内蒙古兰太实业股份有限公司热动力分厂75T循环流化床锅炉节煤解决方案(案例).doc

日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择1 内蒙古兰太实业股份有限公司热动力分厂 75T H 循环流化床锅炉节煤解决方案 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择2 目录目录 一 前言 2 二 简介 2 三 用户简介 3 4 锅炉情况 3 五 改造建议 4 六 高效纳米远红外节能涂料的性能 5 七 实施方案 6 1 施工工期 6 2 施工步骤 6 八 效果保证及验收 7 九 投资回报率分析 7 附件 1 锅炉节能涂料施工验收报告 9 附件 2 锅炉节能涂料效果验收报告 10 附件 3 高效纳米远红外节能涂料的节能机理 11 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择3 一 一 前言 前言 节能降耗 利国利民 随着中国经济的蓬勃发展 能源的持续紧张 环境恶化的压力 以及民众 节能环保意识的增强 全社会对节能和环保的需求越来越迫切 目前 节能环 保已成为中国的基本国策 受到了从上到下政府部门及企事业单位前所未有的 重视 同时 政府相关部门也陆续出台了促进节能环保的硬性指标 支持政策 等配套措施 对于企业来说 节能降耗也就意味着降低成本 增加利润 提高企业的整 体竞争力 是势在在必行的必然选择 二 二 简介 简介 锅炉节能最佳选择锅炉节能最佳选择 GW 高效纳米远红外节能涂料高效纳米远红外节能涂料 作为世界上较早从事节能产品研发和生产的专业制造厂商 GW 具有强大的 研发和生产能力 一直引领业界技术的发展 具备傲视同侪的领先自主技术 并且依靠强大的规模生产优势 所供应的产品具有无与伦比的性价比 性能卓 越 价格合理 是用户节能产品的最佳供应商 GW 研发生产的高效纳米远红外节能涂料在欧美国家广泛应用于以煤 油 气 电为能源的热电厂 钢铁厂 化工厂 城市供热等行业的各种煤粉炉 链 条炉 流化床炉 工业电炉 加热炉 退火炉 热风炉等工业炉窑 节能效果 显著 并且工程实施方便 安全 备受推崇 目前在中国已广泛地应用于众多 知名大企业 诸如中国铝业 徐州钢铁 天乾科技 天富热电 共昌轧辊 捷 马集团热电厂 大唐发电等 不愧为全球工业炉窑节能的最佳选择 节能降耗 人人有责 绿瓦将和大众一道 为中国的节能环保事业做贡献 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择4 三三 用户简介 用户简介 内蒙古兰太实业股份有限公司是一家具有央企背景的上市公司 总部位于 内蒙古阿拉善经济开发区 该公司热动力分厂共有 2 台 75T H 循环流化床锅炉 锅炉耗煤量大 在企 业的生产成本中占据了较大比重 非常有必要进行节能降耗 提高企业的整体 竞争力 本方案针对一台 75T H 循环流化床锅炉利用 GW 工业窑炉节能涂料进行 节煤改造 四 四 锅炉情况 锅炉情况 该 75T H 循环流化床锅炉生产厂家为无锡华光锅炉有限公司 锅炉炉膛尺 寸为 3500 6000 23000MM 长 宽 高 锅炉采用单锅筒自然循环方式 总体上分为前部及尾部两个竖井 前部竖 井为总吊结构 四周有膜式水冷壁组成 自下而上 依次为一次风室 密相床 悬浮段 尾部烟道自上而下依次为高温过热器 低温过热器及省煤器 空气预 热器 尾部竖井采用支撑结构 两竖井之间由立式旋风分离器相连通 分离器 下部联接回送装置及灰冷却器 燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬 前部竖 井用敖管炉墙 外置金属护板 尾部竖井用轻型炉墙 由钢柱承受锅炉全部重 量 水冷壁是锅炉的主要受热部分 它由数排钢管组成 分布于锅炉炉膛的四 周 它的内部为流动的水或蒸汽 外界接受锅炉炉膛的火焰热量 水冷壁的作 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择5 用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量 在管内产生蒸汽或热水 并降低炉 墙温度 保护炉墙 炉内火焰温度很高 热辐射的强度很大 水冷壁为最主要的 蒸发受热面 改善水冷壁的受热能力对于提高锅炉的热效率 节能降耗有重要 意义 流化床锅炉的冲刷磨损 切削磨损以及涡流磨损非常大 锅炉内的流体或 固体颗粒以较快的速度和一定角度对水冷壁和耐火材料表面进行冲击 不同的 炉型或是不同的运行工况会有区别 磨损的剧烈程度会有差异 五 五 改造建议改造建议 针对该公司热动力分厂锅炉的具体情况 建议采用 2 种方案对锅炉炉膛水 冷壁喷涂 GW 节能涂层 GW 节能涂层可以大大提高水冷壁等受热面的吸热能力 降低炉膛中心温度和排烟温度 提高锅炉效率 节能降耗 同时可以在水冷壁 等受热面形成一层坚硬的保护层 耐磨损 耐腐蚀 有利于水冷壁等受热面的 使用寿命 方案方案 1 1 全面喷涂 全面喷涂 对锅炉炉膛内所有的水冷壁等受热面进行喷涂 GW 高效纳米远红外节能涂料 考虑到局部水冷壁 30 左右 由于冲刷 磨损严重 节能涂层的寿命会稍短 估计在 1 年左右 大部分节能涂层 70 左右 的使用寿命在 2 3 年左右 估计 喷涂后第 1 年内的节能率在 5 10 左右 第 2 年的节能率在 3 5 7 0 左右 平均节能率在 5 以上 对锅炉炉膛内所有的水冷壁等受热面进行喷涂的施工面 积估计在 500 平方米左右 方案方案 2 2 局部喷涂 局部喷涂 考虑到锅炉炉膛内局部水冷壁由于冲刷 磨损严重 影响节能涂层的使用 寿命 可以不予喷涂 只对其他部位的水冷壁等受热面进行喷涂 施工后的使 用寿命在 2 3 年左右 估计节能率在 3 5 7 0 左右 可以保证最低节能率在 3 5 对锅炉炉膛内局部水冷壁等受热面进行喷涂的施工面积估计在 300 平方 米左右 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择6 六 六 纳米远红外节能涂料的性能 纳米远红外节能涂料的性能 1 全球最新第三代产品 独有的理想黑体技术 BLACKBODY MODEL 节能 率高 GW 节能涂料是一个接近的绝对黑体模型 发射率卓越 采用纳米科技所生 产的节能涂料的平均粒径为 1 5NM 纳米 左右 接近粒子的极限细化状态 辐射能能够全部进入涂层物质中 无论是在涂层物质表面还是在涂层物质内部 基本上无反射现象发生 辐射能在传播的过程中逐渐地被涂层物质所吸收 此 黑体模型的发射率与吸收率都接近于 1 最大程度地提高了能量利用率 实现 良好的节能效果 而国产的涂料由于生产工艺和技术的限制 所生产出的节能 涂料平均粒径最小在 2 0 微米以上 发射率一般在 0 80 以内 节能效果较差 使用寿命较短 2 超细纳米化颗粒在炉膛水冷壁基体上的附着力强 和炉膛基体是渗态结合 类似渗铝 渗碳工艺 完全改变和强化了基体材料的表面性能 可完全消除涂 层脱落及使用效果下降等现象 表面即使是在极端的急冷急热条件下 也不会 有爆裂和脱皮等现象发生 