对引进锅炉灰渣运输和除尘技术的吸收与研发.doc

对引进锅炉灰渣运输和除尘技术的吸收与研发孙燕国太原锅炉集团环境工程公司摘 要：文章着重讲述了太原锅炉集团环境工程公司在引进锅炉灰渣运输和除尘技术的吸收与研发的过程，并通过业绩的运行效果和数据指标说明了该技术引进技术的成功。该文对引进的气力输灰渣系统技术和多管除尘器技术进行了详细地介绍，对吸收和开发过程中的经验进行了认真地总结。燃煤工业锅炉的飞灰和灰渣是工业锅炉对环境的主要污染源，因此，随着我国环境保护力度的加强，提高中国工业锅炉辅机配套的水平，研发高质量的除尘和灰渣输送设备已成为锅炉用户的迫切要求。1996年，太原锅炉集团环境工程有限公司（原太原锅炉厂成套设备厂）承担了全球环境基金会支持的中国GEF高效工业锅炉项目中的“气力输送灰渣系统”和“高效多管除尘器”两个辅机子项目。几年来，在GEF项目办公室及专家组指导下，经过技术筛选，引进技术和吸收，6年来我公司为工业锅炉配套研制开发出“气力输送灰渣系统”和“高效多管除尘器”两个辅机系列产品。 1 关于气力输送灰渣系统技术 气力输送技术在我国应用开始于二十世纪七十年代。并很快进入了电力、化工、粮食加工、码头搬运、冶炼等行业。但为工业锅炉房配套采用封闭式的灰渣处理系统-气力输送设备在我国还是首次。1996年，我们派出了有经验的技术人员到美国进行了详细的技术考察，与我国目前技术应用状况进行了对比，找到了我国技术水平的差距。然后针对安阳化肥工业公司自备电厂三台75吨/时循环流化床锅炉的具体情况，精心设计了多个总体设计方案，经过认真对比，选定负压气力输送方案。该系统采用多点进料，三台锅炉的除尘灰用一套负压输送系统来输送，可以同时为三台炉输灰，当其中一台或两台炉停产时，负压输灰系统也可单独为另外两台或一台锅炉输灰。三台锅炉的渣用另外一套负压输送系统，与输灰系统一样，可同时为一台或三台炉服务。灰和渣分别输送到两个储仓，这样，更有利于灰和渣的综合利用。 1997年，我们完成了输灰输渣两套系统的设计工作。设计参数为：1.1输灰系统 输送量： 30t/h 输送距离： 80m 输送高度： 30m 灰气比： 10:1 风机参数： 风量： 60m3/min 风压： -60kPa 物料温度： 150 落灰点数： 211.2输渣系统 输送量： 12t/h 输送距离： 100m 输送高度： 26m 渣气比： 4:1 风机参数： 风量： 56m3/min 风压：-65kPa 物料温度： 150 落渣点数： 31998年，我们完成了两套系统的制造和安装，并开始为1号炉输灰输渣，1999年初，2号炉也点火运行，灰和渣也进入气力输渣灰系统。1999年6月，我们与美国DUCON流体输送机械公司签订了采购部分气力输送关键设备和零件的合同，为3号炉（示范锅炉）的输灰渣设备配套。以提高示范机组的运行可靠性。2000年底3号炉同时开始运行。经上海工业锅炉研究所完成了对示范锅炉房主机和辅机的全面测试工作。从测试结果看，气力输灰渣系统基本达到了设计指标。（划线的部分建议说明一下那些另部件国内生产还不够可靠；气力输灰系统的设计指标是甚磨？）作为第一台为工业锅炉配套的气力输灰渣系统，从1998年开始低负荷运行，2000年5月开始满负荷运行，至今已经5年了。其中，除设备检修外，从未停止过运行。从五年的运行情况来看，它显示出了很多优势:(1) 由于它是封闭式负压输送，灰尘完全没有向外泄漏的可能，因此现场环境非常干净，大大改善了锅炉房的操作环境。(2) 输送管道直径为200mm,布置很方便，占地面积很少，除尘器灰斗下面没有动力设备。现场很宽敞干净。(3) 动力设备集中布置和管理，改善了设备环境，大大减少了检修工作。(4) 气力输送很容易实现操作自动化，本次设计采用了PLC可编程控制器的控制系统，又采用了工控机对控制系统进行监控和调整，使整个操作程序实现了完全自动化。两套操作系统的运行，只需要一个人在现场监控即可。(5) 该系统有两级灰气分离设备，第一级是旋风分离，第二级采用了脉冲反吹滤袋除尘器，使系统的出口浓度（最总排放）达到了50mg/Nm3,完全达到国家排放标准。(6) 进口设备又提高了系统运行的可靠性。