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文档简介
工业锅炉发展中的问题及发展趋势研究目录1.锅炉的发展 21.1历史发展 21.2国内发展现状 22.锅炉技术 62.1节能降耗技术 62.2生物质气化燃烧技术 72.3循环流化床燃烧技术 72.4链条炉排的分层燃烧技术 83.锅炉的尾气处理 93.1除尘技术 93.2烟气脱硫技术 103.3烟气脱氮技术 114.锅炉热效率 125.工业锅炉发展中的问题 125.1热效率较低 125.2污染物排放物偏高 135.3燃烧设备、辅机及自控水平低 135.4创新能力较低 136.未来发展趋势 136.1专业化生产会日益加强 136.2燃煤锅炉向大容量发展 136.3余热余能利用技术和产品进一步发展 147.总结 14
前言:锅炉在各行各业中都有着重要的作用,它在工业中主要以提供热能为主。锅炉在之后的经济发展中将会越来越重要。目前中国的锅炉有着各种各样的型号,不同的锅炉类型应用于不同的场合。本文主要阐述了锅炉的发展情况以及未来的发展趋势,锅炉技术的介绍,当前锅炉行业发展存在的一些问题等等。1.锅炉的发展1.1历史发展近几年来科学技术不断发展,工业生产能力不断提高。蒸汽机的出现为锅炉的出世打下来极好的铺垫。从18世纪末到现在,圆筒型蒸汽锅炉的发展已经长达200多年。在此期间,锅炉沿着扩大容量、提高参数降低金属耗量和能耗、减轻劳动强度、提高经济性、提高安全性和可靠性以及减轻对环境的污染等方向发展。锅炉的第一个发展方向是在锅筒水容积的空间内增设烟气通道。使高温烟气能够通过较多的受热面把热能传递给水,与此同时增加延期的流程,提高烟气流动速度,从而提高烟气的放热系数。大约在19世纪中叶,锅炉开始进入第二个发展方向。首先为了增加受热面,设计时在锅炉圆筒外面多加了几个的圆筒受热面,当然,这些受热面普遍直径偏小。进一步发展到增加圆筒数目、减小圆筒直径,以致以钢管取代圆筒,从而发展成水管锅炉。20世纪初,竖水管锅炉出现,并且慢慢地由直水管的结构发展成为弯水管,有利于对其进行布置,多锅筒锅炉也慢慢发展起来,后来,随着人们对传热的不断研究,锅筒的数量才慢慢减少,这样减少了对流受热面同时也增加了辐射受热面,最终市场上的锅炉以单锅筒和双锅筒为主,到现在也已经研发出了无锅筒锅炉-直流锅炉。并且,蒸汽过热器、省煤器、空气预热器等受热面逐渐地应用于锅炉的正常运行之中,使锅炉设备更趋完善,朝着增大锅炉容量和提高蒸汽参数的目标不断靠近。1.2国内发展现状图1:1997-2017年我国锅炉制造行业专利申请数量变化趋势(单位:个)首先是工业锅炉,自改革开放以来,我国的经济有了全面的发展,尤其是工业经济极为明显,逐步与国际相接轨,近年来工业锅炉制造业进步很快。主要体现在,各个方面的技术如尾气处理,运行安全,自动控制,循环流化床等等有了显著的提高。更重要的是,我国生产的锅炉经济效益也在不断地增长。图1:1997-2017年我国锅炉制造行业专利申请数量变化趋势(单位:个)图2:截至2017年我国锅炉制造行业申请人分布(单位:个)图3:截至2017年我国锅炉制造行业申请类型分布(单位:个)随着中国不断步入现代化,中国的经济实力也在迅速增长,在这之中,锅炉行业的发展也是非常显著的,全国锅炉制造的企业多了将近百分之五十,初步具备了独自生产新产品的能力并且能够不断地更新换代,生产的各种型号的锅炉正在朝着发达国家的水平靠近。