¿Son las calderas de pellets de biomasa respetuosas con el medio ambiente??
Práctica de aplicación de la caldera de pellets de biomasa.
Abstracto: La caldera de lodo de agua y carbón original de una empresa se convirtió en una caldera alimentada por biomasa debido a la baja eficiencia térmica y la solución incompleta del polvo., Problemas de contaminación por emisiones de SO2 y NOx. Sin embargo, La conversión se completó inicialmente con una serie de problemas causados por la deposición de metales alcalinos., como una mayor resistencia a la combustión, Consumo de energía del ventilador de tiro inducido, y temperatura de los humos de escape. Por esta razón, Se tomaron medidas adicionales para instalar captadores de cenizas con cuentas de acero y precalentadores de aire adicionales., e introducir la conversión de frecuencia del ventilador. Hasta el momento la caldera de pellets de biomasa lleva un año funcionando de forma estable con buenos resultados. Además, El sistema de caldera de pellets de biomasa ha realizado el reciclaje de aguas residuales y escorias..
En el presente, La contaminación del aire en China es preocupante., Especialmente el problema de la contaminación por PM2,5 ha atraído cada vez más atención social.. Dado que el dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles (COV) y otros gases nocivos son las principales fuentes de contaminación PM2.5, Todas las principales ciudades de China han puesto en marcha una serie de políticas para prohibir el uso de calderas de carbón en las zonas urbanas como una de las medidas para controlar los óxidos de azufre y nitrógeno..
La empresa utilizó originalmente un determinado tipo de caldera de lodo de agua y carbón para proporcionar vapor para el proceso de secado., pero dado que la caldera de lodo de agua y carbón no resolvió completamente el problema del control de los contaminantes de azufre y nitrógeno, y la concentración de sus emisiones de hollín era mucho mayor que la del horno de cadena, junto con los mayores costos operativos de la caldera de lodo de agua y carbón, la empresa finalmente decidió reconvertirla en una caldera de biomasa de 8t/h, y para proporcionar el negocio de suministro de vapor de la empresa en forma de operación fiduciaria.. subcontratación.
Las obras de renovación comenzaron en agosto. 2011, y las medidas específicas de renovación incluyeron principalmente la sustitución de equipos de combustión y el ajuste de la estructura del horno.. El ajuste de la estructura del horno se debe principalmente a las características del alto contenido volátil del combustible de biomasa., aumentar el espacio de combustión secundaria y la proporción de distribución de aire secundario, y agregando un arco de horno. En particular, El arco frontal corto refrigerado por agua se adoptó para solucionar el problema de quema del deflector de alimentación debido a la inflamabilidad de la biomasa.. La caldera de pellets de biomasa modificada básicamente cumplió con los requisitos de producción continua de la empresa..
Sin embargo, Se encontraron algunos problemas durante la operación de prueba de la caldera., como acumulación de cenizas y alta temperatura de escape, como se muestra en la tabla 1. Por esta razón, Se hicieron más modificaciones a la caldera., incluida la adición de un limpiador de cenizas de bolas de acero en la salida del horno, un precalentador de aire en el conducto de escape, reciclaje de escorias de aguas residuales, y conversión de frecuencia del ventilador. Las obras de modernización finalizaron en septiembre. 2021, y ha estado en funcionamiento estable durante más de 1 año desde entonces, y ha superado la evaluación de producción limpia.
2 Control de emisiones contaminantes
<2.1.> Emisiones de carbono, azufre y óxidos de nitrógeno
La caldera de lodo de agua y carbón original todavía utiliza carbón como combustible., y la eficiencia térmica real es sólo de aproximadamente 66%, con altas emisiones de CO2. Además, La temperatura de combustión de la caldera de lodo de agua y carbón es solo 100-200 ℃ más baja que la de la caldera de cadena de carbón., y todavía hay altas emisiones de SO2 y NOx.
El cambio a calderas de pellets de biomasa no sólo consigue cero emisiones de CO2, pero también reduce aún más el contenido de azufre en los gases de combustión debido al contenido extremadamente bajo de azufre del combustible de biomasa y al alto contenido de metales alcalinos en el combustible., Por lo tanto, el contenido de SO2 en las emisiones de gases de combustión es extremadamente bajo., solo 2.86 mg/m3 (estado estándar), que es cientos de veces menor que el contenido de azufre en los gases de combustión de las calderas de carbón., y puede cumplir plenamente con los estándares de emisión de contaminantes más estrictos sin el uso de instalaciones de desulfuración. Las normas más estrictas sobre emisiones contaminantes se pueden cumplir plenamente sin necesidad de instalaciones de desulfuración..
