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阜宁生物质能源颗粒锅炉应用于润滑油调合的 探讨

来源:澳门游戏网站 发布时间:2019-05-10 3729 次浏览

  摘要:就中国石化润滑油有限公司武汉分公司生物质锅炉系统设计改进、注意事项等进行合理性分析,结合数次锅炉改造的 试验性数据,提出链条炉排锅炉燃用生物质能源颗粒的 合理化设计方案(plan)。结果表明:在链条炉排燃用生物质颗粒燃料时须采取相应改进措施以提高热效率、杜绝安全事故、减轻碱金属的 影响。
  生物质燃料是世界上公认的 清洁能源(解释:向自然界提供能量转化的物质),其作为煤、油等化石燃料的 替代品之一成为新的 能源是必然趋势。目前很多的 中小型工业锅炉都在使用生物质能源颗粒,我国尚在起步阶段,以链条炉排锅炉为主要型式。由于生物质能源颗粒与煤的 燃烧特性差异,传统的 链条炉排锅炉在炉膛结构与操作工艺必须加以改进。本文试从中国石化润滑(lubrication)油有限公司武汉分公司用于调合加热的 生物质能源颗粒链条炉排锅炉在没计和使用过程中的 系统设汁、实测数据和结构改造做以下几个方面的 分析探讨。
  1生物(Organism)质锅炉系统设计
  1.1生物质能源(解释:向自然界提供能量转化的物质)颗粒上料系统设计
  生物(Organism)质能源颗粒是有农作物秸杆、木质碎料加工而成,具有一定的 破碎率,在运输、搬运过程中难免会产成一定量的 碎屑,此种碎屑由于密度较小,极易飘散。在上料系统设计中,采用了自动上料系统,并将上料系统完全封闭,避免碎屑飘散以及与人员接触。将锅炉料斗加人,降低上料系统工作频率。同时使用翻板绐料,利用翻板和煤闸门将锅炉炉膛与料斗隔绝,防止(fáng zhǐ)料斗因温度过高而着火。翻板采取变频控制,对给料量进行精准控制。
  1.2除尘系统设计
  由于今年来国内环境恶化,雾霾严重,环境保护部将锅炉排放标准一再提高。目前的 除技术中,最为可靠的 技术是采用布袋除尘,可以将烟尘排放量控制(control)在30mg/m3,满足国内排放标准。但布袋对于火星、温度、含氧量等要求较高,在进行除尘系统设计中,须采取以下措施:
  (1)在锅炉和布袋除尘器之间采用多管旋风除尘,杜绝火星进入布袋除尘器;
  (2)布袋的 材质采用三防布料,布袋腹膜提高温度、含氧量耐受度;
  (3)增加省煤器换热面积,降低锅炉排烟温度;
  (4)加大锅炉引风机,提高风机全压,采用变频控制,以抵消两级除尘、省煤器换热面积增加、布袋材质要求提高等导致的 阻力增加。生物质颗粒原料的密度一般为 0.1—0.13t/m3,成型后的颗粒密度 1.1—1.3t/m3,方便储存、运输,且大大改善了生物质的燃烧性能。
  1.3供水及其他系统(system)设计
  生物质能源颗粒锅炉在供水、送风、排烟、取样等系统设计中与燃煤锅炉基本类似,可以完全按照燃煤锅炉的 辅助系统进行设计。但由于生物质能源颗粒燃烬后的 灰渣密度较煤渣偏小,出渣系统只能采用上刮板除渣器。
  2生物质能源颗粒的 燃烧特性
  生物质成型燃料在燃烧过程中有以下特性:
  (1)挥发份在350摄氏度时就析出约80%,析出及燃烧时间短,只占整个燃烧过程时间的 10%左右;
  (2)只有合适的 空气供给方式,严格控制空气供给量、供给区域、供给方式,才能使燃料燃烧充分;
  (3)高密度颗粒燃料较低密度颗粒燃料相比,在燃烧过程中的 燃烧速度相对平稳。粒度均匀的 颗粒燃料,相对而言燃烧工况也更平稳一些,更易于控制(control);
  (4)颗粒燃料的 燃烧主要是挥发份的 燃烧,通风量大使炉膛温度(temperature)降低,挥发份析出速度相对平稳,同时较低的 炉膛温度可使氮氧化物的 排放降低;
  (5)生物质能源颗粒本身的 灰分中含有c
  A、N
  A、K等元素,这些元素在燃烧过程巾容易形成渣层,且灰的 软化温度较低,与煤相比生物质能源颗粒的 灰熔点较低,易结渣。
  3生物质链条炉排锅炉炉膛结构的 改进
  3.1炉膛容积
  链条炉排锅炉(Boilers)是层燃锅炉,在用于燃烧生物质(Biomass)生物质能源颗粒后,由于生物质燃料中的 挥发份占比较大,在某种程度上变成了室燃锅炉。根据我国工业锅炉专家的 推荐,层燃锅炉炉膛容积热负荷一般为230~350KW/m3,而小型室燃锅炉炉膛容积热负荷一般要求为140~260KW/m3。鉴于此,在设计时炉膛容积热负荷应设定为180KW/m3。因此炉膛容积需增加30%。
  3.2炉膛结构
  由于生物质易燃且易燃烬的 特点,须对炉膛内部结构作出以下改进:
  (1)压低前拱,减少辐射受热预热,最理想的 方式是基本不没前拱,用厚炉前墙代替前拱,这样不仅可以更大程度减少辐射受热,还可以将着火部位尽量远离料斗,防止火焰反烧至料斗引起事故;
  (2)后拱延伸至炉膛1/2处,减少过量空气的 无燃烧溢出,降低排放浓度;
  (3)提高炉膛高度,增加30%高度,同时也增加了辐射受热面积;