加上喷涂前独特的表面处理工艺和高压喷涂技术 施工后涂层长期使用不脱落 耐磨损 耐腐蚀 经久耐用 中国国内一般涂料 无法覆盖的表面 GW 涂料也能均匀覆盖 3 超细纳米化涂层不受基体热胀冷缩的影响 与基体结合牢固 寿命持久 4 涂料的成分均匀 寿命长 5 超细纳米化 可大幅度降低表面能 从而使涂层不沾灰 不沾油 不易被 污染及覆盖 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择7 七 七 实施方案 实施方案 针对该锅炉采用绿瓦卓越的工业锅炉节能涂料和先进的施工工艺 在锅炉 炉膛内部的水冷壁等有效辐射面进行喷涂 可以增加锅炉炉膛辐射面的黑度 提高辐射面对辐射能的吸收率及发射率 并使辐射场及温度场均匀 改变红外 加热波谱 加强辐射面的有效吸收 大大强化炉内的热交换过程 提高锅炉的 热效率和产气量 减低排烟温度 煤气比以及炉渣的可燃物含量 节能降耗 同时 节能涂料和炉膛内壁渗态结合 在炉膛内壁形成一层坚硬的保护层 可以有效地保护炉膛内壁 减少腐蚀和磨损 延长锅炉的使用寿命 2 倍以上 施工所需要的涂料 辅料 工具以及施工人员均由绿瓦提供 所有的施工 工程由绿瓦完成 现场施工所需要的脚手架由用户安排人员进行搭建 拆除 1 1 施工工期施工工期 工程人员进场正式施工的时间在 6 天左右 2 2 施工步骤施工步骤 1 施工前工具 耗材 电源 气源 照明等准备 2 清理炉膛辐射面 清理炉膛辐射面分两个步骤 第一步利用喷砂工艺清理炉膛辐射面浮灰 积渣 结焦等 喷砂工艺采用压缩空气为动力形成高速喷射束 将喷料高速喷 射到水冷壁表面 利用喷料对水冷壁表面的冲击和切削作用 可以使绝大部分 的水冷壁表面获得良好的清洁度 同时不会损坏水冷壁管 第二步利用人工打 磨机将未清洁净的积渣 结焦等全面除净 露出水冷壁本身的金属光泽 3 炉膛辐射面喷涂表面处理产品 将配置好的表面处理产品均匀喷涂在施工部位表面 4 施工部位表面喷涂涂料 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择8 利用高压喷枪将涂料均匀喷涂在炉膛辐射面 GW 领先的界面理论及其表面 处理技术可以减少被涂表面的张力 使涂料层与辐射面渗态结合 形成一层釉 面聚合体 非常坚硬耐磨 耐腐蚀耐酸碱 不脱落 使用寿命长 经久耐用 5 用户进行施工后的验收 验收合格后在 锅炉节能涂料施工验收报告 上 签字 见附件 1 喷涂后应达到 涂层表面无起皮 无脱落 光滑均匀 喷涂全面 6 清理现场 7 烘炉投用 八 八 效果验收 效果验收 在锅炉施工完成稳定运行后组织进行节能效果验收 验收时按照施工前后 锅炉单位耗煤量的产气量的提高来进行对比计算 同时参考施工前后锅炉排烟 温度的变化等来进行验证 如果施工前后煤的发热值有变化 则应均折算成标 煤来进行计算 针对该锅炉的实际使用情况 建议在涂料施工前先统计一段时间锅炉的耗 煤量 产气量以及锅炉的炉膛中心温度 排烟温度 炉渣的可燃物含量等 在 锅炉施工完成稳定运行后 同样记录锅炉的耗煤量 产气量以及炉膛中心温度 排烟温度 炉渣的可燃物含量等 进行对比计算 可以最终认定节能涂料的节 能效果 用户验收合格后在 锅炉节能涂料效果验收报告 上签字 见附件 2 九 九 投资回报率分析 投资回报率分析 该锅炉节煤工程包括涂料 辅料 搬运 仓储 施工等全包费用为 950 元 平方米 方案 1 全面喷涂 的施工面积为 500 平方米左右 总费用为 475 000 元 方案 2 局部喷涂 的施工面积为 300 平方米左右 总费用为 285 