富氧助燃技术

50005000 吨水泥生产线吨水泥生产线 富氧助燃富氧助燃技术技术方案方案 供方单位 供方单位 联联 系系 人人 电电 话 话 手手 机 机 传传 真 真 公司网址公司网址 电子邮箱电子邮箱 创新 飞跃 永无止境 2 为制造业提供优异的气体设备和气体技术 公司通 过全体合作者 持续不断的努力和点点滴滴的积累 持 续不断的创新高质量的 成本有效的 并且保护环境的 产品 来赢得市场地位和领导地位 增加产品的附加值 共同实现创业者 客户和相关价值链 各自合理的目标 创新 飞跃 永无止境 3 制造标准制造标准 全套制氧装置设计制造 安装 检验 试验过程中遵循以下标准规范 序号序号标标 准准名名 称称 1 国家质量技术监督局压力容器安全技术监察规程 2GB150 1998 钢制压力容器 3GB150 89 钢制压力容器 相关标准 4GB150 89 钢制压力容器 标准释义 5GB191 90 包装储运图示标志 6GB 4706 1 92 家用和类似用途电器的安全通用要求 7GB699 88 优质碳素结构钢技术条件 8GB711 65 碳素结构钢和低合金结构热轧厚钢板和钢带 9GB1225 76 焊条检验 包装和标志 10GB6654 86 压力容器用碳素钢及普通低合金钢热轧厚钢板 11GB10893 89 压缩空气干燥规范与试验 12GB T13384 92 机电产品包装通用技术要求 13GB T13306 91 标牌 14GB T12243 91 弹簧直截荷式安全阀 15GB T2624 93 流量测量节流装置 16GB T4980 95 容积式空气压缩机 噪音功率级的测定 工程 法 17JB2536 95 压力容器油漆 包装和运输 18JB T81 90 94 钢制管法兰垫片标准 19JB4700 4707 92 压力容器法兰标准 20JB4730 94 压力容器无损探伤 21GB T3277 91 一般压缩空气质量等级 22JB478 92 钢制压力容器焊接工艺评定 23HG20592 20635 97 钢制管法兰 垫片 紧固件 24JB1614 83 锅炉受压力元件焊接接头机械性能检验方法 25ZBJ73032 73035 89 氟利昂制冷装置用辅助设备型式和基本参数 26ZBJ73036 73039 89 氟利昂制冷装置用辅助设备技术条件 27ISO8573 1 压缩空气质量等级 创新 飞跃 永无止境 4 29JB T 4786 2002 封头标准 30JB T6427 2001 变压吸附制氧 制氮设备 创新 飞跃 永无止境 5 富氧助燃环保节能成套技术装置富氧助燃环保节能成套技术装置 一 概述一 概述 1 1 富氧助燃技术 富氧助燃技术 富氧助燃是一种最新节能环保技术 近十几年来 随着环保要求的不断提 高以及节约能源的需要 富氧燃烧作为一种新兴的燃烧技术在世界各国蓬勃发 展 有的国家要求全部新增工业窑炉 工业锅炉不得用普通空气助燃 都得用 富氧空气助燃 许多发达国家都投入了大量人力物力来研究富氧技术 特别是 日本 其通产省就资助组织了旭硝子等七家公司和研究所参加 富氧燃烧技术 研究组 由于能源紧张 日本先后有近二十家公司推出富氧装置 日本政府 决定从 1990 年起 全部工业炉窑 包括 大型锅炉 工业用的中型锅炉 取暧 用的锅炉 船舶动力装置的锅炉等都不得用普通空气助燃 都应用富氧空气助 燃 日本曾在气 油 煤为燃料的不同场合进行了富氧应用试验 得出如下结 论 用 23 的富氧助燃可节能 10 25 用 25 的富氧助燃可节能 20 40 用 27 的富氧助燃则节能高达 30 50 等 我公司吸取了国内外先理技术的精华 弥补其缺陷 经过全体技术员工的 努力研制发明了 PSA 富氧助燃环保节能成套技术装置 填补了国内空白 富氧 流量范围为 10Nm3 h 15000Nm3 h PSA 富氧局部增氧助燃系统是局部增氧技术和助燃技术两者的有机结合 局部富氧相对于整体增氧而言投资非常少 且富氧加在炉窑中最需要的地方 