以上这些优势，是其他同类设备难以具备的，因此，该系统为工业锅炉房的灰清洁处理设备起到了很好的示范作用。由于对引进技术的吸收消化还不够深入，在该系统的设计和制造上就不免存在一些问题。(1) 输灰渣系统都是服务于三台锅炉，只要有一台锅炉运行它就无法停止运行，因此很难挤出时间进行检修。某一设备出现问题，不及时修理，又往往影响到其他设备的运行。产生一连串的不良后果。比如在设计时，我们考虑了风机的备用，但未考虑分离设备的备用。在运行中，因滤袋破损不能及时更换，使风机产生了磨损。 (2) 输渣系统的磨损问题比较严重，主要是渣的磨磋性太高，最初管道弯头的设计没有充分考虑到这一点。因此，弯头运行不到一年就被磨漏了。另外渣的给料机因制造质量造成转子的间隙太大，气封不好，磨损也很快。设计转子时既要考虑热膨胀问题，又要考虑气封问题，需要很好的计算和试验。对系统出现的问题，我们做了很好的改进。同时也为我们积累了很好的经验。 “灰渣气力输送设备”的研制成功为我国的生活环境和经济的持续发展创造了有利的条件。同时，我国环境保护事业的发展和科技水平的提高也为“灰渣气力输送设备”的推广提供了广阔的市场空间。(1) 目前我国水资源短缺已非常严重，节水已成为环境保护的重要项目之一。而我国工业锅炉和电站锅炉90%以上是水力除灰，耗水很多。灰场占地面积也很大，二次污染很严重，因此消耗的费用也很高。而该设备的使用彻底解决了这些问题。(2) 近几年来，我国粉煤灰的综合利用技术发展也很快。未经湿水的炉渣和粉煤灰都可以作为建筑材料的直接原料来使用。国内已有少量发达地区和城市，炉渣和粉煤灰的利用率达到了90%以上。其他地区都在不同程度的增长，应该说，干粉煤灰的市场在不断地扩大，需求量在不断增长。粉煤灰的出售价格因其质量和地区而不同，粉煤灰已经由废弃物变为一种资源，从花钱处理开始变为出售获利。而“灰渣气力输送设备”的推广使用，为锅炉灰渣综合利用创造了条件。(3) 由于气力输送技术的广泛应用，技术的可靠性不断提高，其作为一种清洁生产（的）技术的优越性越来被人们所认识，从而使我国的工业锅炉房变得干净、整洁。(4) 气力输灰渣设备由于成本较高，不太适合于小容量的锅炉，因此以前在工业锅炉上的使用受到了限制。近年来，环保要求逐年提高，全国各大中城市都在迅速发展集中供热和供汽，锅炉的平均容量在迅速提高，小型锅炉逐年减少，20蒸吨以上锅炉逐年增多。 我国每年的工业锅炉的产量在8-12万蒸吨，其中，20蒸吨/时以上锅炉已占到30%以上。如果有1/4配套气力输送设备，每年需求量可达500套。产值可达10亿元。除为工业锅炉配套以外，从2000年开始，我们还为电厂发电机组的粉煤灰开发了一种在负压输送过程中进行细度分选的技术，专门为电厂配套收集和分选粉煤灰的系统设备。受到了电厂的欢迎。经过分选的粉煤灰，可以直接作为混凝土的添加料，既可以替代部分水泥，又可以大大提高混凝土的性能指标，电厂可以更高的价格向市场出售。获得更高的利润。全国几千家电厂，每年都有几十个电厂需要这样的改造工程。从2000年开始，我们已经作了几十套业绩。因此，开发了这一输送和分选技术，使企业有了更大的市场发展空间。2 关于多管除尘器 国内的多管除尘器效率较低，锅炉排放很难达标。在GEF项目中（专家组决定），由我公司负责引进国外先进技术。经过调研和招标，我们选定了美国EEC环保公司的下抽风式的多级旋风除尘器。下抽风式就是为了防止除尘器下部被分离的沉积灰在反弹后被气流携带出去，在出灰口安装一个风机，抽出一部分气体（大约总气量的15%），与灰一起再进入一个小的除尘器进行分离，分离后的气体再回到除尘器入口 ，进行再循环。（详见图1）图1多级旋风除尘器就是选择两个结构不同的单级旋风除尘器串联在一起使用。烟气经过第一级旋风除尘器除尘后，在进入第二级除尘器进行二次除尘，这样可以将除尘效率提高7-9个百分点。但（按）成本却提高很少。（详见图2）从美国EEC公司提供的资料上看，他们在结构设计上有许多与我们不同的特点：图2 (1) 选择的入口气流速度比较低，一般在16-18m/s左右。他们认为这个速度既可以满足离心力的需要，也可减少灰尘粒子因碰撞造成的气流携带。