工业锅炉生物质燃烧技术.pdf

第2 1 卷 总第1 1 9 期 节能技术 T o l 2 1 S u m N o 1 1 9 2 0 0 3 年5 月 第3 期 E N E R G YC O N S E R V A T I O NT E C H N O L O G YM a y 2 0 0 3 N o 3 工业锅炉生物质燃烧技术 宋永利1 杨丽华2 I 沈阳市锅炉压力容器监督检验所 辽宁沈阳1 1 0 0 3 5 2 长春锅炉制造有限公司 吉林长春1 3 0 0 0 0 摘要 根据生物质能的特性 讨论了发展工业锅炉生物质能燃烧技术的积极意义 并对工业锅炉刺 用生物质能的各种可用方法作了简明扼要的介绍 关键词 5 业锅炉 清洁能源 生物质能 中图分类号 T K l 6文献标识码 A文章编号 1 0 0 2 6 3 3 9 2 0 0 3 0 2 一0 0 4 4 0 2 B i o m a s sC o m b u s t i o nT e c h n o l o g yi nI n d u s t r i a lB o i l e r s S O N GY o n g l i l Y A N GL i h u a 2 1 I n s t i t u t eo fQ u a l i t yT e c h n i q u eS u p e r v i s i o no fS h e n y a n g S h e n y a n g 11 0 0 3 5 2 C h a n 即h u nB o i l e rL i m i t e dc o m p a n y C h m l g c h u n 1 3 0 0 0 0 A b s t r a c t B a s e dO i lt h ec h a r a c t e r i s t i c so fb i o m a s se n e r g y t h ea r t i c l es t u d i e st h ep o s i t i v em e a n i n g sf o r d e v e l o p i n g b i o m a s sc o m b u s t i o nl e e l m o l o g yi ni n d u s t r i a lb o i l e r s A l ls o r t so fu s e f u lm e a s u r e m e n l si ni n d u s t r i a lb o i l e r sa p p l i c a t i o n s h a v eb e e ni n t r o d u c e db r i e f l y K e yw o r d s i n d u s t r i a lb o i l e r c l e a ne n e r g yb i o m a s se n e r g y 尽管人们对能源的需求日益增长 然而作为人类目前主要 能源来源的原油 天然气和煤炭却正在迅速地减少 根据国际能 源机构的统计 如按目前的势头发展下去 不加节制 那么 地球 上这三种能源能供人类开采的年限分别只有加年 5 0 年和2 4 0 年了 因此 寻找一种可再生的替代能源便成为社会普遍关注的 焦点 生物质能源是一种理想的可再生能源 它来源广泛 每年 都有大量的工业 农业及森林废弃物产出 即使不被用于生产能 源这些废弃物的处理也是令人头疼的事情 仅欧盟每年便产出 五亿吨 干基 这类物质 另外 世界上8 7 的能源需求来源于化 石燃料 这些燃料燃烧时 向大气中排放出大量的c 嘎 而生物质 