印染有限公司锅炉系统节能环保专项技术改造项目可行性研究报告(编辑修改稿)

印染有限公司锅炉系统节能环保专项技术改造项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

气，但所占能耗比重有限。 从每个企业单体来说能源消耗不大，但从行业整体来讲，由于企业数量多，行业整体能耗总量较大。 2020 年上半年，全国万元工业增加值能耗下降了 %，而纺织 仅下降了 %。 印染行业生产过程中的产污强度还在增加， 上世纪 90年代生产万米印染布产生的 COD 不到 200 公斤，现在不少企业达到了600 公斤。 纺织印染节能减排面临越来越严峻的 形势。 中国纺织工业协会 正 在各类分行业中开展节能、降耗、减轻环境负担为目的各项工作。 努力降低每万元的能耗、水耗以及原材料的消耗，实现清洁生产，实施循环经济，以达到资源节约和环境友好的目的，从而推进我国建设节约型社会工作的深入开展。 锅炉节能 燃煤工业锅炉是我国工业生产的重要设备之一，也是我国煤炭消耗大户。 2020 年全国在用工业锅炉保有量约为 万台、 179 万蒸吨 /小时，其中热水锅炉约占 40%，蒸汽锅炉约 60%，其中燃煤锅炉占工业锅炉总容量的 80%～ 85%。 我国在用工业锅炉单台平均容量为 蒸吨 /小时，其中 2～ 10 蒸吨 /小时的锅炉占 75%。 我国 燃煤工业锅炉平均运行 热 效率 为 60%～ 65%，比国际先进水平低 15～ 20 个百分点 ，每年共消耗煤炭约 4 亿吨，约占全国煤炭消费总量的 1/5。 总节煤潜力约 7000万吨 /年。 我国燃煤工业锅炉改造的总体目标是：到“十一五”末期，燃煤工业锅炉效率平均提高 5 个百分点，节煤 2500 万吨。 采用系统配套技术，对在用燃烧锅炉房进行系统改造，重点解决现有容量 4～ 20 蒸吨 /小时锅炉能效低、运行管理水平差、污染严重等问题。 采用先进锅炉房系统（含锅炉主机、辅机、烟气净化、控制系统等， 要求 锅炉运行效率大于 76%、辅机与主机良好匹配、锅炉运行实现自动控制、各项污染物排放满足国家标准），更新替代容量 2～ 10 蒸吨 /小时的原有锅炉，重点针对到期应自然更换的、由于燃料结构调整的或锅炉容量扩容更换的锅炉，解决此类小锅炉的升级换代问题，提高新进入市场锅炉的技术水平。 企业锅炉运行现状 海丰印染公司现 生产用饱和蒸汽由三台 10t/h 锅炉提供。 三台锅炉布臵在企业锅炉车间。 锅炉用煤通过人工小车由煤场拉至锅炉上煤斗，由上煤斗送入锅炉参加燃烧。 锅炉燃料燃烧后的炉渣在炉排后端落入地下渣坑，由链条除渣机将渣坑水封中 的湿渣输送至锅炉旁侧，炉渣人工装车定期外运。 两台锅炉燃烧后产生的烟气经省煤汽换热降温后进入陶瓷多管除尘器净化后，由引风机经烟道送入烟囱高空排放。 另一台锅炉燃烧后产生的烟气经省煤器换热降温后，进入水膜式除尘器净化后由引风机经烟道送入烟囱高空排放。 软化水由水泵从软化水箱分别送至锅炉汽包内，锅炉生产出的蒸汽分别送至气缸间，通过分汽缸将蒸汽分别送至生产工艺过程中用汽接点。 另外企业还有三台导油炉，其中两台为 300 万 Kcal/h，一台为 160万 Kcal/h。 现六台炉燃煤为抚顺洗粒煤，燃煤低热发热值为 25080KJ（ 6000kcal/kg）。 现在六台炉年耗煤总量约 55812 吨 /年，年运行时间为7920 小时，每天平均耗煤量约为 吨 /天（ 24 小时）。 锅炉、导油炉的引风机、鼓风机未设变频装臵。 引风机配电机功率为 55KW。 鼓风机配电机功率为 15KW。 锅炉炉排上燃煤前段火焰较高，中后段火焰较低，整个炉排上燃煤燃烧不均匀。 锅炉外排渣中含有大量未燃尽的焦炭状炭粒。 综上所述，三台锅炉 、三台导油炉 主要存在以下问题 （ 参见 图 1 锅 炉热平衡图 ）： （ 1） 锅炉热效率低于锅炉设计热效率， 主要 原因： ① 锅炉给水处理达不到锅炉设计给水标准（ GB15762020） ， 换热部分管束内壁结垢，热阻增加，传热效率下降。 ② 锅炉炉排上燃煤燃烧不均，炉排前段火焰较高，燃烧成份主要是来自燃煤中的挥发分部分，而占燃煤质量 90%以上的焦炭部分火焰较低，燃烧不充分，炉内辐射传热效果较差，炉排后段焦炭层温度较低。 