As caldeiras a pellets de biomassa são amigas do ambiente?
Prática de aplicação da caldeira de pellets de biomassa
Abstrato: A caldeira original de pasta de carvão e água de uma empresa foi convertida em uma caldeira a biomassa devido à baixa eficiência térmica e solução incompleta de poeira, Problemas de poluição por emissão de SO2 e NOx. No entanto, a conversão foi inicialmente concluída com uma série de problemas causados pela deposição de metais alcalinos, como maior resistência à combustão, consumo de energia do ventilador de tiragem induzida, e temperatura da fumaça de exaustão. Por esta razão, outras medidas foram tomadas para instalar removedores de cinzas de contas de aço adicionais e pré-aquecedores de ar, e para introduzir a conversão de frequência do ventilador. Até agora, a caldeira de pellets de biomassa tem operado de forma estável por um ano com bons resultados. Além disso, o sistema de caldeira de pellets de biomassa realizou a reciclagem de águas residuais e escórias.
Atualmente, a poluição do ar na China é preocupante, especialmente o problema da poluição PM2.5 atraiu cada vez mais atenção social. Como o dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, Compostos orgânicos voláteis (VOCs) e outros gases nocivos são as principais fontes de poluição PM2.5, todas as grandes cidades da China lançaram uma série de políticas para proibir o uso de caldeiras a carvão em áreas urbanas como uma das medidas para controlar os óxidos de enxofre e nitrogênio.
A empresa originalmente usava um certo tipo de caldeira de polpa de água e carvão para fornecer vapor para o processo de secagem, mas como a caldeira de polpa de água e carvão não resolveu completamente o problema do controle de poluentes de enxofre e nitrogênio, e a concentração de suas emissões de fuligem era muito maior do que a do forno de corrente, juntamente com os custos operacionais mais altos da caldeira de polpa de água e carvão, a empresa finalmente decidiu convertê-la em uma caldeira de biomassa de 8t/h, e fornecer o negócio de fornecimento de vapor da empresa na forma de uma operação fiduciária. terceirização.
As obras de reforma começaram em agosto 2011, e as medidas específicas de renovação incluíram principalmente a substituição de equipamentos de combustão e o ajuste da estrutura do forno. O ajuste da estrutura do forno é principalmente para as características de alto teor volátil de combustível de biomassa, aumentando o espaço de combustão secundária e a proporção de distribuição de ar secundário, e adicionando um arco de forno. Em particular, o arco frontal curto refrigerado a água foi adotado para resolver o problema de queima do defletor de alimentação devido à inflamabilidade da biomassa. A caldeira de pellets de biomassa modificada basicamente atendeu aos requisitos de produção contínua da empresa.
No entanto, alguns problemas foram encontrados durante a operação experimental da caldeira, como acúmulo de cinzas e alta temperatura de exaustão, como mostrado na tabela 1. Por esta razão, mais modificações foram feitas para a caldeira, incluindo a adição de um limpador de cinzas de bola de aço na saída do forno, um pré-aquecedor de ar na chaminé, reciclagem de escória de águas residuais, e conversão de frequência do ventilador. O trabalho de retrofit foi concluído em setembro 2021, e está em operação estável há mais de 1 ano desde então, e passou na avaliação de produção limpa.
2 Controle de emissão de poluentes
<2.1.> Emissões de enxofre de carbono e óxido de nitrogênio
A caldeira original de polpa de água e carvão ainda usa carvão como combustível, e a eficiência térmica real é apenas cerca de 66%, com altas emissões de CO2. Além disso, a temperatura de combustão da caldeira de pasta de carvão de água é apenas 100-200 ℃ menor do que a da caldeira de corrente a carvão, e ainda há altas emissões de SO2 e NOx.
A mudança para caldeiras de pellets de biomassa não só atinge zero emissões de CO2, mas também reduz ainda mais o teor de enxofre no gás de combustão devido ao teor extremamente baixo de enxofre do combustível de biomassa e ao alto teor de metal alcalino no combustível, assim, o teor de SO2 nas emissões de gases de combustão é extremamente baixo, só 2.86 mg/m3 (estado padrão), que é centenas de vezes menor que o teor de enxofre no gás de combustão de caldeiras a carvão, e pode atender totalmente aos mais rigorosos padrões de emissão de poluentes sem o uso de instalações de dessulfurização. Os mais rigorosos padrões de emissão de poluentes podem ser totalmente atendidos sem nenhuma instalação de dessulfuração.