图2:截至2017年我国锅炉制造行业申请人分布(单位:个)图3:截至2017年我国锅炉制造行业申请类型分布(单位:个)目前许可证制度是我国锅炉制造行业所普遍应用的制度,虽然这个制度促进了制造企业的发展,并且是整个锅炉行业变得更加规范,生产的锅炉安全性更有保障,但是各个行业的发展却没有齐头并进,仍旧存在着发展不平衡的情况。类似于生产集中度不高的情况还是比较严重。图4:我国工业锅炉主要需求市场分布图4:我国工业锅炉主要需求市场分布图6:2019-2020年5月中国工业锅炉产量当期值(蒸发量吨)图5:2017-2020年5月中国工业锅炉产量根据数据统计:2019年中国工业锅炉产量上下起伏的变化比较大,2019年3月工业锅炉产量为25017.9蒸发量吨,12月为45700.8蒸发量吨。疫情逐渐缓和之后,2020年3月各个锅炉制造厂开始恢复生产,在2020年3月达到最高值,产量为44933蒸发量吨。图6:2019-2020年5月中国工业锅炉产量当期值(蒸发量吨)图5:2017-2020年5月中国工业锅炉产量短时间内,燃煤锅炉在锅炉行业的主导地位不会有太大的变化。但是,随着能源的日趋紧张,煤炭不会一直是工业锅炉的主要燃用材料,更重要的是,煤炭燃烧后会产生大量的有害气体,不仅危害环境同时也会对从事于锅炉行业的工作人员的身体产生危害。近些年来,国际上对于环境保护和能源节约的要求越来越高,我国必然要加快能源结构的转型升级。因此,我认为在未来一段时间内,工业锅炉行业将会朝着,节能,环保的方向发展。同时,不断提高工业锅炉的生产效率也是一个重要的方向。类似于循环流化床等类型的锅炉将会得到快速的发展。除了工业锅炉之外电站锅炉行业也有很好的发展,主要有以下几个方面。行业规模与产能快速提升近几年来,全国用电量迅速增长,迅速增长的用电需求极大地促进了电站锅炉的发展。据分会统计,电站锅炉行业的总资产达到了641亿元,是2001年的5倍左右,不仅在规模上有了极大地发展,电站锅炉的产能也有了很大的提高,据统计,电站锅炉的工业总产值达到450亿元,是2001年的8倍多。电站锅炉产品产量9754.4万千瓦,是2001年1173万千瓦的8倍多。目前世界发电设备年产量有百分之五十左右来自于中国,在全球发电设备净增量上有着极大的贡献,毫不夸张的说,中国是世界上最大的制造电站锅炉的国家。产品升级换代目标全面实现20多年前,我国一些火电机组仍然依赖进口。而到2007年底,我国总装机容量的百分之五十以上的机组等级都在30万千瓦以上,其中还有百分之二十的机组等级在60万千瓦以上。火电的主力机型已经由超临界、超超临界机组取代。到2008年9月底,60万、百万千瓦超临界以及超超临界机组的制总数已经达到186台。这三种几组的数量分别是150,15,21。其中有10台超超临界锅炉已经投入生产运行。不仅如此,中国通过对引进技术的理解,还自主研发了大型循环流化床锅炉。总体来说,中国超临界和超超临界锅炉技术已经走在了世界的前端,彻底地跟上了世界潮流的发展,同时成为全球大型循环流化床锅炉应用最多的国家。参与国际竞争的能力明显增强随着全球化的不断发展,中国在国际上的地位越来越重要,中国的各个行业也势必要参与到国际上的竞争。尤其是锅炉行业近些年来的高速发展,参与到国际竞争的重要性更加凸显。