蒸汽锅炉富氧助燃技术方案.doc

DALIAN PURICLE PRODUCTS CO., LTD技术方案项目名称富氧助燃技术方案项目编号MVP-10-0303-OEA客户名称广西南宁成泰糖业技术有限公司地点广西南宁版次1日期2010-03-23页码共8页65t蒸汽锅炉富氧助燃技术方案2102010-03-23技术方案No.日期说明设计/姓名版次1、概述膜富氧技术是国际上七十年代兴起的用高分子膜将浓度为20.9%的空气制成氧浓度较高的富氧空气的新技术。普通空气只含氧20.9%，在燃烧过程中，近80%的不助燃的氮气吸收了大量的热能并于废气中排掉，同时在高温下生成氮氧化物，造成环境污染。采用富氧空气助燃能克服或减轻这些问题。如燃烧一公斤重油需要12.2Nm3普通空气，如果采用30%浓度的富氧空气则只需要8.5Nm3，所产生的氮氧化物减少40%。因此大大提高了燃烧效率，减轻了污染；同时，在高温熔炉中使用富氧空气，火焰温度升高，燃烧速度加快，火焰强度加大，提高了火焰辐射和对流传导，提高了燃烧质量，提高产品质量和生产率。气体膜分离技术的原理是在压力驱动下，借助气体中各组分在高分子膜表面的吸附能力以及在膜内溶解-扩散上的差异来进行分离的。现在作为成熟的工艺技术，广泛用于许多气体的分离、提浓工艺。它的主要优点是无相变，能耗低，装置规模根据处理量的要求可大可小，而且设备简单，操作方便，运行可靠性高，膜的寿命可达数年，无噪声，清洁生产。大连普瑞科尔有限公司拥有德国GKSS膜法富氧技术专利在中国的独有许可权，公司的膜法富氧助燃技术水平在国内居领先地位，目前世界最大规模（7800Nm3/h）膜法富氧助燃项目（济南炼铁厂）即采用本公司膜设备及技术。2009年最新业绩为ARREON CARBON CO.,Ltd的20吨蒸汽锅炉提供膜富氧锅炉助燃系统。2、 膜富氧原理2.1 膜富氧机理 膜法富氧是利用空气中各组分透过高分子有机膜时的渗透速率不同，在压力差驱动下，空气中氧气优先通过膜而得到富氧空气。见图1：图1 原理示意图2.2 膜及膜组件大连普瑞科尔有限公司提供富氧助燃领域的膜分离器主要为螺旋卷式膜组件，结构如图2所示。原料气流过膜的外表面，容易渗透的氧气优先透过膜富集在膜的渗透侧，通过中心多孔管流出膜分离器，成为富氧空气（含氧291%）。图2 大连普瑞科尔有限公司膜产品2.3 膜分离富氧技术的节能机理(1) 提高火焰温度因含氮量减少，空气量及烟气量均显著减少，故火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，但富氧浓度不宜过高，国内外的研究均表明，氧气的体积分数在28左右时最佳。因为氧浓度增加时火焰温度增加较少，而制氧投资则猛增。(2) 加快燃烧速度，促进燃烧完全燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气燃料在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4.2倍，用富氧助燃，不仅提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时，温度提高后，有利于燃烧反应。(3) 降低燃料的燃点温度燃料的燃点温度不是常数，如CO在空气中的燃点为609，在纯氧中的燃点为388，所以用富氧助燃能提高火焰强度，增加释放热量等。(4) 减少燃烧后的排气量用普通空气助燃，占体积4/5的N2 不参加助燃，且带走大量热能。如用富氧助燃，燃烧后的排气量减少，从而提高了燃烧效率。(5) 增加热量利用率富氧助燃对热量的利用率有所提高，如用普通空气助燃，当加热温度为1300时，其可利用的热量为42，而用26的富氧空气助燃时，可利用热量为56，且氧浓度越高，加热温度越高，所增加的比例越大，因此节能效果越好。(6) 降低空气过剩系数富氧助燃可适当降低空气的过剩系数，这样，燃料消耗就相应减少，从而节约能源。3.