Являются ли котлы на пеллетах биомассы экологически безопасными??
Практика применения пеллетного котла на биомассе
Абстрактный: Первоначальный угольно-водяной шламовый котел компании был преобразован в котел, работающий на биомассе, из-за низкого теплового КПД и неполного растворения пыли., Проблемы загрязнения выбросами SO2 и NOx. Однако, конверсия изначально была завершена с рядом проблем, вызванных отложением щелочных металлов., например, повышенное сопротивление дымохода, потребляемая мощность вытяжного вентилятора, и температура выхлопных газов. По этой причине, приняты дополнительные меры по установке дополнительных стальных золоуловителей и воздухоподогревателей., и ввести преобразование частоты вентилятора. На данный момент котел на пеллетах на биомассе стабильно работает в течение одного года с хорошими результатами.. Кроме того, система котлов на пеллетах на биомассе реализовала переработку сточных вод и шлака.
В настоящий момент, Загрязнение воздуха в Китае вызывает беспокойство, особенно проблема загрязнения PM2,5 привлекает все больше и больше общественного внимания. Так как диоксид серы, оксиды азота, летучие органические соединения (ЛОС) и другие вредные газы являются основными источниками загрязнения PM2.5, все крупные города Китая запустили ряд политик, запрещающих использование угольных котлов в городских районах в качестве одной из мер по контролю выбросов оксидов серы и азота..
Первоначально компания использовала определенный тип водоугольного шламового котла для производства пара для процесса сушки., но поскольку водоугольный шламовый котел не решил полностью проблему контроля выбросов серы и азота, и концентрация его сажевых выбросов была намного выше, чем у цепной печи, в сочетании с более высокими эксплуатационными расходами водоугольного шламового котла, компания, наконец, решила переоборудовать его в котел на биомассе мощностью 8 т/ч., и обеспечение деятельности компании по поставке пара в форме доверительного управления. аутсорсинг.
Ремонтные работы начались в августе. 2011, и конкретные меры по обновлению в основном включали замену оборудования для сжигания и регулировку конструкции печи.. Регулировка конструкции печи в основном для характеристик топлива из биомассы с высоким содержанием летучих веществ., увеличение вторичного пространства для сжигания и доля вторичного распределения воздуха, и добавление свода печи. В частности, короткая передняя арка с водяным охлаждением была принята для решения проблемы возгорания кормовой перегородки из-за воспламеняемости биомассы.. Модифицированный пеллетный котел на биомассе в основном отвечал требованиям непрерывного производства предприятия..
Однако, при пробной эксплуатации котла были обнаружены некоторые проблемы, такие как накопление золы и высокая температура выхлопных газов, как показано в таблице 1. По этой причине, произведены дальнейшие модификации котла, включая добавление стального шарового золоочистителя на выходе из печи, предпусковой подогреватель воздуха в хвостовой части, переработка шлака сточных вод, и преобразование частоты вентилятора. Ремонтные работы были завершены в сентябре. 2021, и стабильно работает уже более 1 год с тех пор, и прошел оценку чистого производства.
2 Контроль выбросов загрязняющих веществ
<2.1.> Выбросы серы и оксидов азота
Оригинальный водоугольный шламовый котел по-прежнему использует уголь в качестве топлива., и фактический тепловой КПД составляет всего около 66%, с высокими выбросами CO2. Кроме того, температура горения водоугольного шламового котла всего на 100-200℃ ниже, чем у цепного угольного котла, и по-прежнему высокие выбросы SO2 и NOx.
Переход на котлы на пеллетах, работающих на биомассе, не только обеспечивает нулевые выбросы CO2, но также дополнительно снижает содержание серы в дымовых газах из-за чрезвычайно низкого содержания серы в топливе из биомассы и высокого содержания щелочных металлов в топливе., таким образом, содержание SO2 в выбросах дымовых газов чрезвычайно низкое, только 2.86 мг/м3 (стандартное состояние), что в сотни раз ниже, чем содержание серы в дымовых газах угольных котлов, и может полностью соответствовать самым строгим нормам выбросов загрязняющих веществ без использования каких-либо установок сероочистки.. Самые строгие стандарты выбросов загрязняющих веществ могут быть полностью соблюдены без каких-либо установок по сероочистке..
Кроме того, двухступенчатый метод сжигания в котлах на пеллетах из биомассы снижает температуру горения, поэтому выбросы теплового NOx в основном незначительны, что также значительно снижает выбросы NOx.