根据数据统计,电站锅炉完成出口交货总值在2007年达到30亿已经打破了历史最高的记录,到2008年的前三季度更是达到了40亿元,增长幅度巨大。还有一些由中国自主研发的锅炉也开始向其他国家出口,例如,60万千瓦的超临界锅炉出口到土耳其、印度和俄罗斯,这证实了中国在电厂锅炉设计和制造方面的水平一直处于世界前列。据中国机电产品进出口商会统计,2007年,共签订30万千瓦燃煤电厂合同31套,60万千瓦燃煤电厂合同15套,总装机容量2000万千瓦,合同总价值150亿美元。2008年上半年,我国境外电力投资和招标项目达到87个,超过半数的项目投资额超过1亿美元,总金额达229亿美元。新签约的电力装备出口合同将超过去年,大容量燃煤电站已经成为中国锅炉行业实现“走出去”目标的领头羊。行业预期效益与高速发展未实现同步增长虽然电站锅炉行业发展迅速但是经济效益并没有太大的增长。也就是说,在行业规模与制造能力都在快速增长的情况下,电站锅炉的经济效益却因为原材料,成本,分包外协量增加等诸多原因并没有跟得上规模的快速发展。据数据统计,中国电站锅炉行业从2002年摆脱亏本的状态开始盈利,到了2004年,由于电站锅炉行业规模快速扩大并且生产能力迅速提高,整个行业的盈利成跨越式增长,到2006年盈利达到历史最高水平,但在之后几年利润却在不断减少。因此,虽然整个行业发展极为迅速,但我们对行业的发展仍然有些担忧,只有规模和生产能力的快速发展是远远不够的,经济效益跟不上很有可能导致整个行业发展的倒退。2.锅炉技术2.1节能降耗技术随着时代潮流的推进,当前世界经济的发展也有了更高的要求,最突出的就是对环境的保护要求有了明显的提高,在经济的发展同时还应该遵循可持续发展的理念,重视经济发展对环境的影响。目前,由于各国工业的迅猛发展,各国对能源的开采量越来越大,工业生产对周围的环境已经造成了许多不良的影响。为了减轻工业生产对环境带来的危害,必须对工业生产的整体流程进行优化。根据数据统计,在整个工业能耗中占有重要比例的就是电厂锅炉。因此,对中国电站锅炉行业推行行之有效的节能降耗手段成为了重中之重。虽然我国已经对一些电厂锅炉的整体生产过程采取了降耗技术,但实际上,在实施过程中仍然存在许多问题,导致降耗措施无法达到预期的要求。因此,解决这些问题从而使降耗措施达到预期目标也成为了经济发展过程中非常重要的一项内容,这对锅炉行业以后的发展也有着重要的意义。目前我国在锅炉行业中实施的降耗措施主要有以下几个方面,采用新型的耐火材料与优质保温材料可以有效地提高锅炉的热效率,这为后续的节能提供了有效的保障。同时,为了能使燃烧室内煤炭充分完全燃烧还对锅炉使用了优秀的隔热材料。通过设立“节煤器”等设备,还可对煤炭燃烧的热量进行回收,提升锅炉整体的燃烧效率,达到综合减排的有效目标。在电站锅炉行业想要进行节能处理首先做要的就是对其运行过程进行整体分析,并对各个环节进行能耗分析,找出可以实现节能的技术或者环节。例如风机作为锅炉运行中重要的部件,通过分析之后也可以进行有效地节能处理,其功能主要在于提高锅炉运行时的效率,但其缺点就是能耗大,是锅炉动力设备中有待改进的一项。因此,如果能够成功地使风机达到节能的目标,使其优化升级,那将明显提高能源利用的效率。需要注意的是,即使对锅炉运行中的某个环节进行优化改造也不能或尽量避免对锅炉运行的影响,只有这样采取的节能手段才是有效的。