作为燃料时 由于生物质在生长时需要的c 吨量相当于它燃烧时 排放的c q 量 因而犬气中的c 吨净排放量近似为零 而且 生物 质中硫的含量极低 摹本上无硫化物的排放 所肚 利用生物质 作为替代能源 对改善环境 减少大气中的c o z 含量 从而减少 温室效应 都有极大的好处 因此 将车物质作为化石燃料的替 代能源 便能向社会提供一种备方面都可被接受的可再生能源 我国目前有工业锅炉约5 0 万台 每年耗煤量约为争国产煤 总量的三分之一 推广各种节能技术 提高工业锅炉热效率的l 作已取得较大成绩 且是能源工业者继续努力的方向 但从矿物 能源资源有限和因大鼍使用会造成环境状态恶化的战略观点出 发 结合我国拥有丰富生物质资源的现实 逐步发展工业锅炉生 收藕日期 2 0 0 3 0 2 2 4修订稿1 5 1 期 2 1 3 0 3 0 3 一 1 6 作者简介 朱永利 t 9 5 0 男 沈阳市锅炉压力容器监督检验所高 级工程师 主要从事锅炉 压力窖器等检验研究 物质的燃烧技术 对节约常规能源 优化我国能源结掏 将有积 极意义 1 我国的生物质能源 生物质能资源是指以术质素或纤维素及其它有机质为主的 陆生植物 水生植物及人畜禽粪便等 我国有着丰富的牛物质资 源 据统计 全国桔杆年产量约5 7 亿吨 人畜粪便约38 亿吨 薪 柴年产量 包括木材砍伐的废弃物 为1 7 亿吨 还有工业排放的 大鼍有机废料 废渣 每年生物质资源总量折合成标准煤约3 亿 吨 我国直接利用生物质能已有儿千年的历史 但利用效率摄 低 即使是日前农村已较普遍推广的省柴节煤灶 热敝率也仅 2 0 左右 近年来 在一些经济发达的城市周边地区 农民大量 使用优质高效燃料 用于炊事 取暖 而将农作物桔杆直接放在 农出焚烧 浪费了能诤 也污染了环境 生物质能资源结构疏松 能量密度低 仅是标准煤的一半多一些 上L 不易贮运 但它也有 许多独特的优点 I 它是一种年产量极大且较稳定的可再生资 源 2 含硫 氟量低 燃烧后硫氧化物和氮氧化物排放量低 3 生物质在生成过程巾会吸收大量c q 因此大鼍牛产 使用牛物 质能可以减少c q 净排放量 有助于减轻温窜效应 4 牛物质 灰份量少 充分燃烧后 烟尘量不多 因此 丰物质能资源是清洁 能源 由此可见 研究开发高效利用生物质能的技术 小仅可以 满足高速发展的国民经济对能源的需要 i i 且减少了矿物燃料 的污染 产生巨大的经济效益和环境敏益 上世纪8 0 年代以来 我国生物质能利用技术有了很大的发展 鉴于生物质资源分布 区域广 适宜就地开发利用的特点 目前开发适用于各地工业锅 炉的生物质触燃烧技本 是生物质能有艘利用的重要途径 万方数据 2工业锅炉利用生物质能的各种方法 1 牛物质压块技术 生物质压块技术即是通过粉碎 十燥 机械加压等过程 将松散 细碎的桔杆 农 废弃物压成结构紧 密的砖型 棍型或颗粒状燃料 其能最密度较加L 前要大十倍左 右 热值可达1 5 0 0 0 k J k g 左右 生物质压块便于贮运 燃烧后排放 的烟灰和瓢k 都远低于煤炭 是一种适合于工业锅炉使用的高品 位燃料 近年来 江苏 河南等省已出现了一批生产 生物煤块 的小企业 并相应有了一蝤牛产 压块机 的 厂 使其成为与煤 炭丰 j 比在经济上有竞争力的燃料 2 流化床燃烧技术 生物质含水量较高 如桔杆为3 5 6 5 凼此采用层燃方式难以保持稳定 克分的燃烧 采用流化 床技术 有利于生物质的完全燃烧 提高锅炉热效率 生物质流 化麻可咀采用砂子 燃煤炉渣等作流化媒体 形成蓄热量大 温 度高的密相床层 为高水分 低热值的生物质提供优越的着火条 件 