设计依据根据客户提供如下参数：65T锅炉及引风机、鼓风机参数锅炉型号参数：XJ-50/3.8-G（梧州西江锅炉厂）锅炉额定蒸发量：305065t/h；额定蒸汽压力：3.8MPa； 额定蒸汽温度：450；锅筒工作压力：4.2MPa；锅炉设计热效率：86.35%（蔗糠）；给水温度：105；热风温度：246.59。工作时间：24小时/天，150天/年；锅炉排烟含氧O2量：35%；锅炉热效率：80%；吨燃料产汽：2.9引风机：Y4-73-1418.5F 风量:qv=138000M3/h，全风压:P=4000Pa , 转速:n=960r/min， 鼓风机：G4-73-1114D, 风量：109550立方米/小时，全风压：6442Pa， 转速：1450rpm。喷渣风机：Y9-3810D 风量:qv=40026M3/h；全风压:P=3871Pa； 转速:n=1450r/min。三次风机：9-26-6.3D（现用） 9-19-10D（原计划） 风量:qv=12500M3/h； 风量:qv=12450M3/h； 全风压:P=5300Pa； 全风压:P=5495Pa；转速:n=2900r/min。 转速:n=1450r/min。蔗渣实际热值：2057Kcal/Kg（45.5%水份）；蔗渣300元/吨可以发电造纸；电价：0.341200Nm3/h富氧装置与工艺流程根据参数初步计算，配备1200NM3/h膜富氧装置，其配套设备及工艺流程如下。4.1 工艺流程空气富氧助燃流程的主要设备包括空气过滤器、风机、富氧膜分离器、真空泵、空气脱湿等，其中膜装置的大小、产气量和富氧浓度需要根据客户提供65t锅炉的燃烧现状经计算设定。如图3，流程说明：空气经进口过滤器过滤后，由风机鼓入膜分离装置，以真空泵提供的压力差为驱动力，氧气优先渗透通过膜组件，得到富氧空气（含氧291%），该富氧空气经过气液分离器脱出部分水分，再进入锅炉实现助燃。图3 1200Nm3/h富氧装置工艺流程示意图4.2主要设备清单及报价A、设备列表设备类型与说明数量膜单元PURICLETM螺旋卷式膜组件40支水环真空泵KENFLO 2BE1 132KW 或同类产品11NM3/h循环水1台风机上海应答 9-19 30 KW 或同类产品1台过滤除尘单元天皓净化 15 或同类产品1套汽水分离器非标1套控制单元电气控制（含安全报警）等1套装置配套撬装：空气分配箱/机体/管路/阀门/压力表等1套B报价膜富氧助燃装置报价93.5万元（含税不含运费），其中膜组件40支，报价51.48万元（含税）。该报价选择国内高档真空泵KENFLO。如选用山东中档真空泵，总报价83.8万元（含税不含运费），其中膜组件40支，报价51.48万元（含税）。低档真空泵不推荐采用。5.本项目的环保效益 采用膜法富氧技术及设备可使烟气林格曼黑度降到1级以下，烟尘量可降低三分之一左右，排放符合环保要求，取得理想的环保效果。6.本项目的经济效益预算 （1） 富氧装置耗能费用电机总功率（KW）负载率（%）小时耗电量（度）电价（元/度）费用增加（元/小时）16280129.60.3038.88装置年电耗：38.8824150=139,968元装置年水耗：11.5241502=82,800元人工费：50015036512=2,466元（2）节能效益保守估算节能率8%以上。则一年投富氧后锅炉节省燃料蔗渣（45.5%水份）6580%2.9241008%=3443T按蔗渣（45.5%水份）300元/吨计算（仅供参考）年节省费用：3443300元=1,032,900元其他附属效益，如减少原助燃空气的量（降低电耗），增加蒸发量提高产量（增加效益），节省的蔗渣还可以发电造纸，提高锅炉使用寿命等等。（3）综合效益粗算每年综合效益为1,032,900-139,968-82,800-2,466=807,666元。由于该锅炉每年仅运行150天，所以影响投资回收期，一年回收投资，请客户综合环保节能等评定。7.在运行抛煤机炉富氧助燃实例 我公司膜法富氧技术及装置应用于黑龙江华润酒精工艺有限公司1#3#45t/h抛煤机炉后（见图4），运行稳定，其运行期间部分测试数据如下表1。表1：测试数据时间发热量吨煤产汽标煤产汽富氧前18.8304.2704.939富氧后19.764.9375.440节煤率15.631