Além disso, o método de combustão de dois estágios em caldeiras de pellets de biomassa torna a temperatura de combustão baixa, então a emissão térmica de NOx é basicamente insignificante, o que também reduz significativamente a emissão de NOx.
<2.2 > Tratamento de cinzas
Embora a pasta de carvão-água seja geralmente pré-tratada para remoção de cinzas, a descarga de escória de caldeiras de polpa de carvão-água ainda é alta. Para caldeiras de pellets de biomassa, embora teoricamente haja pouca cinza, as emissões de cinzas ainda são maiores devido à grande quantidade de areia e solo na matéria-prima coletada, que não é ideal para uso direto como fertilizante potássico.
Portanto, antes da renovação da caldeira, todos os resíduos de cinzas foram confiados ao transporte externo, que era caro e recursos desperdiçados. Após a reforma, um conjunto de equipamentos de fabricação de tijolos foi introduzido para fazer tijolos ocos de escória de cinzas, águas residuais, cal e cimento em uma certa proporção, que não só resolveu o problema da escória de cinzas e tratamento de águas residuais, mas também aumentou o benefício e percebeu a reciclagem de resíduos de “transformando lixo em tesouro”.
<2.3>Reciclagem de águas residuais
As águas residuais são compostas principalmente por três partes. Uma parte vem do processo de amolecimento da água de alimentação da caldeira, a segunda parte vem da água de drenagem da caldeira, e a terceira parte vem do condensado de alta temperatura da fábrica de produção de embalagens cartonadas, nenhum dos quais foi considerado para reciclagem antes.
Entre eles, exceto a terceira parte do condensado de alta temperatura que é muito limpo, as duas primeiras partes do efluente gerado são água fracamente alcalina, principalmente sais de íons de cálcio e magnésio, que foram apenas reciclados para o tanque de neutralização para tratamento e depois descarregados antes da renovação. Após a reforma, o processo de fabricação de tijolos introduzido reciclou as duas primeiras partes do efluente, alcançando o efeito ideal de benefícios econômicos e ambientais. Mesa 2 mostra as emissões de gases residuais e escória antes e depois da renovação.
3 Controle de deposição de metais alcalinos
Uma das principais características dos combustíveis de biomassa é o alto teor de metais alcalinos, que entrará na fase gasosa no processo de combustão do combustível na forma de sais de cloreto, etc. Quando em contato com a superfície do trocador de calor, condensação ocorrerá e eventualmente aderirá à superfície do tubo do trocador de calor para formar acúmulo de cinzas.
Além disso, a reação com óxidos de enxofre também formará depósitos duros de sulfatos que são difíceis de remover, especialmente na área do superaquecedor na saída do forno. A presença e a geração contínua de depósitos de metais alcalinos não afetarão seriamente apenas a eficiência da transferência de calor do trocador de calor, mas também aumentar a resistência ao fluxo de combustão ou até mesmo bloquear o feixe de tubos, resultando em maior consumo de energia do ventilador de tiragem induzida, além do que, além do mais, os depósitos também causarão corrosão do tubo do trocador de calor .
<3.1> Sistema de limpeza de cinzas de contas de aço
A fim de resolver o problema da deposição de metais alcalinos, foi adicionado um sistema de limpeza de filetes de aço no feixe do trocador de calor na saída do forno. Este sistema usa o vácuo formado na garganta do venturi para bombear os grânulos de aço da parte inferior da chaminé para a parte superior e depois de cima para baixo para limpar a superfície de aquecimento da cauda, e está configurado para remover cinzas automaticamente três vezes ao dia, o que melhora bem a eficiência térmica da caldeira, economiza 300 t de carvão padrão por ano, e efetivamente estende a vida útil do superaquecedor.
<3.2>Transformação do inversor do ventilador de tiragem induzida
Ventilador de tiragem induzida da caldeira na alta pressão motor ac muitas vezes existe “grande carro puxado a cavalo” fenômeno, em algumas ocasiões, mesmo que a margem não seja muito grande, mas porque as flutuações de carga da caldeira, o motor não pode seguir o ajuste no tempo, resultando em maior consumo de energia do motor. Em particular, a deposição grave de metal alcalino também aumentará ainda mais o aumento da resistência ao fluxo do feixe de tubos.