使燃料在此能充分及时完全地燃烧 从而供给产品尽可能多的有效热量 局部 增氧助燃技术所配富氧量仅为所需空气量的 0 5 15 而原来炉窑的助燃风量 亦显著下降 富氧助燃 不仅能降低燃料燃点 提高燃烧强度和燃烧效率 加快燃烧速 度 获得较好的热传导 从而节约能源 同时 由于温度提高 有利于燃烧反应 完全 从而减少污染 具有显著的经济效益和社会效益 通常一年内就能收回全 部投资 能源是国民经济的基础 关系着经济社会的可持续发展 到 2020 年 国家 要求国内生产总值比 2000 年翻两番 但能源消费只能翻一番 依靠科技进步降 低能耗 节约能源 降低污染已经成为了亟待解决的问题 创新 飞跃 永无止境 6 随着经济社会的发展 锅炉设备已广泛应用于现代工业的各个部门 成为 发展国民经济的重要热工设备之一 从量大面广的这个角度来看 除了电力行 业以外的各行各业中运行着的主要是中小型低压锅炉 全国目前计有 50 多万台 由于我国是以煤为主的能源结构 燃煤锅炉约占 80 他们的热效率普遍较低 节能潜力很大 而且排放的大量烟尘和有害气体 严重污染了环境 针对于这 种现状 我公司的 富氧燃烧设备 就是一条提高燃烧效率 节约能源 降低 污染的有效途径 当今世界能源短缺 各类化石能源价格大幅攀升 很多耗能大户企业效益 大大降低 严重束缚了企业长远发展 尤其是使用锅炉的企业现象更为明显 因此提高能源利用率 降低能源消耗成为提高企业效益的必然之路 对于化石能源主要以燃烧利用为主 各类燃烧器发展以日臻成熟 从燃烧 方式上提高燃料利用率以很难再有所作为 而从燃烧的反应速率及燃烧程度上 仍有很大节能潜力 一般的燃烧器均以空气为助燃剂 其中占近 80 的 N2 为燃 烧的惰性气体 对燃烧起钝化和稀释作用 如何能够提高助燃剂的氧气含量 成为了提高燃烧效率的一个关键 而我公司的增氧助燃装备正好可以解决这个 问题 提高燃烧效率 二 富氧燃烧节能特性 1 火焰温度大幅度提高 2007 年 我公司与浙江大学环境科学研究所合作 共同完成 锅炉增氧助 燃燃烧实验与理论研究 项目 设计及研制出锅炉增氧助燃燃烧实验台 并在 实验台进行了一系列增氧助燃的热工特性及燃烧特性实验 其实验研究表明当 使用常规空气做助燃剂 含氧量 21 时 火焰温度 为 2200 而当助燃气含氧量增加时 火焰温度可大幅增加 众所周知锅炉的 主要传热方式是辐射传热 而锅炉内的温度越高 辐射传热的效率也随之升高 2 惰性成分的氮气浓度大大降低 空气中氮气约占 80 在燃烧过程中 氮气不参与燃烧 相当于稀释了助 燃气氧气浓度 对燃烧起到了钝化的作用 同时在排烟时带走了大量的热 而 辐射传热中以三原子分子为主 氮气为双原子分子辐射传热的效率低下 采用富氧空气助燃时 降低了氮气含量 使氧气含量相对提高 即使燃烧 创新 飞跃 永无止境 7 更加充分 又减少了排烟量 降低了排烟热损失 三 富氧燃烧环保特性 1 富氧燃烧减少硫化物的排放 煤是我国最主要的能源之一 在一次能源消费量中占 75 但是煤直接燃 烧产生的 是引起酸雨的主要原因 1995 年我国超过美国成为世界第一大 排放 国 每年由于酸雨造成的损失超过 1000 亿元人民币 在煤的燃烧过程中 95 以上的硫转化成 如何清洁高效的利用煤已成为我国面临的主要问题之一 含硫化合物主要指 SO2 SO3 和 H2S 等 其中 SO2 的来源广 数量最大 是影响 和破坏全世界范围大气质量的最主要的气态污染物 而工业生产和生活中的煤 燃烧是最大的 SO2 排放源 众所周知 在燃煤锅炉上采用富氧助燃过程能有效的提高火焰温度 促进 反应完全 提高热量利用率 减少烟气排放量 与此同时富氧的加入也改变了 燃料煤燃烧的方式和条件 对硫化物的形成也有很大的影响 在煤燃烧时 温度大约在 1400 左右 煤中所含的 S 和 H2S 被氧化 生成 SO2 同时煤中还含有大量的 Mg2 和 Ca2 离子化合物 这时候在 1400 和 C 作 催化剂的条件下将发生如下反应 SO2 Ca2 O2 CaSO4 