依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留 时削 使难以燃尽的生物质电能充分燃尽 如在密相医上郭稀相 区供人 二次风 组织两段燃烧 能进一步提高燃烧效率 早在 1 9 9 1 年哈尔滨工业大学就与长沙锅炉厂合作研制了多台生物质 流化床锅炉 可适用于甘蔗淹 稻壳 碎木屑等多种生物质燃料 锅炉出力充分 低负荷运行稳定 热效率高达8 0 以上 与K 春 锅炉厂合作研制的两台1 2 5 t h 燃甘蔗渣锅炉经德国B A Y 公司 销往泰国 3 生物质气化技术 生物质气化是一种热化学处理技术 将薪柴 秸杆及其它农业废弃物置于气化炉中通过热解反应转 化成C O 等混合可燃气体 以连续生产的工艺和工业生产的方式 将生物质能转化为高教的锅炉燃料 当生物质含水量1 5 4 0 低热值1 9 2 0 M J k g 作为原料时 可产生5 M J N m 3 低热值 的可燃气体我国在8 0 年代初己开始了生物质气化技术的研究 近儿年已研制出可使用多种生物质的不同容量 不同用途的气 化炉 一般气化炉采用固定床 圊j 芷床的优点是原料适用性强 基本上水需预处理 设备结构简单 但气化率较低 巾科院广州 能源所研制的f 吸式牛物质气化炉气化强度2 4 0 k 井 h 生产 供热量29 M J h 流化床气化炉 特别是循环流化床气化炉由f 床内混合均匀 传热传质强烈等优点 使生物质热解气化更充 分 气化教率可达7 5 8 5 气化强度可达2 0 0 0 1 g 辞 h 且气 体的焦油含量低 湛江模压术制 利用加工过程废弃的细木粉 用循环流化床生物质气化装置转换成可燃气 用作锅炉燃料 每 日节煤l O 吨 取得了明显的经济效益 生物质气化后的产品 还 可用于发电或直接为屑民提供生活用气 固定床气化技术以农 业 林业废弃物为原料 可用于小规模气化发电系统 面向农村 林区投偏远地区 操作方便 简单 流化床气化发电系统适用于 大 中规模 可以用农业和林产上 世废弃物作原料 面向工业企 业 牛产的电可供企 p 自身使用 也可并人电网 3 结束语 由于工业锅炉是我国煤炭消费的大户 也是恶化环境的重 要污染源 因此努力提高能源利用率 尽可能使用洁净能源 是 发展工业锅炉技术的战略方向 生物质能作为可再生的清洁能 源 从技术和经济 环境保护等效益来衡量 发展工业锅炉生物 质燃烧技术都是可行的 参考文献 I 郑舜鹏 吴创之l M w 循环流化床谷壳气化发电装置的运行及经 济性分析 J 太阳能学报 2 0 0 0 2 1 2 j 1 4 0 一1 4 4 2 吴文渊 张于栋 鲍亦龄 杨励丹果片j 流化床技术丌发利用 物 质能 J 新能源 1 9 9 4 I O 1 2 1 6 3 徐冰中国生物质气化技术的研究现状煦发展的关键技术 J 新 能源 1 9 9 5 1 2 1 4 1 5 上接第3 7 页 人y 0 6 关闭中压T 气进入P 一0 6 的阐门 降低P 一0 6 压力的 同时 适当提高缓冲罐y 0 1 的压力 以保证加热炉燃气供气压 力 使得V O l 和V 一0 6 的压力相等 p 02 M P a 都由P C V 0 1 控制 围2 加热炉燃气流程及参数 改造后 3 改造前后的比较分析 31 改造后运行情况 从改造后运行的情况看 原油缓冲罐P 0 1 上部的天然气 放空量几乎为零 燃气分液罐V 一0 6 再没有出现困压力过高安 全阀开启放空天然气的事故发生 虽然y 0 6 的压力降低r 由 于加热炉燃料绀分比以前重 来自V O l 的天然气也摹本可以 保证加热炉的燃料供应和热值需求 天然气的组分重 