000 元 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择9 如果按两台锅炉平均每天的耗煤量为 465 吨 每吨煤的单价为 240 元 1 个月按 30 天计算 则每月的耗煤费用为 334 8 万元 方案 1 全面喷涂 的投 资回收期详细见下表 总投资 元 475 000 月耗煤 元 3 348 000 节煤率 5 0 5 0 月节煤 元 167 400 回收期 月 2 8 方案 2 局部喷涂 的投资回收期详细见下表 总投资 元 285 000 月耗煤 元 3 348 000 节煤率 3 5 3 5 月节煤 元 117 180 回收期 月 2 4 从上表可以看出 该企业锅炉在进行节煤改造之后 单以节省的费用来计 算 方案 1 全面喷涂 的投资回收期正常不超过 2 82 8 个月 方案 2 局部 喷涂 的投资回收期正常不超过 2 42 4 个月 这在目前市场上的投资项目中具 有很强的竞争力 具有很高的投资回报率 如果考虑到可以改善锅炉的运行状 态 提高锅炉的负荷率 有利用锅炉的正常运行 同时可以有效地保护炉膛内 壁 减少腐蚀和磨损 延长锅炉的使用寿命 实施节煤改造的综合经济效益将 更为显著 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择10 附件 1 锅炉节能涂料施工验收报告锅炉节能涂料施工验收报告 验收日期 年 月 日 用户名称 用户地址 电话 传真 联系人 锅炉型号 涂料型号 序号验收项目验收要求验收结果验收人签字 1施工部位 炉膛内水冷壁等辐射面 2表面处理 清除炉膛表面浮灰 积渣 结 焦等 水冷壁表面喷砂处理 3喷涂质量 喷涂全面 均匀 无起皮 无 脱落 4施工面积 验收结论 用户方 代理商 施工方 日期 日期 日期 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择11 附件 2 锅炉节能涂料效果验收报告锅炉节能涂料效果验收报告 验收日期 年 月 日 用户名称 用户地址 电话 传真 联系人 锅炉型号 涂料型号 序号验收项目施工前施工后验收结果 1锅炉单位耗煤产气量 2排烟温度 3炉膛温度 4炉渣可燃物含量 验收结论 用户方 代理商 施工方 日期 日期 日期 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择12 附件 3 GW 高效纳米远红外节能涂料的节能机理高效纳米远红外节能涂料的节能机理 一 一 辐射机理辐射机理 1 辐射理论与黑体辐射辐射理论与黑体辐射 任何物质都是由大量的分子 原子或离子等基本粒子所组成 这些基本粒子都处于一 定的能级状态之中 但处于不同能级各状态的概率是不相同的 对于处于平衡的气体中的 原子 分子 布朗粒子 以及液体 固体中的很多粒子 当粒子之间的相互作用很小而可 以忽略时 玻尔兹曼提出了一种普遍的能级分布规律 当物质的温度为 时 粒子处于为 1 2这两种任意状态下的粒子数密度为 2 其中 n1和 n2分别表示粒子能量为 1的某一状态与粒子能量为 2的另一状态上的粒 子数密度 为玻尔兹曼常数 为物质的温度 爱因斯坦 3 5 考虑了没有相互作用的原子组成的处于热力学平衡状态的体系 这些原 子具有分立的 按由小到大的顺序排列的能量 0 1 2 当原子由一个能级状态 跃迁到另一个能级状态时 就伴随着发射或吸收光子 并存在自发辐射跃迁 感生辐射跃 迁和受激吸收跃迁这三种跃迁机制 由于原子之间没有相互作用力 利用玻尔兹曼分布律 