浅谈高新技术在工业中的应用

浅谈高新技术在工业中的应用

0富氧助燃技术膜法富氧辅助技术系统法富氧辅助技术与富氧辅助技术的有机结合。前者系指利用空气中各组分透过高分子膜时的渗透速率不同,在压力差驱动下,将空气中的氧气富集来获得富氧空气的技术。它和深冷法、PSA法相比,具有设备简单、操作方便和安全、起动快、规模可小可中、不污染环境、投资少、用途广等优点,工业发达国家称之为“资源的创造性技术”。而富氧助燃技术又分两大部分,即整体增氧和局部增氧,前者主要用于FCC富氧再生、Claus硫回收、炼铁炼钢和有色金属冶炼等[1～2],它的特点是整个助燃风均用富氧替代,而后者则用于各种炉窑节能和环保等[2～21]。局部增氧助燃技术是局部增氧技术和助燃技术两者的有机结合,所配富氧量仅为所需助燃风量的0.5%～15%,而原来助燃风量和排烟量均显著下降。关键是专用富氧喷嘴的设计、安装和维护,还要和有关炉窑的特性匹配等。有关膜法富氧助燃技术用于节能和环保的机理已有不少报道[2～7],本文主要介绍有关膜法富氧助燃技术在节能和环保中的一些典型应用。1火炬燃烧效果用玻璃窑包括马蹄焰、横火焰、单元窑和双碹窑等,均可以采用局部增氧梯度燃烧技术。国内最早使用的是北京六玻的马蹄焰,由于取得极大的经济效益和社会效益,通过了北京市人民政府和中国科学院的联合鉴定。之后我们经过不断创新和完善,有关“局部增氧”、“梯度燃烧”、“对称燃烧”、“α型燃烧”、“S型燃烧”、“四角燃烧”、“分级燃烧”和“推迟燃烧”等高新集成技术和系统等均已十分成熟,并在燃煤、燃油和燃气的各种玻璃窑炉、锅炉、加热炉、热媒炉和焚烧炉上成功应用[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21],还获得多项国家发明专利。华北制药股份有限公司玻璃分公司采用富氧燃烧技术后,火焰燃烧状况有较大改善,火焰底部明显发白发亮,火焰强度增加,火焰尾梢减小,大碹碹顶温度下降20℃,火焰底部温度提高60℃,从而既延长了炉龄,又提高了玻璃的产量和质量。对于燃天然气的马蹄焰,采用梯度燃烧技术综合效果更好。我们1997年曾在四川一家生产高碱玻璃球、熔化面积60多平米的马蹄焰上使用,平均节约天然气12.6%,最高达17.8%,而且还提高了玻璃球的产量和质量,大碹温度下降了22℃,同时烟气排放达标,综合效益非常显著,故他们自己还申请了专利。2003年我们又在生产玻璃纤维的单元窑应用。第一套装置配富氧量仅180Nm3/h,综合效益非常明显:平均节油15%以上,大碹温度(9个测试点)平均下降了35.4℃,玻璃液温度上升11.2℃,助燃风量下降了25%,风压下降了60%,排烟温度降低了60℃,炉况更稳定。2004年他们又上了一套富氧装置,而且要求配的富氧量是第一套的3倍多,使用后成丝率提高了2个百分点,仅此一项每天就增加毛利7000多元,综合效益达一万多元。所以2005年他们已经将7座单元窑全部改成全氧燃烧,目前正在实施。需要说明的是采用梯度燃烧技术时,一定要注意富氧喷嘴的安装角度等,否则还可能起副作用。如2005年1月我们在一家生产水玻璃的马蹄焰窑上实施局部增氧梯度燃烧技术时,富氧喷嘴的安装角度和设计图纸相差比较大,设计向上倾斜1.5±0.5°,而用户在安装时向上倾斜了10°左右,结果导致反“梯度燃烧”,即火焰中心上移,大碹温度上升了20℃,而玻璃液温度却下降了12℃。2压力和效率注汽炉在油田用的比较多,据不完全统计,国内大约有近千台,主要用于往油田的油井里注汽来强化采油。