如对叶轮的整体形状以及工作原理进行改进,有效的实现节能与减耗目标。虽然我国在不断推行节能技术,但是随着社会的发展,我国的整体用电量也会不断提升,这也就意味着对电力企业的发电量要求越来越高并且在锅炉使用过程当中需要乘载的负荷也随之增加。诸如送风机、引风机、风扇等等锅炉的辅助设备在过高的电力负荷下工作往往会产生很多不良影响,很有可能导致锅炉无法正常运行。因此,为了避免此类现象的发生,使二者可以有效共存,需要对其整体实施变频调速技术。如调整挡板的开合程度,改变风力大小,让电机自身的能耗与磨损有效降低。此外,变频技术还可使锅炉内的热水蒸气以及热能有效减少,降低流失,减少了锅炉的热损失。保证锅炉内的温度维持在有效的额定温度之间,与外界的冷空气有效隔离,保证自身的燃料可以充分燃烧。同时,在整体的应用过程当中,通过合理有效的方式,使“电能”与“煤炭”二者进行有效融合,对“电动机”、“送风机”等设备形成闭环能量控制系统。图7:生物质颗粒气化炉及锅炉系统带控制点流程图2.2生物质气化燃烧技术图7:生物质颗粒气化炉及锅炉系统带控制点流程图生物质属于可再生能源,同时也是一种可以应用于工业中的清洁能源,由于当前严重的环境污染问题与常用能源的大量消耗,它在社会工、农业生产中扮演重要角色。生物质能属于可再生能源,燃烧后只产生少量的硫氧化物和氮氧化物,最重要的是生产生物质能与燃烧生物质能所需要的二氧化碳几乎是一样的,因此它的燃烧几乎是二氧化碳零排放,对于缓解温室效应有很好的效果。生物质能在全球的储量也是十分可观的仅次于煤、石油和天然气。研究并不断完善生物质的气化与燃烧技术,保证气化过程的无焦油、提高能量的转化效率、保证运行过程的安全、自动进料和方便作业,是进一步推广技术应用的关键。生物质气化与燃烧同步,在初步燃烧完毕后,剩余的生物质能进行不完全燃烧,生成一氧化碳,氢气和低分子烃类,这些可燃气也被称为生物质气。2.3循环流化床燃烧技术循环流化床技术是近些年来出现的,低污染,高效率的燃煤锅炉燃烧技术,并且随着经济的发展会越来越受到重视。图8所示为循环流化床锅炉工作原理简图。循环流化床锅炉冷态起动时,床料被由布风板下进入的具有一定温度的高压一次风所加热和流态化,形成流化床,并被点火装置继续加热至燃料着火的温度。由燃料制备系统破碎到一定粒度的煤和脱硫剂-石灰石经给料机送入炉内后即可着火燃烧和进行脱硫反应。燃料燃烧放出的热量用来加热包括烟气和固体物料在内的床层,以辐射和对流换热的方式向周围的水冷壁放热。被冷却到-定温度的烟气和固体物料经炉膛出口进入气固分离器进行分离,固体物料被分离出来,并通过返料装置送回炉膛下部密相区,与床料和新燃料混合,继续完成燃烧和脱硫反应;而含有细小飞灰的烟气则进人锅炉尾部烟道,依次加热布置在其中的各受热面,降低到合理的排烟温度后从尾部烟道出口离开锅炉本体,除尘后经引风机、烟囱排大气。燃尽后的灰渣由设置在布风板下的冷渣管排除炉外。循环流化床锅炉在正常运行过程中,新燃料的着火热来自于炉内高温床层的加热,不需要用外来热源加热。由此可见,循环流化床锅炉的炉内工作过程主要包括流化床的形成、燃料的燃烧、脱硫剂的脱硫反应、炉内传热、气固分离及固体物料返回炉内等几个阶段。其中,气固分离及固体物料返回密相区是循环流化床锅炉最核心的阶段,也是循环流化床锅炉区别于鼓泡流化床锅炉乃至其他锅炉的特征标志,循环流化床锅炉也就因此而得名。