相应的热 值也大 同时加热炉的燃烧更加稳定 从实际情况看燃料组分 对加热炉炉管的影响小是很大 改造后加热炉基木不用天然气加亡装置处理后的L T 压下气 作燃料 更 J 有力地保汪了加丁装置天然气的商晶外输量 由于 原油中的G 口组分在压力高情况下比低压下有所上升 因此缓 冲罐V 一叭压力的增加可以从原油分馏塔顶部分僵出更多的稳 定气 供给天然气加工装置的原料气址缩机 回收更多的轻烃 3 2 存在问题殛处理措施 在实际运行中出现了 些问题 主要表现在冬季环境温度 的影响 造成加热炉燃气管线的冻堵和燃气供应不足 由于装置所处地方冬季环境温度很低 从缓冲罐P O l 出来 的含烃冰等物质的天然气进人燃气分液罐r 一嘶后来小及分离 或者分离不完全 v 一0 6 为重力自然分离罐 造成后面燃气管线 L 调节阀处管线 中2 0 的冻堵 以至加热炉的停火 对此可以片j 管线保温 由于以前管线走中压干气 不需保温 的方法解决 同 时加大管理力度 增加对V 一0 6 的巡检次数 及时解决问题 同样 由于环境温度低 原油缓冲罐y O l 的温度也偏低 使 得v 0 1 出来的天然气量少 从而燃气分液罐r 一0 6 的压力偏低 燃气供应不足 可以将中压下气进燃气分液罐调节阀P C V 一0 6J l 启 压力设定为02 0 M P a 利用中压于气作为燃气补充 为丁防止 中压干气从P o l 倒流放空 将缓冲罐r o l 的压力略高于 02 0 M P a P C V 一0 1 设定为02 1 M P a 这样既达到r 燃气压力要 求 又不浪费天然气 补充的天然气还可以缓解燃气管线的冻堵 4 总结 原稳装置加热炉燃气系统的改造达到了降低天然气放空 量 节约了处理后天然气 降低了环境污染等效果 同时 利用中 膻十气互补方法解决了改造后存在的问题 因此 在油田实际生 产中应浚注意以下几点 1 从系统的整体性和上下游联系性出发 充分利用了装置 现有工艺的特点 挖掘现有装置降低天然气火炬放空燃烧量 节 约天然气资源的途径 2 尽可能将装置中的低压放空天然气汇聚 采用适当方法 作为油田低热量需求的燃气利用 如取暖锅炉燃气 车阻JJ F 水燃 气等 3 在油田工程设计中应充分考虑装置设计的可改造性 尤 其是放空天然气的多方面练合利用 4 5 万方数据 工业锅炉生物质燃烧技术工业锅炉生物质燃烧技术 作者 宋永利 杨丽华 作者单位 宋永利 沈阳市锅炉压力容器监督检验所 辽宁 沈阳 110035 杨丽华 长春锅炉制造有限 公司 吉林 长春 130000 刊名 节能技术 英文刊名 ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY 年 卷 期 2003 21 3 被引用次数 5次 参考文献 3条 参考文献 3条 1 郑舜鹏 吴创之 1MW循环流化床谷壳气化发电装置的运行及经济性分析 期刊论文 太阳能学报 2000 02 2 吴文渊 张子栋 鲍亦龄 杨励丹 采用流化床技术开发利用生物质能 1994 10 3 徐冰 中国生物质气化技术的研究现状及发展的关键技术 1995 12 相似文献 10条 相似文献 10条 1 会议论文 沈嘉龙 关于在 十五 期间发展工业锅炉型煤的建议 2001 建议在 十五 期间把用于我国50余万台工业锅炉 燃耗4亿吨原煤改变为燃用洁净的工业型煤的大事列入国家 十五 计划 文中追述了工业锅炉型 煤发展的历史及存在的问题 并对 十五 期间发展工业型煤提出一些建议 根据我国民用型煤发展的经验 提出发展工业型煤也应有相应的办法 如按国 家的大气污染防治法 节能法制订相应的政策和法规 