Además, El método de combustión de dos etapas en las calderas de pellets de biomasa hace que la temperatura de combustión sea baja., por lo que la emisión térmica de NOx es básicamente insignificante, lo que también reduce significativamente las emisiones de NOx.
<2.2 > Tratamiento de cenizas
Aunque la lechada de carbón y agua suele recibir un tratamiento previo para eliminar las cenizas, La descarga de escoria de las calderas de lodo de agua y carbón sigue siendo alta.. Para calderas de pellets de biomasa, aunque en teoría hay poca ceniza, Las emisiones de cenizas son aún mayores debido a la gran cantidad de arena y tierra en la materia prima recolectada., que no es ideal para uso directo como fertilizante potásico.
Por lo tanto, antes de la renovación de la caldera, todos los residuos de cenizas se confiaron al transporte externo, lo cual era costoso y desperdiciaba recursos. Después de la renovación, Se introdujo un conjunto de equipos de fabricación de ladrillos para fabricar ladrillos huecos a partir de escoria de ceniza., aguas residuales, cal y cemento en cierta proporción, que no solo resolvió el problema de la escoria de cenizas y el tratamiento de aguas residuales, pero también aumentó el beneficio y realizó el reciclaje de residuos de “convirtiendo los residuos en tesoros”.
<2.3>Reciclaje de aguas residuales
Las aguas residuales se componen principalmente de tres partes.. Una parte proviene del proceso de ablandamiento del agua de alimentación de la caldera., la segunda parte proviene del agua de drenaje de la caldera, y la tercera parte proviene del condensado de alta temperatura de la planta de producción de cartón., Ninguno de los cuales ha sido considerado para reciclaje antes..
Entre ellos, excepto la tercera parte del condensado de alta temperatura que está muy limpio, las dos primeras partes del efluente generado son agua débilmente alcalina, principalmente sales de iones de calcio y magnesio, que sólo fueron reciclados al tanque de neutralización para su tratamiento y luego descargados antes de la renovación. Después de la renovación, el proceso de fabricación de ladrillos introducido recicló las dos primeras partes del efluente, Lograr el efecto ideal de beneficios tanto económicos como ambientales.. Mesa 2 muestra las emisiones de gases residuales y escorias antes y después de la renovación.
3 Control de deposición de metales alcalinos
Una de las principales características de los combustibles de biomasa es el alto contenido en metales alcalinos., que entrará en la fase gaseosa en el proceso de combustión del combustible en forma de sales de cloruro, etc.. Cuando está en contacto con la superficie del intercambiador de calor., Se producirá condensación y eventualmente se adherirá a la superficie del tubo del intercambiador de calor para formar una acumulación de ceniza..
Además, La reacción con los óxidos de azufre también formará depósitos duros de sulfatos que son difíciles de eliminar., especialmente en el área del sobrecalentador a la salida del horno. La presencia y generación continua de depósitos de metales alcalinos no solo afectará seriamente la eficiencia de transferencia de calor del intercambiador de calor., sino que también aumenta la resistencia al flujo de humos o incluso bloquea el haz de tubos, lo que resulta en un mayor consumo de energía del ventilador de tiro inducido, además, Los depósitos también causarán corrosión en el tubo del intercambiador de calor. .
<3.1> Sistema de limpieza de cenizas de perlas de acero.
Para resolver el problema de la deposición de metales alcalinos., Se agregó un sistema de limpieza de perlas de acero en el haz del intercambiador de calor en la salida del horno.. Este sistema utiliza el vacío formado en la garganta del venturi para bombear las perlas de acero desde la parte inferior del conducto de humos a la parte superior y luego de arriba a abajo para limpiar la superficie de calentamiento de la cola., y está configurado para eliminar automáticamente las cenizas tres veces al día, Lo que mejora bien la eficiencia térmica de la caldera., ahorra 300 toneladas de carbón estándar al año, y extiende efectivamente la vida útil del sobrecalentador.
<3.2>Transformación inversora del ventilador de tiro inducido.
