原有的320℃热风温度无法满足混合煤种的干燥要求。因此, 设计改造方案:采用两台管式换热器 (烟气管外, 空气管内) , 每侧一次风道布置一台, 抽取一定比例的转向室烟气, 通过管式换热器提高热一次风的温度, 转向室烟气经过换热器后回到脱硝装置入口, 改造方案所需相关热力参数如表2所示。
文章计划将原320℃热一次风分别加热到350、360、370、380℃, 分析对比各管式换热器的设计方案、改造后对锅炉运行的影响、经济效益等因素, 从而得出最优的改造方案。
2 改造方案设计计算结果与分析
2.1 管式加热器和旁路烟道的设计
由于每侧一次风道各布置一个管式换热器, 共同完成烟气加热一次风的任务。因此, 在对管式换热器进行设计计算时, 只需根据单侧风道的烟气和一次风参数进行设计即可, 4种不同加热温度所对应的风、烟主要参数如表3所示。
根据列管式换热器设计要求, 空气在管内流动, 烟气在管外流动, 壁温超过500℃的换热管使用耐热合金材质, 其他换热管使用普通材质。由于管式加热器需要抽取4%-8%左右的烟气作为加热介质, 因此还需要考虑旁路烟道的设计问题。单侧管式换热器和相应旁路烟道结构参数如表4所示:
2.2 烟风阻力计算结果及烟气风机选型
由于管式换热器布置在一次风道内, 旁路烟气进行热量交换时需要通过引风机为抽取的烟气提供动力, 且换热器的布置给一次风道增加了局部阻力损失, 具体风烟阻力计算结果和风机的选型如表5所示。
由计算结果可知:空气侧阻力增加较少, 适当提高送风机出力即可满足管式换热器空气侧工作要求, 而烟气侧可以通过新增引风机, 保证旁路烟气顺利进行热量交换, 并输送至脱销装置入口。
2.3 改造对锅炉性能参数的影响
通过热力过程分析可知:抽取一部分转向室烟气加热一次风, 使得流过低温过热器和省煤器的烟气量减小, 低温过热器出口气温和省煤器出口水温都会降低。而烟气由于被抽走一部分加热一次风, 并且换热后直接输送至脱销装置入口, 因此排烟量减小, 排烟损失减小, 锅炉效率升高, 排烟温度降低, 各个加热温度下锅炉性能参数相对原来不加热时的变化如表6所示:
通过计算分析可知, 由于抽取的烟气量较少, 虽然锅炉性能参数发生变化, 但变化较小, 能够锅炉仍然正常运行。
2.4 改造的经济效益分析
管式换热器的投资成本和运行成本是为了实现提高一次风温度的目的, 因此, 以单位成本对应的换热量作为目标函数, 对不同管式换热器设计结果进行评价。假定:换热器全年工作5000小时, 普通换热管和烟道每吨为0.8万元, 耐热合金换热管每吨2万元, 工业电价0.4元/度, 则不同管式换热器经济效益如表7所示:
由上述简单计算分析可知:通过管式换热器将320℃的一次风加热至370℃时, 投资可以获得最大的收益, 经济效益最优。
3结束语
通过对转向室烟气加热一次风的所需的管式换热器、烟道、引风机等装置进行设计计算和分析, 可以得出以下主要结论:
(1) 通过管式换热器可以将锅炉转向室烟气热量传递给一次风, 提高锅炉对掺烧褐煤的适应性, 并且一次风温从320℃加热到370℃时, 单位成本获得的换热量最大, 经济效益最优。
(2) 管式换热器空气侧增加的阻力压降较小, 适当提高送风机出力即可满足流动要求, 而烟气侧阻力增加较多, 需要在脱销装置入口额外安装引风机才能满足烟气流动需求。
(3) 通过锅炉整体热力计算得出, 抽取一定烟气加热一次风会导致低温过热器出口汽温降低, 省煤器出口水温降低, 排烟温度降低, 锅炉效率升高, 但由于抽取烟气量较少, 对锅炉造成的负面影响很容易通过燃烧调整进行弥补。
参考文献
[1]王文生, 尚海军, 祝志福.烟煤锅炉掺烧褐煤产生的问题及其改造[J].热力发电, 2009, 38 (9) :60-69.
[2]冯俊凯, 沈幼庭, 杨瑞昌.锅炉原理及计算 (第三版) [M].北京:科学出版社, 2003.