Zijn biomassa-pelletketels milieuvriendelijk?
Toepassingspraktijk van biomassapelletketel
Abstract: De oorspronkelijke kolen-water-slurryketel van een bedrijf werd omgebouwd tot een biomassagestookte ketel vanwege het lage thermische rendement en de onvolledige oplossing van stof, Verontreinigingsproblemen met SO2- en NOx-emissies. Echter, de omzetting werd aanvankelijk voltooid met een aantal problemen veroorzaakt door afzetting van alkalimetaal, zoals een verhoogde rookweerstand, energieverbruik van de geïnduceerde trekventilator, en uitlaatrooktemperatuur. Om deze reden, Er werden verdere maatregelen genomen om extra stalen kraalasvangers en luchtvoorverwarmers te installeren, en om ventilatorfrequentieconversie te introduceren. Tot nu toe draait de biomassapelletketel al een jaar stabiel en met goede resultaten. In aanvulling, het biomassapelletketelsysteem heeft de recycling van afvalwater en slakken gerealiseerd.
Momenteel, De luchtvervuiling in China is zorgwekkend, vooral het probleem van PM2,5-vervuiling heeft steeds meer sociale aandacht getrokken. Sinds zwaveldioxide, stikstofoxiden, vluchtige organische stoffen (VOC's) en andere schadelijke gassen zijn de belangrijkste bronnen van PM2,5-vervuiling, alle grote steden in China hebben een reeks beleidsmaatregelen gelanceerd om het gebruik van kolenketels in stedelijke gebieden te verbieden als een van de maatregelen om zwavel- en stikstofoxiden onder controle te houden.
Het bedrijf gebruikte oorspronkelijk een bepaald type kolen-water-slurryketel om stoom te leveren voor het droogproces, maar omdat de kolen-water-slurrieketel het probleem van de beheersing van zwavel- en stikstofverontreinigende stoffen niet volledig oploste, en de concentratie van de roetuitstoot was veel hoger dan die van de kettingoven, gekoppeld aan de hogere bedrijfskosten van de kolenwatermestketel, het bedrijf besloot uiteindelijk om het om te bouwen tot een biomassagestookte ketel van 8 ton per uur, en om de stoomleveringsactiviteiten van het bedrijf te verzorgen in de vorm van een trustee-operatie. uitbesteding.
In augustus zijn de renovatiewerkzaamheden gestart 2011, en de specifieke renovatiemaatregelen omvatten voornamelijk de vervanging van verbrandingsapparatuur en de aanpassing van de ovenstructuur. De aanpassing van de ovenstructuur is voornamelijk bedoeld voor de kenmerken van het hoge vluchtige gehalte aan biomassabrandstof, het vergroten van de secundaire verbrandingsruimte en het aandeel van de secundaire luchtverdeling, en het toevoegen van een ovenboog. In het bijzonder, de watergekoelde korte voorboog werd gebruikt om het probleem van het verbranden van het voerschot als gevolg van de ontvlambaarheid van biomassa aan te pakken. De gemodificeerde biomassapelletketel voldeed in principe aan de eisen van continue productie van de onderneming.
Echter, Tijdens het proefdraaien van de ketel zijn enkele problemen geconstateerd, zoals asophoping en hoge uitlaattemperatuur, zoals weergegeven in Tabel 1. Om deze reden, verdere wijzigingen werden aangebracht aan de ketel, inclusief de toevoeging van een stalen kogelasreiniger aan de uitlaat van de oven, een luchtvoorverwarmer in het staartkanaal, recycling van afvalwaterslakken, en ventilatorfrequentieconversie. De renovatiewerkzaamheden zijn in september afgerond 2021, en is al meer dan stabiel in bedrijf 1 jaar sindsdien, en is geslaagd voor de beoordeling van schone productie.
2 Controle van de uitstoot van verontreinigende stoffen
<2.1.> Emissies van koolstofzwavel en stikstofoxide
De oorspronkelijke water-kolenmestketel gebruikt nog steeds steenkool als brandstof, en de werkelijke thermische efficiëntie is slechts ongeveer 66%, met een hoge CO2-uitstoot. In aanvulling, de verbrandingstemperatuur van de water-kolen-slurryketel is slechts 100-200 ℃ lager dan die van een kolengestookte kettingketel, en er zijn nog steeds hoge SO2- en NOx-emissies.
De overstap naar biomassapelletketels leidt niet alleen tot nul CO2-uitstoot, maar verlaagt ook het zwavelgehalte in het rookgas verder vanwege het extreem lage zwavelgehalte van biomassabrandstof en het hoge alkalimetaalgehalte in de brandstof, daardoor is het SO2-gehalte in de rookgasemissies extreem laag, alleen 2.86 mg/m3 (standaard staat), dat honderden malen lager is dan het zwavelgehalte in het rookgas van kolenketels, en kan volledig voldoen aan de strengste normen voor de uitstoot van verontreinigende stoffen zonder het gebruik van ontzwavelingsfaciliteiten. Aan de strengste normen voor de uitstoot van verontreinigende stoffen kan volledig worden voldaan zonder enige ontzwavelingsinstallatie.