Ventilador de tiro inducido de caldera en alta presión. motor de ca a menudo existe “gran coche tirado por caballos” fenómeno, en algunas ocasiones incluso si el margen no es muy grande, pero debido a las fluctuaciones de carga de la caldera, El motor no puede seguir el ajuste a tiempo., lo que resulta en un mayor consumo de energía del motor. En particular, La importante deposición de metales alcalinos también aumentará aún más el aumento de la resistencia al flujo del haz de tubos..
Por esta razón, durante la posterior renovación de la caldera de pellets de biomasa, Se instaló un convertidor de frecuencia en el ventilador de tiro inducido de la caldera para hacer que el volumen de aire del ventilador de tiro inducido cambie con el cambio de carga de la caldera.. Después de adoptar el reglamento de conversión de frecuencia, El ahorro anual de energía fue de más de 80,000 kWh debido al ahorro energético conseguido ajustando la velocidad del motor. Cuando la tasa de carga es baja, La velocidad del motor y del ventilador también se reduce., El equipo principal y el equipo auxiliar correspondiente, como los cojinetes, están menos desgastados que antes., el ciclo de mantenimiento se puede alargar, y la vida útil del equipo se extiende.
4 Recuperación de calor residual
<4.1>Agregar precalentador de aire
Caldera de pellets de biomasa justo después de la transformación, Debido a que el área de transferencia de calor de la caldera de lodo de carbón y agua original no es suficiente, la temperatura del escape sigue siendo tan alta como 240 ℃, por lo tanto, en el conducto de escape de la caldera agregar un precalentador de aire del tubo de calor para reducir la temperatura de escape por debajo 150 ℃, La eficiencia de la caldera aumentó en 6%. Equivalente a la reducción de dióxido de azufre 20t, hollín 12t, dióxido de carbono 2200t.
<4.2>Recuperación de condensado a alta temperatura
El vapor de agua sale de la caldera a la línea de producción del taller., y se condensa en agua limpia a alta temperatura de 60 ℃ después de precalentar y secar las materias primas. Dado que el sistema original no tenía un dispositivo de recuperación de condensado, lo que resulta en un desperdicio de recursos de calor y agua, Esta parte del condensado se recuperó después de la renovación en 2011, reduciendo significativamente los costos de producción.
Dado que el condensado recuperado está muy limpio., Se puede utilizar como agua de alimentación directamente en la caldera.. El sistema puede recuperarse. 35,000 toneladas de condensado a alta temperatura en 1 año de operación. En términos de temperatura del condensado 60 ℃, es aproximadamente 45 ℃ más alto que el agua de alimentación directa, lo que equivale a un ahorro energético de 6,6×109kJ, equivalente a 220t de carbón estándar. además, puede guardar directamente sobre 200,000 Yuanes del costo del agua del grifo industrial por año..
5 Conclusión y perspectivas
En proceso de transformación de calderas de lodo agua-carbón en biomasa caldera de pellets, Se han realizado sucesivamente la sustitución de equipos de combustión y la transformación de la estructura del horno., y sistemas adicionales como limpiador de cenizas de bolas de acero, Se han instalado precalentador de aire y recuperación de condensado de alta temperatura., y se ha introducido la tecnología de conversión de frecuencia del ventilador. Hasta ahora, El renovado sistema de caldera de pellets de biomasa funciona con éxito desde hace más de un año., Lograr una situación beneficiosa para todos en términos de beneficios económicos y ambientales.. Los efectos específicos son los siguientes..
(1) Proporcionando casi 60,000 toneladas de vapor de forma continua para la empresa.
(2) El combustible de biomasa en lugar del carbón reduce claramente la emisión de escorias de fondo, cenizas volantes, SO2 y NOx, y consigue cero emisiones de CO2, y puede cumplir con los requisitos de las normas pertinentes sobre emisiones de contaminantes atmosféricos sin establecer ninguna instalación de desulfuración..
(3) El proceso de fabricación de ladrillos introducido permite el reciclaje de aguas residuales y escorias al mismo tiempo..
(4) El sistema adicional de limpieza de cenizas con bolas de acero y el precalentador de aire mejoran significativamente la eficiencia térmica de la caldera..
(5) La tecnología de conversión de frecuencia del ventilador ha tenido un evidente efecto de ahorro de energía..
(6) El modo de operación de alojamiento de calderas hace que la línea de producción de la empresa esté completamente libre de una serie de problemas provocados por el funcionamiento de su propia caldera., que vale la pena promocionar.
