燃气锅炉改造的综合节能技术分析与应用

发表时间:2021/2/19   来源:《电力设备》2020年第31期   作者:刘昊
[导读] 摘要:随着经济建设的快速发展,我国对于环境保护和能源节约加大改革力度,经过不断努力,取得了非常不错的成就。
        (徐州南区热电有限责任公司  江苏徐州  221000)
        摘要:随着经济建设的快速发展,我国对于环境保护和能源节约加大改革力度,经过不断努力,取得了非常不错的成就。近些年来,燃气锅炉大面积供暖在许多城市开始进行,综合节能技术的应用得到广泛关注。然而,由于具体操作短,还有许多不成熟的地方,包括设计,运行等各方面都相对于缺乏经验,有待解决和提高。
        关键词:燃气锅炉改造;综合节能技术
        引言
        近年来,我国整体经济建设发展迅速,人们生活水平提高,对于环境保护有了更加深刻的认知,同时国家加大环境保护力度。随着环保形势的日益严峻,对燃气锅炉实施节能环保提效改造,使主要污染物排放达到超低排放标准要求势在必行。
        1煤气锅炉改燃气锅炉过程中出现的问题分析
        1.散热造成热损失,锅炉房在散热过程中会造成一定的损失,称为散热损失。散热浪费主要是燃气锅炉设备,其他附属设备以及风道等散热损失。设备本身的散热损失占比为1%到2%左右,除设备本身散热损失外,其他散热损失一般较小,可忽略不计。2.锅炉排污热损失,据一连串的数据显示,锅炉排污率与燃料消耗数有一定的比例关系,一般锅炉排污率每增加1%,则燃料消耗数上涨0.4%。从此数据中可以看出锅炉如果排污率较高,会导致一定程度的热损失,造成资源的浪费。后期需要注重该问题,并且可以采用合理的改造设备的方法控制排污热浪费现象。3.锅炉排烟热损失,排烟的温度越高,排烟量会相对较大,因此排烟的热损失也会相对较高。排烟的损失量,锅炉的热产生效率,多与排烟温度呈负相关。
        2燃气锅炉节能改造策略
        2.1烟气调温基本原理
        采取有效手段控制燃气锅炉燃煤层燃热水锅炉炉膛出口烟温,使其稳定满足SCR脱硝系统反应温度窗300-420℃要求,是保证脱硝系统稳定运行、提高脱硝效率的关键所在。可通过烟气旁路对锅炉炉膛出口烟温进行调节。其基本原理是引出锅炉高温烟气,使高温烟气与炉膛出口烟气混合,通过在SCR反应器入口处的烟温测点对旁路挡板进行控制,实现挡板的开关调节及开度大小调节,调节烟气旁路的烟气量,保证混合烟气温度处于300-420℃范围内。燃气锅炉燃煤层燃热水锅炉烟气调温主要方式为新增烟气旁路,将高温烟气通过新建烟道引出至SCR脱硝系统入口烟道处,与炉膛出口烟气进行混合,保证混合烟气温度满足SCR脱硝系统反应温度窗要求。旁路烟气的引出位置有多种选择,引出的位置越靠前,被引出的烟温越高,对炉膛出口烟温调节能力就越强,影响上游受热面的传热量就越多。因此,高温烟气引出位置的选择,需综合施工难易程度、旁路烟气量等多方面因素进行确定。
        2.2双套管气力输送智能控制系统
        针对双套管输送的技术特点,建立相应的现场工况的策略,再根据智能控制中的模糊控制策略来制定符合气力输送的控制规则。根据不同的现场情况,控制策略可由专家和现场工作人员进行适当调整。对现场采集量模糊化处理和输出结果清晰化处理后,将输送气源压力和灰路输送压力分出档次,并将输出结果阀门的开度也分出相应档次,最终将智能控制方案加入到双套管气力输送控制流程中。
        2.3调整工艺和优化辅助设备降低氮氧化物的排放的方法
        高、转炉煤气燃烧后烟气中的氮氧化物来源主要为热力型NOx,即高温燃烧过程中空气中所含氮气氧化产生,因此可以从降低燃烧温度,控制过剩空气系数和气体在高温区的停留时间等几个方面加以控制。