可得平衡辐射场的单色辐射强度 其中 h 为普朗克常数 h 6 625 6 10 34J s v为辐射频率 Cv为光在介质中的传播 速度 此式即为普朗克辐射公式 此时的单色辐射强度 vmn为同温度下单色辐射强度的最 大值 若将之沿全频区进行积分可以得到黑体辐射四次方定律 但爱因斯坦辐射理论只针 对无相互作用的原子体系而言的 即许多无相作用原子的集合 物质在此状态下可以发射 出同温度的最大辐射能流密度 黑体是指能够吸收全部投射辐射的物体 它是一个理想的辐射体 传统黑体模型是一 个由等温壁面所围成的圆柱形空腔 并在腔壁上开一个小孔 若小孔相对整个空腔的尺寸 足够小 外界辐射能投射进入小孔内 经过腔壁的多次反射而逐渐被墙壁所吸收 而从小 孔射出辐射能的几率很小 因而相当于一个黑体 精确的绝对黑体模型的发射率可达 0 999 以上 萨梅特所采用的理想黑体技术 blackbody model 和纳米科技的节能涂料就 是一个接近的绝对黑体模型 发射率全球领先 传统的黑体模型在工程实际中并不能直接和方便地应用 其实 从玻耳兹曼能量分布 律及爱因斯坦辐射理论的导出过程得到启发 还可以提出如图 所示微作用粒子黑体模 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择13 型 此模型的表面是一层厚度为 d 微观上很松散 辐射波容易进入这层物质而不在其表 面形成反射的物质 组成此层物质的微观粒子间基本上无相互作用力 在普通的物体表面 涂上一层粒径极其微小的涂料就是这种模型的近似结构 一般来说 固体的穿透深度很小 其数量级为 m 应当指出 这里所说的微观松散的物质是特指在微观尺度上的松散 在 宏观尺度上这些物质还可以是连续和致密的 如纳米粉体制成的涂层等 从爱因斯坦辐射理论可以看出 若不考虑原子间的作用力 而且发生辐射跃迁的原子 数目足够多 任何物体的辐射规律都满足黑体辐射规律 更进一步说 若粒子 分子 原 子及离子 间无相互作用力 由足够多的这种粒子所组成的宏观物体即为黑体 在图 所 示黑体模型中 由于上面那层微观松散物质的粒子之间基本上无相互作用力 粒子之间的 间距较大 从外界投射的辐射能能够全部进入这层物质中 无论是在物质表面还是在物质 内部基本上无反射现象发生 辐射能在传播的过程中逐渐地被物质所吸收 因而此模型的 发射率与吸收率都接近于 可以认为是黑体模型 实际上任何物质中的基本粒子之间都是有相互作用的 因而并不存在绝对的黑体 如 果能够减小粒子之间的相互作用 则可以有效地提高物体的发射率与吸收率 使之逐步接 近黑体 粒子间作用力在很大程度上取决于粒子之间的间距 间距越大 粒子间的作用力 就越小 所以增加粒子之间的间距是减小粒子间作用力最简单也最可行的一种方法 而将 物质超细化成单个的基本粒子 极限状态 此时粒子间的作用力为零 那么由它组成的物 体即为黑体 综上所述 超细化可以有效地提高物体的发射率与吸收率 因此超细化是进 一步提高辐射涂料的发射率与吸收率最有效的途径之一 而 GW 卓越的纳米技术实现了节 能涂料的粒子在 1 5Nm 左右 接近粒子的极限细化状态 最大程度地提高了节能涂料的发 射率与吸收率 提高了能量利用率 实现了良好的节能效果 2 影响物体发射率的因素影响物体发射率的因素 从物体的表面辐射特性进行电磁理论分析 一般介质相对理想电介质的相应偏振的定 向单色反射率为 6 7 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择14 和分别为平行偏振的定向单色反射率和垂直偏振的定向单色反射率 为入射 角 n 