注汽炉一般有2种,即23t和11t,所产蒸汽干度的设计值一般为80%左右,但实际情况下蒸汽干度均较设计值低,所用燃料为原油或混合油或天然气。对于注汽炉在国内首次采用局部增氧对称燃烧技术的是中国科学院大连化学物理研究所膜中心,用于辽河油田曙光采油厂热注一区某一台23t燃油注汽炉,所配富氧量大约200Nm3/h,根据辽河油田曙光采油厂生产技术管理科自己应用一年多的统计,平均节能8.5%,即一天节约2t多原油。胜利油田孤岛采油厂孤四站的1号23t燃油样板注汽炉,该炉当时已经采用了多种先进的节能技术,如风机调频、红外高温涂料等,经胜利石油管理局能源监测站2003年7月测试,富氧使用前热效率达87.68%,使用后达92.28%,相当于200t/h的正常热效率。平均节能5.0%,蒸汽温度提高15℃,蒸汽压力提高0.8Mpa,蒸汽的干度提高了12.15个百分点,排烟温度下降了21.5℃,烟气中CO含量下降了89.9%,空气过剩系数从1.28下降到1.19,排烟达标等。大港油田某站的全自动燃油管道加热炉上实施局部增氧对称燃烧技术后,平均节能10.85%,排烟处空气过剩系数下降35%,排烟温度下降了7℃,热负荷提高了10.86%,排烟中CO明显降低,而且烟气排放达标。经他们自己统计,和1998年的使用对比,平均节能在15%左右。辽河油田某站的一组热媒炉(五台)上实施局部增氧助燃技术,所配富氧量大约200Nm3/h,由于计量仪表不太准确,考核采用了相对值,平均相对误差均小于4%。和一周的空白数据相比,平均节油20%以上,而且烟气排放达标,效果非常明显。3煤粉锅炉采用膜法富氧助燃集成技术的可行性燃煤炉目前是国内主要耗能大户,采用局部增氧助燃综合集成技术意义更大!根据燃煤炉的特性可以采用“α型燃烧”、“S型燃烧”、“四角燃烧”、“分级燃烧”和“推迟燃烧”等高新技术或其优化组合集成技术。目前已经成功应用于链条炉和抛煤机炉。特别是抛煤机炉,由于着火条件好、燃烧强度高、煤种适应性广、起炉产汽快、负荷调整迅速和反应快等特点,上世纪90年代前上的比较多,但它燃烧效率低、煤耗高、烟尘浓度高、特别是黑烟严重,林格曼黑度一般在2～4级,严重地污染环境。采用局部增氧助燃集成技术一般可以将林格曼黑度降到1级以下,烟尘量降低三分之一左右,对于35～65t抛煤机炉,平均节能在6%～15%。而煤粉炉一般燃烧效率比较高,大多数用于电厂。由于管理和煤质等原因,使得煤粉锅炉的热效率一般均比设计值低,而且烟囱经常冒黑烟。根据我们多年的调研和考察,认为目前膜法富氧局部增氧助燃综合集成技术可以用在220t以下的煤粉炉,可以采用对称燃烧、四角燃烧和分级燃烧等与煤粉锅炉匹配的综合集成技术。膜法富氧局部增氧助燃系统用于中国铝业股份有限公司(原中国长城铝业公司)河南公司热力厂150t粉煤锅炉节能和环保的可行性研究报告终于通过了中国铝业股份有限公司有关专家的初评和复审。目前该炉正在实施膜法富氧局部增氧助燃集成技术。4绿化效益显著在燃油和燃气炉上采用局部增氧对称燃烧技术比燃煤炉要简单得多!1996年大连某化学厂的30t/h燃油锅炉,所配富氧量为300Nm3/h,通富氧后烟囱黑烟立即消失,风机风门关闭了三分之一,蒸汽流量从28t/h增加到31t/h,而油压从2.1MPa降到1.9Ma,平均节能大于6%,综合效益非常显著。江苏油田的2台4t/h油锅炉,每台仅用40Nm3/h的富氧空气,由江苏油田节能监测站监测,平均吨蒸汽节油为16.64%,通富氧后炉膛温度提高了约50℃,全炉热效率提高了8.3个百分点,而且烟囱不冒黑烟。每年每台炉平均节约原油330多吨,并且装置运行平稳可靠,操作管理、维修方便。5实用与实用并