碰撞造成的气流携带是降低除尘效率的重要因素之一。 (2) 在入口处采用了涡结构，使气流在非常圆滑的情况下过渡，减少了阻力和粒子的碰撞。 （3）在下灰口处设计了一个直径比出口较大的除灰斗，使暂时未排出的灰储存在灰斗里，而不在锥体里，以免影响除尘效率。 （4）我国传统的多管除尘器，在二十世纪90年代的美国已被逐步淘汰，主要是因为对很多的小旋风子，很难实现气流的均匀分配，使他的除尘效率无法提高，而多级除尘器可以避免这个问题，如果烟气量较大时，可以采用两管、4管或8官并联多级除尘器，只要选好合适的气流分配器就可以了。 （5）内部耐磨处理采用了耐酸的耐磨材料堆砌在壳体内表面上，并焊有销钉防止裂缝和脱落。在旋风除尘器方面，我国的传统观念是，第二级旋风除尘器基本上不起作用，第一级除不下来的，第二级也除不下来。因此，在拿到EEC公司的技术资料后，我们也不太理解，多次与该公司技术人员进行讨论，他们认为气流携带是影响效率的主要因素。而携带的粒子的直径远大于除尘器的粒子分割粒径。在美国甚至有三级串连的旋风除尘器。为了证实它们的说法，我们在天津军粮电厂专门作了个试验。我公司为天津军粮城电厂生产的粉煤灰分选系统中有一台旋风分离器，使我国传统的旋风除尘器，开始的分离效率只有85%，当我们在后面串联了一台旋风除尘器以后，效率一下子上升到93%。效果出乎我们的意料之外。为GEF高效工业锅炉第六子项配套的除尘设备，美国EEC公司建议选择两级串联的旋风除尘器。其设计参数为：处理风量： 30000 m3/h设备阻力： 1300 Pa除尘效率： 97%排放浓度： 100 mg/Nm3入口浓度： 3200 mg/Nm3排烟温度： 150 按照美国EEC公司的图纸资料，在认真消化之后，于2001年7月完成制造，并安装在郑州锅炉厂的示范锅炉房内，运行后由上海工业锅炉研究所进行了全面测试。测试结果如下：技术参数单位测试值 热态烟气量m3/h24837 入口烟尘浓度mg/nm31475 除尘效率%94.837% 系统压降 (100%功率状态)Pa1960出口浓度（总烟尘排放量）mg/Nm384.58我们为天山锅炉厂示范锅炉房配套的除尘器也作了测试，尘效率为94.62% ，入口浓度为1364.68mg/Nm3，出口浓度为73.48mg/Nm3，情况大致相同。数据表明： （1）多管除尘器中最关键的技术指标：出口浓度（“总烟尘排放量”）达到了84.58mg/NM3, 高出合同规定的100mg/NM3的排放指标。 （2）除尘效率为94.837%，低于合同规定的97%的除尘效率，然而合同规定的除尘效率保证值是在除尘器入口浓度在3200mg/Nm3的运行状况下的保证值，而测试时的运行工况入口浓度只有1379mg/Nm3，大大低于设计指标，致使除尘器的除尘效率受到一定的影响，它不能准确表明我们的除尘效率指标的实际值。我们将双级旋风除尘器用在了负压输送分选系统上，因入口浓度比较高，所测试的除尘效率为98.9%（太原钢铁公司自备电厂粉煤灰综合利用公司）（3）除尘器的运行阻力测试为1960Pa，超过合同规定的保证指标。之所以出现这种结果，原因是我厂为了除尘器便于在国内推广，严格按照国外技术源提供的防磨层工艺进行施工，然而由于工人对新工艺的掌握熟练程度不够，造成防磨层表面光洁度很差。而耐磨层表面光洁度低，是造成除尘器在开始使用时阻力大的直接原因，但这个缺陷除尘器是可以自身修复的。因为在使用过程中，耐磨层表面会逐渐磨的光滑起来，除尘器的运行阻力也就随之降低，最终达到设计保证指标。我们后来出售的几台相同规格的除尘器由于工人掌握了耐磨层的粘贴工艺，保证了耐磨层的表面光洁度，运行结果显示，设备运行阻力都达到了1300pa 的指标。在调试的过程中，我们深感美国人非常强调原始数据的准确性，如：烟气量，入口浓度、灰尘粒径的分布等。他们认为这种除尘器与锅炉一样是非通用设备，对每个用户的不同环境下的产品都要做认真地设计，不可以替代使用，做出某一种设计然后成批量生产的方式是不可取的。我们应该学习他们对数据的认真负责和对产品的精心设计精神。这种双级旋风除尘器技术成本低、效率高、阻力小，适合于小容量锅炉的除尘，也可用作其他灰气分离的设备。有着广泛的用途。通过