采用富氧燃烧增加了 氧浓度 促使反应向右进行 降低了烟气中的 SO2 浓度 这样起到了固硫作用 燃料中较多的灰量 在富氧气氛下具有催化氧化 SO2 的作用 进而生产 SO3 同样引起烟气中 SO2 浓度降低 火焰温度越高 氧原子的浓度越大 越有 利于于 SO2 O 2 SO3 向正方向进行 使 SO2 转化成 SO3 再用水膜除尘器 便可除去 SO3 从而降低 SO2 的排放 S 和 H2S 与氧气的反应方程式如下 H2S O2 H2O SO2 S O2 SO2 我们知道控制烟气中硫的排放量 可采用燃料预先脱硫 燃烧中控制脱硫 和烟气脱硫三种措施 综上所述 富氧助燃在提高炉温 促进反应完全 降低 能耗的同时 还起到了 燃烧中控制脱硫 的功效 引起烟气中二氧化硫浓度 降低 有利于减少与控制二氧化硫污染物的排放 因此具有显著的经济效益和 社会效益 创新 飞跃 永无止境 8 2 富氧助燃降低烟气黑度 烟即是固体微粒在尾气中悬浮而成 包括目视不可见及可见的微粒 碳烟 不但污染环境 防碍视线 其中的某些万分进入人体后还可能成为致癌因素 煤炭在燃烧时 首先是挥发份的析出 当挥发份在局部高温缺氧情况下 经过裂解和聚合会形成碳烟 碳烟量随过量空气系数的下降而上升 燃烧与空 气混不良 超负荷运转及空气滤清器堵塞等均会产生大量碳烟 采用富氧空气助燃后 在炉内形成了一个富氧气氛 使挥发份的燃烧更加 充分 从而大大减少了游离碳的形成 既提高了燃烧效率 也减少了烟气黑度 2 2 富氧燃烧技术用于节能和根治污染的原理 富氧燃烧技术用于节能和根治污染的原理 2 12 1 提高火焰温度和黑度提高火焰温度和黑度 因氮气量减少 空气量及烟气量均显著减少 故火焰温度和黑度随着燃烧 空气中氧气比例的增加而显著提高 进而提高火焰辐射强度和强化辐射传热等 如当空气中氧气的浓度为 25 时 火焰的黑度经计算为 0 2245 增加的程度约 6 同时水泥回转窑燃烧带火焰对物料的辐射传热量提高的程度约为 20 4 但富 氧浓度不宜过高 一般富氧浓度在 26 33 时为最佳 因为富氧浓度再高时 火 焰温度增加较少 而制氧投资等费用猛增 综合效益反而下降 参见图 1 富氧 浓度与火焰温度及相对效益的关系 2 22 2 加快燃烧速度 促进燃烧完全 从而根治污染加快燃烧速度 促进燃烧完全 从而根治污染 燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大 如氢气在纯氧中的燃烧速 度是在空气中的 4 2 倍 天然气则高达 10 7 倍左右 故用富氧助燃 不仅能提 创新 飞跃 永无止境 9 高燃烧强度 加快燃烧速度 获得较好的热传导 同时由于温度提高了 将有 利于燃烧反应完全 从而在根本上消除污染 2 32 3 降低燃料的燃点温度和燃尽时间降低燃料的燃点温度和燃尽时间 燃料的燃点温度不是一个常数 它与燃烧状况 受热速度 环境温度等有 关 如 CO 在空气中的为 609 在纯氧中仅 388 所以用富氧助燃能降低燃料 的燃点 提高火焰强度 增加释放热量等 2 42 4 减少燃烧后的烟气量减少燃烧后的烟气量 用普通空气助燃 约五分之四的氮气不但不助燃 还要带走大量的热量 如用富氧助燃 氮气量要减少 故燃烧后的排气量亦减少 一般氧浓度每增加 1 烟气量约下降 2 4 5 从而提高燃烧效率等 2 52 5 增加热量利用率增加热量利用率 富氧助燃 对热量的利用率会有所提高 如用普通空气助燃 当炉膛温度 为 1300 时 其可利用的热量为 42 而用 26 富氧空气助燃时 可利用的热 量为 56 可利用热量增加了 33 而且富氧浓度越大 加快温度越高 所增加 的比例就越明显 因此节能效果就越好 2 62 6 降低空气过剩系数降低空气过剩系数 用富氧代替空气助燃 可适当降低空气过剩系数 这样燃料消耗就相应减 少 从而节约能源 日本节能中心技术部长小西二郎在工业窑炉节能措施中 着重于降低空气过剩系数的研究 如他在 一台热处理炉中经多次试验 将空气过剩 系数从 