气固分离效果及固体物料返回量与炉内物料质量浓度有关,而物料质量浓度又直接影响炉内换热,即固体物料返回量越多,意味着炉内物料浓度越大,也传热系数直线上升。图8:循环流化床锅炉工作原理简图目前,循环流化床锅炉仍处于发展和完善阶段,已经投运的各种结构的炉型繁多,炉内传热和动力特性差异很大。但归根到底,各种类型循环流化床锅炉的主要区别在于气-固分离的类型、工作温度和是否设置外部换热器等。除了以上提到的,循环流化床锅炉也有尾气处理技术例如脱硫、脱硝、除尘等等。总体来说,随着对于环境保护的要求越来越高,CBF锅炉在未来应该有着很好的发展前景。2.4链条炉排的分层燃烧技术链条炉排炉是典型的前饲式炉子,在整个燃烧过程中,煤在炉排上的位置是不会变动的,即煤与炉排之间无相对运动,燃烧过程中一旦出现异常情况,如煤末被气流吹穿形成“火口”,靠炉排自身运动是无法自行弥补的。
链条炉排炉属单面点火,引燃和燃烧条件比较差,前述的分段送风、设置炉拱和二次风等均是沿炉排长度方向、宽度方向和对炉膛内可燃物燃烧等所采取的改善燃烧条件的行之有效的技术措施。
链条炉排在工作的时候,加入的煤由于重力的作用从原煤斗中降落并且落在向前移动缓慢的链条炉排上,这种输送煤的方式不利于锅炉的燃烧同时还会产生一些负面影响:①煤的本身就会受到较大的垂直压力,与此同时煤闸板在运行时还会不断挤压煤,导致炉排上的煤非常的密集,煤层在通风时无法顺畅通风,通风阻力大,送风机电耗量增加,很有可能每个部分的通风量都不一样,易形成“火口”,使炉膛内过量空气系数增加,漏煤量增加。②煤经过输煤装置卸入原煤斗时,块状煤易向两侧滚动,使炉排上的煤粒分布不均匀,两侧块煤多,中间细煤多。由于两侧块煤多,通风阻力小,易漏人冷空气,使炉膛内过量空气系数不正常地增加,炉膛温度降低,可能会使煤无法完全燃烧。
由于能源结构的影响,我国工业锅炉的主要燃烧的燃料仍然以煤为主,因此,为了避免出现以上的情况,必须保证整个炉排面上各处煤的颗粒大小均匀,并使颗粒最大的那部分煤位于煤层的最下面,即紧靠炉排面:中、小额粒的煤位于煤层中间:颗粒最小的那部分煤在煤层的最上面:煤末悬浮在炉膛空间燃烧。这就是分层燃烧技术。煤的分层燃烧技术主要分为机被分层和风压分层两种方法。
煤的分层燃烧技术是常分层燃烧装置来实现的。分层燃烧装置的工作原理是低将煤成松和控制加煤量,并取消煤闸板:然后通过筛板或气力的作用,将煤按粒度分开,使炉排上的煤层按不同的粒径范围有序地分成两层成三层,有的还将煤末送入炉膛内燃烧。分层燃烧技术的效果是非常显著的,据统计数据,采取分层燃烧后,锅炉出力可提高百分之二十左右;锅炉热效率可提高百分之五至百分之十五。3.锅炉的尾气处理3.1除尘技术从气体中除去或捕集固体或液体微粒的过程称为除尘;用于除尘的装备称为除尘设备。根据当前的科学技术与研究,降低锅炉烟尘污染的方法主要有以下几种:对原煤洗选加工,降低含灰量;改进锅炉的燃烧方式和进行合理的燃烧调节,以减少烟尘中的可燃物、降低烟尘的初始含烟浓度;采用一定高度的烟囱,提高烟囱的烟气速度,通过高空扩散,稀释烟尘浓度;加装高效除尘装置,进行烟气除尘,以降低烟尘排放浓度。根据捕尘的作用力或作用机理,目前国内常用的除尘器有:机械式除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器、电除尘器等四大类。