In aanvulling, de tweetraps verbrandingsmethode in biomassapelletketels maakt de verbrandingstemperatuur laag, de thermische NOx-emissie is dus in principe verwaarloosbaar, waardoor ook de NOx-uitstoot aanzienlijk wordt verminderd.
<2.2 > Asbehandeling
Hoewel kolenwaterslurry meestal wordt voorbehandeld voor asverwijdering, de slakuitstoot uit kolenwatermestketels is nog steeds hoog. Voor biomassapelletketels, hoewel er theoretisch weinig as is, de asuitstoot is nog steeds hoger vanwege de grote hoeveelheid zand en grond in de ingezamelde grondstoffen, wat niet ideaal is voor direct gebruik als kalimeststof.
Daarom, vóór de renovatie van de ketel, alle asresten werden aan extern transport toevertrouwd, wat kostbare en verspilde middelen waren. Na de renovatie, er werd een reeks apparatuur voor het maken van stenen geïntroduceerd om holle stenen te maken van asslakken, afvalwater, kalk en cement in een bepaalde verhouding, waarmee niet alleen het probleem van asslak en afvalwaterzuivering werd opgelost, maar verhoogde ook het voordeel en realiseerde de afvalrecycling van “afval in schatten veranderen”.
<2.3>Recyclage van afvalwater
Afvalwater bestaat hoofdzakelijk uit drie delen. Een deel komt uit het onthardingsproces van ketelvoedingswater, het tweede deel is afkomstig van keteldrainagewater, en het derde deel is afkomstig van het hogetemperatuurcondensaat van de kartonproductiefabriek, waarvan geen enkele ooit in aanmerking is gekomen voor recycling.
Onder hen, behalve het derde deel hogetemperatuurcondensaat, dat zeer schoon is, de eerste twee delen van het gegenereerde effluent zijn zwak alkalisch water, voornamelijk calcium- en magnesiumionzouten, die alleen voor behandeling naar de neutralisatietank zijn gerecirculeerd en vervolgens vóór de renovatie zijn geloosd. Na de renovatie, het geïntroduceerde baksteenproductieproces recycleerde de eerste twee delen van het effluent, het bereiken van het ideale effect van zowel economische als ecologische voordelen. Tafel 2 toont de uitstoot van afgas en slakken voor en na de renovatie.
3 Controle van de afzetting van alkalimetaal
Een van de belangrijkste kenmerken van biomassabrandstoffen is het hoge gehalte aan alkalimetalen, die in het proces van brandstofverbranding in de vorm van chloridezouten de gasfase zullen binnengaan, enz. Bij contact met het oppervlak van de warmtewisselaar, Er zal condensatie optreden en zich uiteindelijk aan het oppervlak van de warmtewisselaarbuis hechten, waardoor asophoping ontstaat.
Bovendien, de reactie met zwaveloxiden zal ook harde afzettingen van sulfaten vormen die moeilijk te verwijderen zijn, vooral in het oververhittergebied bij de uitgang van de oven. De aanwezigheid en continue vorming van alkalimetaalafzettingen zal niet alleen de efficiëntie van de warmteoverdracht van de warmtewisselaar ernstig beïnvloeden, maar verhogen ook de rookgasstroomweerstand of blokkeren zelfs de buizenbundel, resulterend in een verhoogd energieverbruik van de ventilator met geïnduceerde trek, in aanvulling, de afzettingen veroorzaken ook corrosie van de warmtewisselaarbuis .
<3.1> Asreinigingssysteem voor stalen kralen
Om het probleem van de afzetting van alkalimetalen op te lossen, er werd een reinigingssysteem voor stalen kralen toegevoegd aan de warmtewisselaarbundel bij de ovenuitlaat. Dit systeem maakt gebruik van het vacuüm gevormd in de venturi-keel om de stalen kralen van het onderste deel van het staartkanaal naar het bovenste deel te pompen en vervolgens van boven naar beneden om het verwarmingsoppervlak van de staart te reinigen, en is ingesteld om drie keer per dag automatisch de as te verwijderen, wat de thermische efficiëntie van de ketel goed verbetert, bespaart 300 ton standaardsteenkool per jaar, en verlengt effectief de levensduur van de oververhitter.