1 7 降到 1 2 平均节能达 13 3 在我们应用的数套局部增氧助燃系统中 空气过剩系数一般降低 0 2 0 8 3 3 最佳富氧浓度的确定最佳富氧浓度的确定 国内外的研究均表明 富氧浓度在 26 31 时为最佳 火焰温度随着燃烧空气 中氧气比例的增加而显著提高 但随着富氧浓度的不断增加 火焰温度增加不 很明显 见图 2 富氧浓度与火焰温度的关系 4 4 锅炉热效率分析 锅炉热效率分析 创新 飞跃 永无止境 10 1 锅炉热效率提高 公式 2 100 q q2 q3 q4 q5 q6 式中 2 锅炉反平衡热效率 q2 排烟热损失 q3 气体不完全燃烧热损失 q4 固体不完全燃烧热损失 q5 散热损失 q6 灰渣物理热损失 从锅炉热平衡热效率公式中可看出 锅炉热效率的高低取决于它的五种热 损失的大小 分别是 1 排烟损失 q2 2 气体不完全燃烧热损失 q3 3 固体 不完全燃烧热损失 q4 4 散热损失 q5 5 灰渣物理热损失 q6 其中排烟损 失 q2 和固体不完全燃烧热损失 q4 是正转链条锅炉热损失的最大两项 它们 之和占总损失的 80 以上 2 排烟热损失 q2 公式 q2 R 41kvrpr Q q 100Ia I 100 式中 q2 排烟热损失 Ipr 排烟热焓 KJ kg I1k 理论冷空气热焓 KJ kg avr 排烟处空气过剩系数 q4 固体不完全燃烧热损失 Qr 输入热量 KJ kg 从公式中可看出 排烟热损失 q2 的大小 取决于排烟温度的高低和排出 烟气量的大小 改造后的富氧燃烧锅炉 可减少一次风的风量 使过剩空气系 数合理 这样就能减少烟气的大量排出 烟气带走的热量就大大的降低 排烟 热损失就小 3 气体不完全燃烧热损失 q3 公式 q3 100 100 100 358108126 4 42 1 q CHHCO Q V r r 创新 飞跃 永无止境 11 式中 q3 气体不完全燃烧热损失 Vr1 排烟处烟气损失 m3 kg Q4 固体不完全燃烧损失 Qr 输入热量 KJ kg H2 烟气中氢气容积百分数 CH4 烟气中甲烷容积百分数 CO 烟气中一氧化碳容积百分数 气体不完全燃烧损失 q3 从公式中可看出 主要取决于排烟处烟气容积和 可燃气体 改造后的富氧燃烧锅炉 可燃气体得到充分燃烧 炉膛温度高 用 普通空气助燃 约五分之四的氮气不但不参与助燃 还要带走大量的热量 一 般氧浓度每增加 1 烟气量约下降 2 4 5 所以气体不完全燃烧损失 q3 也 就小 从而能提高燃烧效率 4 固体不完全燃烧热损失 q4 公式 q4 100 100100100 66 328 1 1 1 1 1 7 z z m m m fh fh fh r C C a C C a C C a Q A 式中 q4 固体不完全热损失 A7 7 入炉煤灰份 Qr r 输入热量 afh fh 炉渣占燃料灰百分比 a1m 1m 漏煤占燃料灰百分比 A1z 1z 飞灰占燃料灰百分比 Cfh fh 炉渣含碳量 C1m 1m 漏煤含碳量 C1z 1z 飞灰含碳量 固体不完全燃烧损失 q4 取决于炉渣 漏煤 飞灰的量和含碳量 改造后 的富氧燃烧锅炉 煤在炉内的着火线与燃尽线都提前 燃煤在距离挡渣器 1 米 处就燃尽 排除的灰渣含碳可保证在 15 以下 如果好煤种 挥发份高 热值 高 调节得当 灰渣含碳量可低于 10 以下 甚至更低 加上燃烧工况好 炉 创新 飞跃 永无止境 12 膛温度高 飞灰中含碳量就大大的降低 因而降低了固体不完全燃烧热损失 提高了锅炉热效率 5 灰渣物理热损失 q6 灰渣物理热损失 q6 取决于灰渣温度 改造后的富氧燃烧锅炉 由于炉膛 温度高 煤在炉内的着火线与燃尽线都提前 灰渣在炉排上能充分燃烧 燃尽 段增长 燃煤在距离挡渣器 1 米处就燃尽 灰渣温度低 因此灰渣物理热损 失就小 提高了锅炉热效率 富氧助燃环保节能技术成套装置是一种新型高科技设备 它具有设备成本 低 体积小 重量轻 操作简单 维护方便 运行费用小 现场制氧快捷 