不利于其燃烧，最终造成固体不完全燃烧热损失 Q4 增大，大量未燃尽的焦炭成份随炉渣一起排出炉外。 ③ 锅炉本体受热面积中，辐射为 ， 对流为 204 m2，省煤器174m2。 从上数据中可知省煤器的换热面积在总的换热面积中占有较大比例，锅炉所用省煤器回收 部分热能，但锅炉排烟温度仍然大于 150℃，排烟热损失 Q2 较大。 ④ 由于锅炉下布风供风形式造成链条炉排上小颗粒燃煤沸腾，部分小颗粒燃煤从链条炉排风隙中落入渣坑中，造成固体末完全燃烧热损失 Q4 增大。 固体未完全燃烧热损失（ ）灰渣物理热损失（ ）散热损失（ ）排烟热损失（ ）气体未完全燃烧热损失（ ）锅炉有效利用的热量（ ）输入锅炉的热量（ ）1 链 条炉排 2 炉 膛 3 水冷壁 4 下 降管 5 锅 筒 6 凝渣管 7 过 热器 8 省 煤器 9 空气预热器 10 烟 囱 11 预 热空气的循环热流、大大η = △ η = η η =≤ 图 1锅炉热平衡图 综上分析，造成锅炉系统热效率降低的主要原因是固体燃烧热损失Q4 和排烟热损 Q2 较大。 影响气体未完燃烧和固体未完全燃烧热损失的主要因素有燃料性质、燃烧方式炉排结构、炉膛过量空气系数、炉内温度和炉内空气动力工况等。 （ 2） 鼓、引风机未设 有变频装臵，炉膛内微负压燃烧状态靠人工截流阀门调节。 所以不能保证炉膛内燃料燃烧所需的最匹配氧气量。 因为送入炉膛内的氧气来自空气中体积流量 21%的氧气量，而体积流量占79%的氮气在整个燃烧过程中是无用的，受热后体积成倍膨胀吸收了大量有效热量同时增加引风机的轴功率，消耗了大量电能，所以必须对送入锅炉内的空气量进行有效控制。 保证其值与燃煤燃烧时所需要最佳匹配的氧气量一致。 （ 3） 目前，该锅炉房共有 3 台 10 吨 /时蒸汽锅炉和两台为 300 万 Kcal/h，一台为 160 万 Kcal/h 导油炉，上述六台炉各有一套继电器控制系统。 鼓风机、引风机、补水泵采用工频配电控制，炉排采用电磁调速电机拖动。 鼓风量、引风量的调节采用改变电动风门的开度来实现；锅炉汽包液位采用液位调节器控制。 现有控制系统对炉膛负压力、排烟温度、补水温度、鼓风温度等，具有检测显示功能但仪表已经失效，同时没有参加系统自动控制。 使得燃煤燃烧不充分、能耗高、工人劳动强度大。 因此，对锅炉的鼓风机、引风机、炉排电机等进行自动化控制改造。 综上所述，企业的锅炉改造势在必行。 4 生产纲领与节能、环保效益 生产纲领 本项目主要是节能环保专项改造，企业现有 5000 万米印染生产能力不变。 节能效益 1）锅炉系统原始参数 • 系统无空气预热器，排烟温度大于 160℃。 • 锅炉燃煤煤种：抚顺洗粒 • 燃煤低热发热值： Qdar=6000kcal/kg • 锅炉耗煤量： 7047kg/h • 锅炉运行时间： 7920 小时 /年 2）锅炉系统改造内容 本项目 采用燃煤热解气化湍流燃烧节能新技术 ， 主要改造内容为： 锅炉排烟系统增设高效旋流余热回收装臵 ； 锅炉炉膛内增设气化湍流燃 烧装臵布风，并与新风系统形成二次送风系统； 锅炉采用风煤比自寻优自控系统。 3） 节能量 计算 现对厂内六台锅炉平均参数进行 计算。 ① 锅炉年 节 煤量 • B=55812t/年 • 综合节煤率： 22% • 年节煤量： BJ=55812t/年 22%=， 折标煤 t/年 ② 锅炉配风系统年 节 电量 电力需用系数按 计算。 D=（ 55+15） KW 7920h 6（台） =2827440 KW〃 h 节电率： 30% 年节电量： 2827440 KW〃 h 30%=848232 KW〃 h，折标煤 吨 ③节能总量 年节能总量 =+= 吨 环保效益 环 保效益主要是 SO2减排量。 