为介质的单色折射系数 k 为介质的单色吸收指数 c0为真空中的光速 为介质 的介电常数 为介质的磁导率 为介质的电导率 2 v 为电磁波的角频 由上面的分析可以看出 影响物体发射率的主要因素有物体折射系数与吸收指数 这 两个光学常数与物体的电磁特性有关 根据上述数学模型由式 3 4 7 和 8 可以计算出物 体的半球单色发射率 由于式 3 和 4 比较复杂 不能利用式 8 直接求出物体的半球的单色 发射率 需要对其进行数值计算 图 与图 是数值计算后得出的物体单色折射系数与单 色吸收指数对其半球单色发射率的影响 从图 中可以看出 当物体的折射系数一定时 随着单色吸收指数的增加 物体的半 球发射率不断地减小 即减小单色吸收指数可以增加物体的单色发射率 另外 当物体的 吸收指数较小时 一般物体的单色发射率都比较大 而且单色发射率随折射系数的减小而 增加 然而当物体的吸收指数较大时 物体的单色发射率则比较小 但提高折射系数可以 增加单色发射率 图 3 的计算结果表明 物体的单色折射系数对单色发射率的影响则比较复杂 在不同 的单色折射系数下 物体的单色发射率存在一个极大值 在极大值左侧 单色发射率随着 折射系数的增大而增大 而在极大值右侧 单色发射率随着折射系数的增大而减小 从图 可以看出 随着吸收指数的不断减小 物体的半球单色发射率的极大值向单色折射系数 小的方向移动 而当吸收指数为 时 半球单色发射率的极大值为 此时的折射系数也为 另外在图中当物体的折射系数很大时 单色发射率基本上不随吸收指数的变化而变化 与吸收指数无关 总之 要提高物体的发射率 就必须尽量减小物体的单色吸收指数 若物体的单色吸 收指数较小 降低折射系数有利于提高单色发射率 反之 提高折射系数有利于增大物体 的单色发射率 当物体的单色吸收指数和单色折射系数分别为 和 物体的发射率能够达 日照绿瓦能源科技有限公司 全球工业窑路节能最佳选择15 到最大值 即为黑体 实际物体的单色吸收指数与折射系数都不可能达到这两个值 所以 一般的物体都具有一定的反射能力 其反射率与吸收率都小于 物体的吸收指数 k 与其辐 射波的穿透深度 d 有关 两者的关系为 其中 为真空中光的波长 所以提高辐射波的穿透深度可以降低物体的吸收指数 从而提高物体的发射率 辐射波的穿透与物质的种类与微观上的致密程度有关 不同的物 质具有不相同的穿透深度 另外 微观上致密的物质其穿透深度很小 微观上松散的物质 具有较大的穿透深度 而物体的致密程度又与其颗粒的大小有关 颗粒直径越小 物体的 比表面积越大 物体机构就越松散 当物体的颗粒直径小到一定的程度 例如成为纳米材 料时 即使是导电的金属也成为不良导体 其电导率趋于 根据式 6 和 9 计算可得其吸 收指数 k 0 穿透深度 d 从而物体的发射率会有很大幅度提高 若此时物体的折射系 数 n 1 即可达到黑体 从式 9 可以看出 物体的穿透深度与辐射波的波长相当 而绝对 黑体的穿透深度 d 这就要求黑体的宏观尺寸趋于无穷大 所以绝对黑体是不存在的 实际上物体在折射系数 n 的情况下 只要吸收指数 k 0 001 这时物体的发射率 0 9995 已经很接近黑体 而此时辐射波的穿透深度还是很小的 对于波长范围为 0 76 20 m 的热幅射而言 其辐射波的穿透深度分别为 60 5 m 和 1591 5 m 另外 结 构松散的物质也可以降低物质的折射系数 能够进一步达到提高发射率的效果 所以将物质超细化 纳米化 使其具有微观的松散结构 无论从微观上还是从宏观上 都可以说明它能够有效地提高物体的发射率 从而达到节能降耗的效果 二 二 黑体节能涂