  (4)减少炉排长度,以减少不必要的 炉排机械故障;
  (5)增加对流受热面积,提高热效率。
  4燃用生物质能源颗粒锅炉(Boilers)热损失的 分析(Analyse)与改进方案
  4.1固体不完全燃烧热损失
  一般情况下,固体不完全燃烧热损失,随着炉膛过量空气系数的 增大而逐渐减少,当达到一定值后,随着过量空气系数的 增大,固体不完全燃烧热损失又会随之增大。过量空气系数应控制在1.5左右为宜。此时固体不完全燃烧热损失在3%左右。
  4.2气体不完全燃烧热损失
  气体不完全燃烧热损失与固体不完全燃烧热损失类似,在过量空气系数为1.5左右时,只有1%左右。
  4.3散热损失
  散热损失主要取决于锅炉散热表面积大小及表面温度,生物质锅炉在正常使用过程中炉膛温度应控制在900~1000摄氏度,同时做好锅炉保温,外表面温度不超过45摄氏度。
  4.4排烟热损失
  排烟热损失主要取决于排烟量以及排烟温度,减少排烟量以及降低排烟温度有助于减少排烟热损失。
  4.5改进方案
  (1)鼓风机、引风机采用变频控制,将锅炉过量空气系数控制在1.5左右;
  (2)增加对流受热面积以及省煤器换热面积,降低排烟温度;
  (3)做好锅炉保温,减少散热损失;
  5生物质能源颗粒锅炉潜在安全隐患分析与改进措施
  5.1炉膛客积热负荷变化引起的 安全隐患
  工业锅炉使用中,炉膛容积热负荷时燃烧设备的 主要特性参数值之一。对于层燃炉而言,炉膛容积热负荷只是一个控制性的 指标。但是对于室燃炉而言,炉膛容积热负荷影响着燃料在炉内的 停留时间和炉膛出口温度。炉膛容积热负荷取得过高即炉膛容积设计得过小,燃料就来不及燃烬就排出炉膛,过小的 炉膛容积还会使受热面的 布置产生困难,减小炉内的 辐射换热量,导致炉膛出口温度过高。炉膛出口温度过高、烟气量增加、流速过快、热交换加强是链条炉排锅炉燃用生物质能源颗粒时导致安全隐患的 主要因素。由于生物质燃料实际燃料消耗苗和产生的 烟气量较矿石燃料多,对锅炉受热面的 冲刷、扰动,强化r局部受热面热交换。链条炉排锅炉运行时,后管板经历着高温烟气的 辐射、对流和热传导的 复杂过程,后管板的 热交换加强,温度过高,若后管板加工_[艺不满足要求,即会引起锅炉后管板高温侧超温而产生渗漏事故。
  5.2预防改进措施
  (1)增加锅炉容积、降低锅炉容积热负荷,建议设计取180KW/m3;
  (2)增加炉膛内辐射受热面积和对流受热面积,建议较燃煤锅炉增加30%;
  (3)增加二次风,减小一次鼓风量。
  6生物质燃烧过程中的 碱金属问题研究
  6.1生物质燃料组分特点
  生物质燃料的 一般特点:干燥无灰基挥发份高(60%~80%),灰分低。生物质干物质中的 元素组成有碳、氢、氧、氮、硫、磷、钾、钙、镁、钠、硅、氯等。其中金属元素钾、钙、镁、钠含量较高,性质活跃。这些元素在高温下极易生成KCl,NaCI,NO
  X、HCI等物质,都是不利于燃烧的 有害因素,是在生物质热化学转化利用过程中导致结渣、积灰和腐蚀的 主要物质。
  6.2相关元素转化过程及影响因素
  在生物质燃烧或气化过程中,生物质中碱金属物质最终只有少量留在灰中,它们以硅铝酸盐形式存在于碱金属化合物中,都有很高的 熔点;水溶性或以离子形式存在的 碱金属一般都要从生物质中挥发出。
  在不同温度下,钾、钠、氯和硫可能相互反应生成不同的 物质。生物质颗粒是在常温条件下利用压辊和环模对粉碎后的生物质秸秆、林业废弃物等原料进行冷态致密成型加工。反应温度、压力和过量空气系数会对碱金属析出有一定的 影响。
  6.3生物质中碱金属所引起的 问题
  生物质碱金属析出会有锅炉产生以下影响:
  (1)增加腐蚀;
  (2)增加结渣量,导致灰量增加,降低热效率。生物质颗粒原料的密度一般为 0.1—0.13t/m3,成型后的颗粒密度 1.1—1.3t/m3,方便储存、运输,且大大改善了生物质的燃烧性能。
  6.4减轻碱金属不良影响的 措施
  由于环保(Environmental protection)政策,对于生物质成型燃料掺烧等方式是不符合政策要求的 ,减轻碱金属不良影响的 措施只能降低燃烧温度(temperature)、控制过量空气系数在1.5左右。
  7结束语
  (1)生物质链条(chain)炉排锅炉上料系统应采用全封闭自动上料,杜绝粉尘对工作人员的 伤害;
  (2)采用旋风夺管除尘+布袋除尘系统(system),满足新的 锅炉排放标准的 同时,降低布袋破损的 概率;
  (3)生物质(Biomass)锅炉除渣器应采用上刮板除渣器;
  (4)生物质链条炉排锅炉推荐设计采用炉膛容积热负荷180KW/m3。增加炉膛高度30%,增加辐射受热面积30%,对流受热面积相应增加;
  (5)鼓风、引风机使用变频控制,在运行中保证过量空气系数在1.5左右;
  (6)控制炉膛温度在900摄氏度左右,杜绝后管板出现渗漏事故以及减少碱金属对锅炉运行的 影响。
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