采取扶持政策 给予免税 贷款的优惠政策 加大投入国家每年拿出5000 1亿元的引导性经营基金无 偿援助企业 地方各级政府从财政收入中支出配套资金 上项目单位自筹经费三方结合解决生产设备等的基建投资问题 加强领导 成立推广工业型煤的领 导班子 总结型煤粘结剂 开发价低质优的新型粘结剂 2 期刊论文 杜成华 陆广发 DU Cheng hua LU Guang fa 工业锅炉生物质燃烧技术 应用能源技术2009 12 根据生物质能的特性 讨论了发展工业锅炉生物质能燃烧技术的积极意义 并对工业锅炉利用生物质能的各种可用方法作了简明扼要的介绍 3 期刊论文 葛升群 GE Sheng qun 浅谈工业锅炉的节能减排 工业锅炉2008 6 通过一年多对西安在用工业锅炉的调研 了解西安市中小型锅炉的使用现状 有针对性的提出了节能减排治理对策 为今后的节能减排工作提供参考 4 期刊论文 林宗虎 LIN Zong hu 煤层气 一种亟待开发利用的清洁能源 工业锅炉2006 3 我国煤层气资源丰富但开发利用不够 煤层气主要成分与天然气相近 是一种清洁能源也是天然气的重要补充能源 煤层气用途广泛 可用作工业锅炉 工业炉及汽车等的燃料 也可作为化工产品原料或供居民应用 开发利用煤层气可增加清洁气源 减少煤矿事故及改善环境保护 因而亟待加强开发以形 成工业生产体系 5 会议论文 俞珠峰 陈贵锋 谢正武 中国工业锅炉是提效减排的技术与经济评价 2001 中国工业锅炉量大面广 装机总量为50 12万台 平均单机容量均为1 6MW 平均效率只有60 65 而且污染严重 中国工业锅炉必须进行旨在提高效率 减少污染排放的改造 中国锅炉的改造不可能单纯的追求技术的先进性 必须根据不同地区 不同时段的要求 综合考虑工业锅炉的技术 经济和环境需 求 寻求合适于中国国情的工业锅炉发展道路 简要介绍了中国锅炉的现状 建立了中国工业锅炉的技术 经济和环境的评价系统和模型 设计了几种工业 锅炉的改造途径 并用模型进行了计算和分析 对全国工业锅炉改造的布局 投入与效益进行了评述 6 期刊论文 郑国耀 李道林 陈明强 周洪歧 邹德川 江圣谟 工业锅炉实行 气煤混燃 的节能与环保效益 上海 节能2003 2 随着上海市城市发展和大气环境治理的需要 市区范围内的燃煤工业锅炉将逐步改为燃气锅炉 这是实现上海市 天更蓝 水更清 地更绿 的必要 举措 当然相关企业需承担可观的设备改造 更换费用和日常运行增加的燃料成本开支 参照国外成熟经验 根据不同锅炉炉型 采用有效的气煤混燃模式 和独特的气体燃料烧嘴 能在满足环保要求的前提下 使锅炉效率和适应负荷能力提高 更重要的是既节省了企业的一次投资和日常运行开支 又可使天然 气等宝贵的清洁能源用于更经济有效的场合 建议在市区外围的工业锅炉上推广 7 会议论文 王柱勇 俞珠峰 水煤浆技术及在清洁能源发展中的作用 2001 中国现有水煤浆生产能力2 08Mt a 已完成电站锅炉 工业锅炉和工业窑炉燃用水煤浆的工业化示范 开始进入商业化应用阶段 本文较为详细地介绍 中国水煤浆技术的发展现状 特点及应用方向 提出在 十五 期间中国能源结构的调整中 水煤浆技术作为适宜的代油燃烧技术之一 可为缓解中国石油 供需矛盾起到一定的作用 还可为大城市周边及中小城镇提供区域供浆 替代现有部分燃煤锅炉技术 为缓解城市清洁能源不足 解决能源与环境协调发展 问题作出贡献 8 期刊论文 刘泉 李铁松 方云祥 朱秀志 南充市清洁能源行动计划的政策分析 国土与自然资源研究2005 1 分析了南充市区大气污染的主要原因是排放污染物 TSP和SO2 较大的工业锅炉和民用燃煤设施 清洁