机械式除尘器通常是指利用重力、惯性力、离心力等的作用使颗粒物与气流分离的装置。常见的有:重力除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器、多管旋风除尘器。重力除尘器在锅炉设备中表现为重力沉降室,通过重力作用使尘粒从其气流中沉降分离。其工作原理为:含尘气体从一侧以水平方向的均匀速度V进入沉降室,尘粒以沉降速度V沉下降,运行t时间后,使尘粒沉降于室底。净化后的气体,从另一侧出口排出。其特点是结构简单、耗钢少、投资省、运行维护方便,但占地面积大,除尘效率低。适用于环境空气质量要求不高地区的小型燃煤工业锅炉,也用于多级除尘的初级除尘。也可用于多级除尘的一次除尘。惯性除尘器是一种利用灰尘气流冲击挡板或改变气流方向产生的惯性力将颗粒物质从气流中分离出来的装置。惯性除尘器风速越高,气流方向变化角越大,变化次数越多,净化效率越高,压力损失越大。用于净化密度较大、粒径较大的粉尘颗粒时,除尘效率较高。所以惯性除尘器。因此,惯性除尘器常用于小型工业燃煤锅炉或用于多级除尘中的第一级除尘。旋风除尘器是一种利用旋转气流将灰尘颗粒从气流中分离出来的装置。它具有历史悠久、结构简单、应用广泛、种类繁多等特点。湿式除尘器是一种使含尘烟气与水紧密接触的装置,利用水滴与尘粒的惯性碰撞等功能捕捉尘粒。湿式除尘器能有效去除气流中粒径为0.1-20μm的液体或固体颗粒,也能去除气体污染物,如SO2、CO2、SO3等,结构紧凑它具有结构紧凑、金属耗量少、投资省、除尘效率高、并具有降温和加添加剂处理烟气中SO2的功能。但采用湿式除尘器时要特别注意设备和管道的腐蚀和磨损以及污水和污泥的处理问题,还应防止湿灰堵塞设备以及寒冷季节的防冻等。湿式除尘器的种类很多,常用的有冲击水浴式除尘器、管式水膜除尘器、立式及卧式旋风水膜除尘器等。袋式除尘器是指利用纤维性滤袋捕集烟尘的设备,常用的滤袋材料有无机纤维(如玻璃纤维)、合成纤维(
如涤纶、聚四氟乙烯等)、金属纤维或其他材料。袋式除尘器按气流方向可分为内滤式和外滤式两种,前者是含尘气流先进入袋内,流到滤袋外的烟气为净化烟气,被滤出的尘粒则滞留在滤袋内表面;后者是含尘气流从滤袋外向袋内流动,进人袋内的烟气为净化烟气,被滤出的尘粒则滞留在滤袋外表面。按照清灰方式,可将袋式除尘器分为机械清灰(含人工拍打、高频振荡、机械振打)、反吹(逆气流)清灰、反吹一振动联合清灰、脉冲喷吹清灰、声波清灰等。锅炉除尘常采用机械振打袋式除尘器和脉冲袋式除尘器。电除尘器是指含尘烟气在通过高压电场进行电离的过程中,它是在电场的静电力的驱动下,使粉尘颗粒沉积在集尘电极上,使粉尘颗粒从烟气中分离出来的一种除尘设备。静电除尘器由除尘器本体和电源变压器整流器组成。根据电除尘器除尘部分的不同特点,可分为不同的类型:根据除尘器的电极形式可分为管状电除尘器和板式电除尘器;根据气流方向可分为立式电除尘器和卧式除尘器;根据除尘方法可分为湿式电除尘器和干燥电除尘器。3.2烟气脱硫技术烟气脱硫是指通过化学方法除去烟气中的SO2,SO2遇到氧化钙、氧化镁等时会反应生成硫酸钙、硫酸镁等而被脱除。最经济的脱硫方法就是采用石灰石和生石灰,其主要成分分别为碳酸钙和氧化钙。也有采用熟石灰,即氢氧化钙的。根据脱硫过程及产物是否有水的参与以及脱硫产物的干湿状态将脱硫工艺分为湿法脱硫、半干法脱硫、干法脱硫三类。