1）节煤减少 SO2排放量 年节煤量： BJ= 燃煤含全硫量 ： % 年减少二氧化硫排放量 ： QSO2 =molg molg/32 /64 BJ %=2）固硫减少 SO2排放量 项目实施后年耗煤量 ： BH=BZ－ BJ=55812－ =固硫率 ： 20% 年减少二氧化硫排放量： QSO2=molg molg/32 /64 BH % 20%=3）脱硫系统减少 SO2排 放量 脱硫效率为 95% 减少 SO2总量 Q 总 =16 % 100 55812=二氧化硫吸收量 ： QSO2= （ Q 总 Q1 Q2） 95%=（ ） 95%=360t/年 4）减少 SO2总量 减少 SO2 总量 =节煤减少 SO2 排放量 +固硫减少 SO2 排放量 +吸收SO2排放量 =++360t/年 =5 主要原材料消耗 实现 5000 万米印染生产能力，需用坯布 5250 万米，染料 200 吨，均在国内市场采 购。 6 节能、环保工艺 改造 方案与设备 原始参数 序号 项 目 单位 数值 备注 1 锅炉耗煤量 t/h 单台，均值 2 锅炉耗电量 Kwh 471240 单台，均值 3 锅炉烟气量 m3/h 32020 单台，均值 4 排烟温度 ℃ 160 5 SO2排放量 mg/Nm3 953 主要设计依据 ① 厂家提供的原始资料； ② 锅炉厂提供的锅炉本体资料 ； ③《锅炉房设计手册》 ； ④《锅炉房设计规范》 GB5004192； ⑤《锅炉大气污染物排放标准 》 GB1327191。 主要设计指标 序号 项 目 单位 数值 备注 1 锅炉耗煤量 t/h 单台，均值 2 锅炉耗电量 Kwh 329868 单台，均值 3 锅炉烟气量 m3/h 29100 单台，均值 4 排烟温度 ℃ 90 5 SO2排放量 mg/Nm3 544 6 脱硫率 % 85 工艺 改造 方案 节能工艺 改造 方案 本方案 将采用三项节能改造技术。 1） 加湿气化湍流燃烧技术。 2）旋流高效热能回收技术。 3） 采用锅炉燃煤风煤比自寻优监测控制技术。 以下对 各项技术具体描述。 1） 气化湍流燃烧技术方案 （ 1）技术方案描述 本技术方案工艺流程图参见（图一）。 在锅炉炉膛前端两侧设有专用的锅炉气化混风装臵，送入的混合气化剂形成横向气流组织结构。 使炉排上燃煤热解气化生成大量的一氧化碳、甲烷等可燃气体在炉内进行燃烧。 气化剂形成的横向气流，使燃烧火焰产生湍流扰动作用，横向进入炉膛的气化剂气体所行成的射流不断卷吸火焰上部的可燃气体，燃烧火焰前沿被脉动撕碎，使燃烧火焰前沿反应区变得很宽，燃烧反应表面得到很大的增加从而激发比层流燃烧强度大几十倍的燃烧强度，可燃物通过这样一个较宽 的燃烧反应区时就被完全燃烧、放出热能。 气化湍流燃烧装臵工艺流程图参见图 2。 1空 气蒸汽混合喷嘴 2冷 渣器 3汽包 4电磁 阀排水口软化水泵图 2气化湍流燃烧装臵工艺流程图 （ 2）气化湍流燃烧技术工作原理 气化湍流燃烧技术就是通过特制混风装臵将蒸汽与空气混合后送入炉膛前端使燃煤在气化剂作用下使燃煤气化升成可燃气后进行燃烧， 同时横向进入炉膛内的气化剂使得燃烧层流火焰产生湍流脉动扰动，火焰峰面发生弯曲形变而形成“褶皱”。 火焰产生“褶皱”后在波峰处气流速度下降，压力升高，向波谷方向压缩，而波谷的流速加快，压力下降 （见图 3）。 图 3气化湍流燃烧原理图 这种火焰波浪褶皱特性在炉膛内将被传递放大，火焰波峰更加突出，而波谷更加下陷，最终导致火焰峰面本身破裂，使气流扰动增强，火焰峰面表面积大大增加，使燃烧火焰前沿反应区变得很亮，燃烧反应表面积增大，使燃烧反应速率比其可燃气体和燃烧产物的混合速度快得多，即火焰折皱到哪里燃烧就到哪里，使具备着火条件的炉内可燃物充分燃尽，放出热能。 通过混风器引入的气化剂气体，除了使得燃烧火焰产生脉动外还有下面四个作用： 燃烧室火焰传播速度炉蕊板烟气扰流速度火焰湍流速度混风器12uu2uu1COCH 44COCHCOCH 4 4COCH汽包 ① 气化剂气体横向进入炉膛后，使不同尺寸组成的 颗粒群形成各种不同周期，振幅和方向的三元脉动随机组合在一起的湍流涡团，这些在气体中的颗粒在不同脉动频率下，同一尺寸的颗粒运动轨道随着气流脉动频率的增加而上下脉动也随着增加，使得各种尺寸的颗粒相互作用而形成湍流扩散具有可燃性的颗粒具备燃烧条件时会二次燃烧，再次放出可燃组分。 没有燃烧性的颗粒会被炉排上新的燃烧层吸附而下落。 ② 燃料煤在燃烧过程中其火焰传热过程中辐射换热占有相当大的比例。 火焰热辐性质主要与介质的吸收和散射能力有关，在燃烧室中辐射介子主要是气相、颗粒相、非发光和发光颗粒。 气化剂气体横向进入炉膛，使燃 烧。