Por esta razão, durante a posterior renovação da caldeira de pellets de biomassa, um conversor de frequência foi ajustado no ventilador de tiragem induzida da caldeira para fazer com que o volume de ar do ventilador de tiragem induzida mude com a mudança da carga da caldeira. Depois de adotar o regulamento de conversão de frequência, a economia anual de energia foi superior a 80,000 kWh devido à economia de energia obtida ao ajustar a velocidade do motor. Quando a taxa de carga é baixa, a velocidade do motor e do ventilador também é reduzida, o equipamento principal e o equipamento auxiliar correspondente, como rolamentos, estão menos desgastados do que antes, o ciclo de manutenção pode ser prolongado, e a vida útil do equipamento é estendida.
4 Recuperação de calor residual
<4.1>Adicionar pré-aquecedor de ar
Caldeira de pellets de biomassa logo após a transformação, devido à área de transferência de calor da caldeira de pasta de água de carvão original não é suficiente, a temperatura de exaustão ainda é tão alta quanto 240 ℃, então na chaminé da caldeira para adicionar um pré-aquecedor de ar de tubo de calor para reduzir a temperatura de exaustão para abaixo 150 ℃, a eficiência da caldeira aumentou em 6%. Equivalente à redução de dióxido de enxofre 20t, fuligem 12t, dióxido de carbono 2200t.
<4.2>Recuperação de condensado de alta temperatura
O vapor de água sai da caldeira para a linha de produção da oficina, e condensa em água limpa de alta temperatura de 60 ℃ após pré-aquecer e secar as matérias-primas. Como o sistema original não tinha um dispositivo de recuperação de condensado, resultando em um desperdício de calor e recursos hídricos, essa parte do condensado foi recuperada após a reforma em 2011, reduzindo significativamente os custos de produção.
Como o condensado recuperado é muito limpo, pode ser usado como água de alimentação diretamente na caldeira. O sistema pode recuperar 35,000 toneladas de condensado de alta temperatura em 1 ano de operação. Em termos de temperatura do condensado 60℃, é cerca de 45 ℃ maior do que a água de alimentação direta, o que equivale a uma economia de energia de 6,6×109kJ, equivalente a 220t de carvão padrão. além do que, além do mais, ele pode salvar diretamente sobre 200,000 yuan de custo de água da torneira industrial por ano.
5 Conclusão e perspectivas
No processo de transformação da caldeira de pasta de água e carvão em biomassa caldeira de pellets, a substituição do equipamento de combustão e a transformação da estrutura do forno foram realizadas sucessivamente, e sistemas adicionais, como limpador de cinzas de esferas de aço, pré-aquecedor de ar e recuperação de condensado de alta temperatura foram instalados, e a tecnologia de conversão de frequência do ventilador foi introduzida. Até aqui, o sistema de caldeira a pellets de biomassa renovado funciona com sucesso há mais de um ano, alcançar uma situação ganha-ganha em termos de benefícios econômicos e ambientais. Os efeitos específicos são os seguintes.
(1) Fornecendo quase 60,000 toneladas de vapor continuamente para a empresa.
(2) Combustível de biomassa em vez de carvão obviamente reduz a emissão de escória de fundo, cinzas volantes, SO2 e NOx, e atinge emissão zero de CO2, e pode atender aos requisitos dos padrões relevantes de emissão de poluentes atmosféricos sem definir quaisquer instalações de dessulfuração.
(3) O processo de fabricação de tijolos introduzido permite a reciclagem de águas residuais e escórias ao mesmo tempo.
(4) O sistema adicional de limpeza de cinzas de esferas de aço e o pré-aquecedor de ar melhoram significativamente a eficiência térmica da caldeira.
(5) A tecnologia de conversão de frequência do ventilador desempenhou um efeito óbvio de economia de energia.
(6) O modo de operação de hospedagem da caldeira torna a linha de produção da empresa totalmente livre de uma série de problemas causados pela própria operação da caldeira, que vale a pena promover.