1.控制炉膛升温速度,对比烟气在线氮氧化物监测数据与锅炉运行数据,发现锅炉在增加负荷阶段,炉膛温度上升较快,相对应的氮氧化物含量也随之快速增加,针对此问题要求操作人员按照锅炉升温曲线稳步增加煤气燃烧量,使氮氧化物排放量保持稳定,不会突然升高。2.减少煤气与氮气接触,氮氧化物中的氮主要来源于空气、煤气中所含的氮气。减少锅炉氮气的使用量,可以减少尾气中氮氧化物的生成量。因此,将原有工业摄像头位置的冷却气体由氮气改为净压缩空气,减少不必要的氮气输入,可以有减少燃烧后氮氧化物的产生。3.降低炉膛内氧含量、控制炉温,如果空气系数大,炉膛内氧气含量高,也会造成氮氧化物的排放量增加。在保证煤气能够充分燃烧的情况下,将锅炉空气过剩系数控制在1.25左右,使炉膛含氧量由3%-5%降低到1.5%-2%,造成炉膛内发生缺氧燃烧,延长燃烧时间和火焰长度,降低炉膛高温段的温度,使其达不到氮氧化物形成的温度值,可以使氮氧化物的排放量进一步降低。4.控制锅炉增减负荷的速度,锅炉增减负荷的速度过快,发生过烧现象也会提高氮氧化物的排放量。因此当供给锅炉的煤气压力突然发生变化时,要协同汽机、发电机岗位及时调整负荷,减少过烧现象,从而减少氮氧化物的过量排放。综上所述,通过对锅炉燃烧系统和烟气系统进行改造减少氮氧化物排放的方法,改造工程量大、施工难度高和投资成本高,目前不宜作为企业减少氮氧化物排放的主要方式。而通过调整调整锅炉操作工艺和优化辅助设备配置减少氮氧化物排放的方法方式,简单、经济,切实可行。
        2.4降低锅炉排烟热损失
        因为排烟热损耗是影响锅炉热效率的最主要因素,所以在解决锅炉改造综合节能问题时,需着重根据此类问题,给出相关策略。首先排烟热损失主要原因是排烟温度和过量空气系数,因此首要的就是降低过量空气系数。改良燃烧器,添加冷凝装置,多次反复进行调试。冷凝式锅炉装置的主要作用将锅炉排放的烟气进行冷凝,吸收烟气中所含的水蒸气。冷凝式锅炉与传统的锅炉有明显的不同,传统的锅炉会将烟气大部分显热传递给水或水蒸气,而冷凝式锅炉不仅能够达到传统锅炉效果,还有助于吸收烟气中水蒸气冷凝后的汽化余热,较大可能地减少热损失。利用特殊材料来进行冷凝式热交换的原理是,首先利用低温水,将排烟温度降到烟气冷凝温度,然后烟气中的水蒸气会冷凝,冷凝过程中会气化出现气化热,该装置可以收回这一部分冷凝的气化潜热,重新利用。相比较传统的锅炉,冷凝锅炉不仅炉体本身较高,而且可以大幅度地降低排烟温度。因此不仅能够有效节约燃气,减少不必要的浪费,还可以吸收除去烟气中的有害物质。不仅节能,而且节水、绿色。烟气余热回收有各种各样的方式,而分离式烟气余热回收装置,可以分为直接和间接接触两种换热器,直接接触和间接接触分别有不同的特点直接接触换热器,相对于间接接触换热器而言,此种方式回收率高,能够较多地吸收烟气中的有害物质,更加节能,绿色环保。该种直接接触的方式,在回收率方面较为有效,但是我们要清楚地认识到任何一种回收方式都利弊共存。例如,该直接接触换热器在回收的过程中回收的水质为酸性难以再利用。因此我们要正确看待这两种装置选择合适的换热器,减少冷凝损失的热量,提高供热效率。
        结语
        随着环保压力的不断加大和能源危机日益严重,政府不断推出一系列关于促进减排及节约能源,鼓励新能源推广等的法律法规,燃气锅炉的形成就是时代造就的产物。其改变了一直以来燃煤锅炉总揽供热的局面,也提高了供热的热效率,形成了绿色环保节能的新局面。
        参考文献
        [1]李林.燃煤锅炉改为天然气锅炉工程实例分析[J].资源节约与环保,2019(02):1+6.
        [2]张宏伟.燃煤锅炉改用燃气锅炉技术分析[J].广东化工,2019,43(04):57+60.
        [3]陈建芳.基于燃煤锅炉改用天然气锅炉供热技术分析[J].山西焦煤科技,2019,39(03):51-53.
        [4]宋克农.天然气锅炉改造为冷凝式锅炉的设计研究及FLUENT模拟[D].重庆大学,20019.
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