<3.2>Invertertransformatie van de ventilator met geïnduceerde trek
Ketelgeïnduceerde trekventilator in hoge druk AC-motor bestaat vaak “grote door paarden getrokken auto” fenomeen, in sommige gevallen zelfs als de marge niet erg groot is, maar omdat de ketelbelasting fluctueert, de motor kan de aanpassing niet op tijd volgen, waardoor het energieverbruik van de motor toeneemt. In het bijzonder, de ernstige afzetting van alkalimetaal zal ook de stijging van de stromingsweerstand van de buizenbundel verder vergroten.
Om deze reden, tijdens de latere renovatie van de biomassapelletketel, er werd een frequentieomvormer op de ventilator met geïnduceerde trek van de ketel geplaatst om het luchtvolume van de ventilator met geïnduceerde trek te laten veranderen met de verandering van de ketelbelasting. Na vaststelling van de frequentieomzettingsregeling, de jaarlijkse energiebesparing was meer dan 80,000 kWh dankzij de energiebesparing die wordt bereikt door het aanpassen van het motortoerental. Wanneer de laadsnelheid laag is, de motor- en ventilatorsnelheid worden ook verlaagd, de hoofdapparatuur en de bijbehorende hulpapparatuur zoals lagers zijn minder versleten dan voorheen, de onderhoudscyclus kan worden verlengd, en de levensduur van de apparatuur wordt verlengd.
4 Terugwinning van afvalwarmte
<4.1>Luchtvoorverwarmer toevoegen
Biomassapelletketel net na de transformatie, vanwege de oorspronkelijke kolen-water-slurrieketel is het warmteoverdrachtsgebied niet voldoende, de uitlaattemperatuur is nog steeds zo hoog als 240 ℃, dus in het staartkanaal van de ketel een heatpipe-luchtvoorverwarmer toevoegen om de uitlaattemperatuur tot beneden te verlagen 150 ℃, het ketelrendement nam toe met 6%. Equivalent aan de reductie van zwaveldioxide 20t, roet 12t, kooldioxide 2200t.
<4.2>Condensaatterugwinning bij hoge temperatuur
Er komt waterdamp uit de ketel naar de productielijn in de werkplaats, en condenseert tot schoon water op hoge temperatuur van 60℃ na het voorverwarmen en drogen van de grondstoffen. Omdat het oorspronkelijke systeem niet over een condensaatterugwinningsapparaat beschikte, resulterend in een verspilling van warmte- en waterbronnen, dit deel van het condensaat is na de renovatie teruggewonnen 2011, waardoor de productiekosten aanzienlijk worden verlaagd.
Omdat het teruggewonnen condensaat zeer schoon is, het kan worden gebruikt als voedingswater rechtstreeks in de ketel. Het systeem kan herstellen 35,000 ton hogetemperatuurcondensaat in 1 jaar van exploitatie. Qua condensaattemperatuur 60℃, het is ongeveer 45℃ hoger dan direct voedingswater, wat overeenkomt met een energiebesparing van 6,6×109kJ, gelijk aan 220 ton standaardsteenkool. in aanvulling, het kan direct ongeveer besparen 200,000 yuan aan industriële kraanwaterkosten per jaar.
5 Conclusie en vooruitzichten
In het proces van het omzetten van water-kolenmestketel in biomassa pelletketel, Vervanging van verbrandingsapparatuur en transformatie van de ovenstructuur zijn achtereenvolgens uitgevoerd, en aanvullende systemen zoals stalen kogelasreiniger, luchtvoorverwarmer en condensaatterugwinning op hoge temperatuur zijn geïnstalleerd, en ventilatorfrequentieconversietechnologie is geïntroduceerd. Dusver, De vernieuwde biomassapelletketel draait al ruim een jaar met succes, het bereiken van een win-winsituatie in termen van economische en ecologische voordelen. De specifieke effecten zijn als volgt.
(1) Bijna voorzien 60,000 ton stoom continu voor het bedrijf.
(2) Biomassabrandstof in plaats van steenkool vermindert uiteraard de uitstoot van bodemslakken, vliegas, SO2 en NOx, en realiseert een nul-CO2-uitstoot, en kan voldoen aan de eisen van de relevante emissienormen voor luchtverontreinigende stoffen zonder enige ontzwavelingsfaciliteiten in te stellen.
(3) Het geïntroduceerde baksteenproductieproces maakt het tegelijkertijd recyclen van afvalwater en slakken mogelijk.
(4) Het extra asreinigingssysteem met stalen kogels en de luchtvoorverwarmer verbeteren het thermisch rendement van de ketel aanzienlijk.
(5) De ventilatorfrequentieconversietechnologie heeft een duidelijk energiebesparend effect gehad.
(6) De manier waarop de boiler wordt gehost, zorgt ervoor dat de productielijn van het bedrijf volledig vrij is van een reeks problemen die worden veroorzaakt door de eigen boilerwerking, wat de moeite waard is om te promoten.