由于干法脱硫效率低,并且我国在这方面的研究与发展与国外水平差距较大,因此主要介绍湿法及半干法脱硫技术。在湿法烟气脱硫工艺中,采用石灰石浆洗涤烟气的脱硫反应为:湿法脱硫对粒径较大的颗粒有较好的去除效果。目前,对液滴中颗粒的转化路径的研究较多。通过一定的措施,可以在一定程度上减少脱硫浆液的夹带,减少塔出口液滴和颗粒的排放。半干法的脱硫过程主要是气、液、固三相反应,包括物理和化学过程。烟气与脱硫剂之间发生传热,烟气中的SO2扩散到脱硫剂表面,脱硫剂内部发生化学反应。在半干法脱硫,石灰浆主要用作原料。由于低硫煤燃烧后产生的粉煤灰呈强碱性,粉煤灰中的主要物质SiO2和Al2O3在水的存在下溶解,与熟石灰反应形成水化硅酸钙和水化铝。将脱硫剂预先制成浆液通常用消石灰液或碱液。然后用泵送至喷雾吸收塔,被雾化成细小液滴喷入120~130℃的烟气中,边蒸发边与烟气中的SO2反应,直至蒸发完毕,生成干态反应产物,并随烟气进入除尘器被收集下来后,其中一部分再送回制浆系统,另一部分则作为灰渣排放。旋转喷雾干燥法是应用最广的一种半干法烟气脱硫技术。3.3烟气脱氮技术控制锅炉烟气中NOx排放的方法主要有两种:低NOx燃烧系统和烟气脱硝技术。在运行过程中,通过调节和控制锅炉炉膛燃烧区的氧浓度和温度水平,可以有效地降低NOx。为了进一步降低NOx的排放,还可以对剩余的NOx进行烟气脱硝。这两项技术的结合是未来的发展趋势,将使我国的NOx排放水平达到发达国家的控制标准。实际的工业生产中烟气脱氮使用的方法主要分为三种:一是吸收法。此种方法在化工生产领域应用较广,可用物质种类较多。例如,二氧化氮可溶于水并与水发生化学反应,因此,水可以用来吸收二氧化碳。硝酸和氢氧化钠溶液可以用来吸收氮氧化物。在实际应用中,硝酸也可以作为氧化剂,但这种方法需要硝酸的浓度达到一定程度,从而使一氧化氮通过氧化还原反应变成二氧化氮,为吸收创造条件。另外,碱性溶液也可用作吸收剂,实现氧化吸收。实践证明,通过这种方式进行烟气脱氮,烟气的脱氮率会达到一个比较高的水平。二是吸附。一些排量小的、不可持续的硝酸厂已经用这种方法回收硝酸,总体效果是不错的。实际上,氮氧化物净化的具体方法结合实际效果可以分为分子筛法和活性炭法两种,这种方法的应用必然受到多种因素的限制,广泛应用的可能性不大,因为这种方法消耗的吸附剂较多,具有吸附容量小、再生周期短的局限性。三是催化还原。在还原剂的帮助下,使氮氧化物“变回”中的水和气体可以运用于大型锅炉上进行脱氮处理。4.锅炉热效率锅炉热平衡方程式如下Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6单位(kJ/kg)(1)其中Qr——输入锅炉的热量;Q1——锅炉有效利用的热量;Q2——排烟损失消耗的热量;Q3——气体不完全燃烧损失的热量;Q4——固体不完全燃烧损失的热量;Q5——散热损失消耗的热量;Q6——灰渣物理热损失消耗的热量;因此锅炉在生产过程中会有部分热量散失掉,而提高有效利用的热量才是当前锅炉的重要发展方向。锅炉运行时,进入炉膛的燃料不能完全燃烧,未燃烧的可燃组分损失称为锅炉不完全燃烧热损失。炉内燃料燃烧释放的热量不能全部得到有效利用,部分热量被排出炉外的烟气和灰渣带走,部分热量通过炉墙和附件散失。可以看出,运行中的锅炉存在各种热损失。锅炉的热损失主要包含以下几种:1.