开 关方便 无污染等优点 接上电源即可供氧 可广泛运用 锅炉系列 工业燃煤锅炉 蒸汽锅炉 燃气锅炉 燃油锅炉 垃圾焚烧炉 锅炉系列 工业燃煤锅炉 蒸汽锅炉 燃气锅炉 燃油锅炉 垃圾焚烧炉 窑炉系列 玻璃窑炉 水泥窑 陶瓷窑 金属冶炼炉 以及燃油 燃气发窑炉系列 玻璃窑炉 水泥窑 陶瓷窑 金属冶炼炉 以及燃油 燃气发 电机组等 电机组等 设备运行稳定 安全可靠 深受广大用户的青睐 我公司均设有专 门的气体领域应用研究队伍 产品范围广 除了涉及工业气体及装置外 其边 缘产品及服务获得了较大的市场份额 由于能源越来越紧缺 环保要求越来越 严格 相信不久的将来变压吸附制氧的富氧助燃技术的应用会越来越广 发展 前景十分广阔 创新 飞跃 永无止境 13 5000Nm5000Nm3 3 h h PSA 1000PSA 1000制氧制氧技术方案技术方案 水泥 窑头风 水泥 窑头风 客户参数 窑头一次风量 99 3m3 min 即99 3 60 0 85 5000Nm3 h 技术指标 1 氧 气 产 量 1000Nm3 h 2 氧 气 纯 度 93 2 3 氧气出口压力 15KPa 4 占 地 面 积 15m 10m 5 与贵公司现有的风机风量混合 氧浓度达到35 1 两个吸附塔按程序交替工作 即可实现连续分离空气得到产品氧气 两个吸附塔按程序交替工作 即可实现连续分离空气得到产品氧气 1 1 装置公用工程的额定配置及消耗 装置公用工程的额定配置及消耗 1 公用工程的额定配置及消耗表 序 号 项 目规格要求单 位 装机功率 KW 使用情况备 注 220V 50HZKWh h5 连续照明 仪表用电 10KVKWh h 220 1 台连续鼓风机用 10KVKWh h 400 1 台 连续真空泵用 1 电 380V 50HZKWh h 7 5 1 台 连续仪表用气 2 循环水 30 0 3MPa t h5 连续循环量为 10t h 2 动力设备装机容量 AC 10KV 380 V 640 KW AC 220V 5 KW 仪表 照明用电 3 供电要求 1 低压电源 交流单相 三相四线制 中心点直接接地 创新 飞跃 永无止境 14 电压 380V 5 频率 50Hz 0 5Hz 电压 220V 5 频率 50Hz 0 5Hz 4 仪表空气用量 1 空压机 BLT 10A 功率 7 5KW 排气量 1 0Nm3 min 工作压力 0 7MPA 2 2 装置技术特点 装置技术特点 1 制氧流程具有开停车速度快 小于 20 分钟 操作简单 维护费用低 2 吸附压力低 流程短 空气温升小 对吸附剂性能影响小 能耗低 3 我公司特殊的工艺流程 一塔产氧 一塔抽真空 抽真空过程保持连续进 行 比传统流程大大地提高了风机和真空泵效率 节能效果明显 4 采用新型制氧分子筛 可以提高产氧能力和降低耗能 单位耗能可以低于 0 54 KWh Nm3 5 吸附器设计气流分布均匀 可靠的分子筛压紧系统 防止分子筛磨损 大 大提高吸附剂使用寿命 6 采用气动程控阀门 起闭速度快 无故障次数 100 万以上 密封寿命不小 于两年 7 选用 DCS 和 PLC 控制系统 便于设置和监控 以保证装置的长期 稳定 可靠运行 8 装有数显氧气分析仪 对氧气纯度可长期连续检测 9 组合撬装式底盘设计 运输安装方便 一 鼓风系统 鼓风机选用长沙鼓风机厂规格型号 鼓风机选用长沙鼓风机厂规格型号 ARMG 350ARMG 350 包括空气入口消声器 换热器等 包括空气入口消声器 换热器等 1 处理气量 处理气量 200Nm200Nm3 3 min min 2 工作压力 工作压力 4949 KpaKpa 3 功功 率 率 220KW220KW 4 口口 径径 DN350DN350 创新 飞跃 永无止境 15 二 真空系统 真空泵规格型号 真空泵规格型号 ARG 450WARG 450W 包括密封水箱 过滤器 流量监控系统等 包括密封水箱 过滤器 流量监控系统等 1 1 处理气量 处理气量 360m360m3 3