排烟热损失;2.气体未完全燃烧热损失;3.固体未完全燃烧热损失;4.散热损失;5.灰渣物理热损失。因此,在锅炉设计时,如何降低锅炉的这些热损失是相当重要的,需要合理地设计锅炉的整体结构,从而提高锅炉的热效率。5.工业锅炉发展中的问题5.1热效率较低目前我国设计的燃煤锅炉热效率在75%左右,但是当锅炉投入实际生产运行时,由于运行环境的影响,过量空气系数过大等情况,实际的锅炉热效率只有百分之六十多,而相同类型锅炉在先进国家的热效率高达百分之八十以上,差距仍然较大。而且随着时间的推移锅炉的热效率还会不断降低,但锅炉技术先进的国家制造的锅炉热效率的降低速率还会比我们慢一些。在锅炉运行中,热效率一直都是锅炉设计的一个重要参数,因此,提高锅炉的热效率也是锅炉在设计中需要重视的问题。5.2污染物排放物偏高我国的能源结构是传统型,煤炭在我国的能源结构中占有很大的比例,因此中国当前使用数量最多的依旧是燃煤锅炉。而我国工业锅炉数量大(2001年全国在用的锅炉约53万台,其中绝大部分为工业锅炉)、分布面广、燃烧效率低、烟囱低,而且主要燃料为原煤,燃烧耗煤量约占全国产煤量的三分之一,由此而造成的烟尘污染相当严重。煤的燃烧还会产生大量二氧化硫,氮氧化物等有害气体,极大地污染了环境。5.3燃烧设备、辅机及自控水平低近几年来我国锅炉虽然发展会快,产品的更新换代也比较及时,但是主要的研究重心都在于锅炉的本体结构上,对于燃烧设备的研究与创新比较少,以至于到目前为止,我国大部分锅炉运行时的燃烧设备还是从国外进口的。因此,我国在锅炉燃烧设备的研究与开发上与先进国家相比还有很大的差距。我国锅炉热效率无法增长很大程度上是因为燃烧设备方面研究的落后。同时,我国当前锅炉的运行只有机械运行的程度,智能控制与监控在锅炉行业的运用还是比较少。智能控制技术不仅能够实时控制与监督锅炉的运行,还可以有效降低二氧化碳的排放,并在很大程度上可以提高锅炉设备的安全性。中国在自动控制和自动监测等方面和先进国家相比仍存在差距。5.4创新能力较低我国当前锅炉行业涉及到的企业很多,但是各个企业的发展水平不同,经常会出现在某一方面有短板的情况,而且自主创新的能力较低,很多技术都是在国外的技术引进后才进行研究的,往往锅炉的生产制造水平无法满足工业发展的需求。企业一般注重于锅炉的生产效率很少会将资金投入于锅炉新技术的研究与开发。这些情况极大地阻碍了中国锅炉技术的创新同时也会逐步降低锅炉生产所带来的经济效益。6.未来发展趋势6.1专业化生产会日益加强我国经济在不断发展的同时,经济结构也在发生变化,由于目前企业国际化现象越来越普遍锅炉行业首当其冲,其所涉及的企业都在逐渐改变经营模式,借这个机会将会有很多技术服务型企业出现,使我国的工业锅炉生产行业更加全面,更加专业化,同时还能促进我国锅炉的自主创新能力。6.2燃煤锅炉向大容量发展目前,燃煤锅炉中高效并且洁净的燃烧技术应该是循环流化床,在未来锅炉行业的发展中循环流化床锅炉应该是主要方向,因此,循环流化床锅炉的发展在很大的程度上能够代表未来锅炉行业的发展方向。虽然循环流化床锅炉确实能够较少排放并且燃尽率高等优势,但同样的,建设循环流化床的锅炉房耗资也是巨大的,平时的运行维护,事故发生后的处理,整体的耗电量等等决定了
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