<2.2 > Обработка золой
Хотя водоугольный шлам обычно предварительно очищают от золы, выброс шлака из водоугольных шламовых котлов по-прежнему высок. Для котлов на биотопливе, хотя теоретически золы мало, выбросы золы все еще выше из-за большого количества песка и почвы в собранном сырье, который не идеален для прямого использования в качестве калийного удобрения.
Следовательно, до ремонта котла, весь золошлак был передан на внешний транспорт, что было дорого и потрачено впустую ресурсы. После ремонта, внедрен комплект кирпичного оборудования для производства пустотелых кирпичей из золошлаков, Сточные Воды, известь и цемент в определенном соотношении, которые не только решили проблему золошлаков и очистки сточных вод, но также увеличили выгоду и реализовали переработку отходов “превращая отходы в сокровища”.
<2.3>Переработка сточных вод
Сточные воды в основном состоят из трех частей. Одна часть поступает из процесса умягчения питательной воды котла., вторая часть поступает из дренажной воды котла, а третья часть поступает из высокотемпературного конденсата завода по производству картона., ни один из которых ранее не рассматривался для переработки.
Среди них, за исключением третьей части высокотемпературного конденсата, которая очень чистая, первые две части образующихся стоков представляют собой слабощелочную воду, в основном соли ионов кальция и магния, которые были только переработаны в резервуар нейтрализации для обработки, а затем выгружены перед ремонтом. После ремонта, внедренный процесс производства кирпича перерабатывал первые две части стоков, достижение идеального эффекта как экономических, так и экологических преимуществ. Стол 2 показывает выбросы отходящих газов и шлака до и после реконструкции.
3 Контроль отложений щелочных металлов
Одной из основных характеристик топлива из биомассы является высокое содержание щелочных металлов., которые перейдут в газовую фазу в процессе сгорания топлива в виде хлористых солей, так далее. При контакте с поверхностью теплообменника, будет происходить конденсация, которая в конечном итоге прилипает к поверхности трубы теплообменника, образуя скопление золы..
Более того, реакция с оксидами серы также приведет к образованию твердых отложений сульфатов, которые трудно удалить, особенно в зоне пароперегревателя на выходе из топки. Наличие и постоянное образование отложений щелочных металлов не только серьезно повлияет на эффективность теплопередачи теплообменника., но и увеличить сопротивление потоку дымовых газов или даже заблокировать трубный пучок, что приводит к повышенному энергопотреблению вытяжного вентилятора, кроме того, отложения также вызовут коррозию трубки теплообменника .
<3.1> Система очистки от золы со стальными шариками
Для решения проблемы осаждения щелочных металлов, добавлена система очистки стальных шариков на пучке теплообменника на выходе из печи. Эта система использует вакуум, образующийся в горловине Вентури, для перекачивания стальных шариков из нижней части хвостового газохода в верхнюю часть, а затем сверху вниз для очистки поверхности нагрева хвостовика., и настроен на автоматическое удаление пепла три раза в день., что хорошо повышает тепловой КПД котла, экономит 300 тонн условного угля в год, и эффективно продлевает срок службы пароперегревателя.
<3.2>Инверторное преобразование вытяжного вентилятора
Вытяжной вентилятор котла высокого давления двигатель переменного тока часто существует “большая конная повозка” явление, в некоторых случаях, даже если маржа не очень велика, но из-за колебаний нагрузки котла, двигатель не может следить за регулировкой во времени, что приводит к повышенному энергопотреблению двигателя. В частности, серьезное отложение щелочного металла также еще больше увеличит сопротивление потоку трубного пучка..
По этой причине, во время более поздней реконструкции пеллетного котла на биомассе, на дымососе котла был установлен частотный преобразователь, чтобы расход воздуха дымососа изменялся при изменении нагрузки котла. После принятия регулирования преобразования частоты, годовая экономия энергии составила более 80,000 кВтч за счет экономии энергии, достигаемой за счет регулировки скорости двигателя. Когда скорость загрузки низкая, скорость двигателя и вентилятора также снижается, основное оборудование и соответствующее вспомогательное оборудование, такое как подшипники, изнашиваются меньше, чем раньше, цикл технического обслуживания может быть увеличен, и продлевается срок службы оборудования.
4 Рекуперация отработанного тепла
<4.1>Добавить подогреватель воздуха
Пеллетный котел на биомассе сразу после преобразования, из-за оригинального водоугольного шламового котла площадь теплообмена недостаточна, температура выхлопа по-прежнему высока 240 ℃, поэтому в хвостовом дымоходе котла добавить подогреватель воздуха с тепловыми трубками, чтобы снизить температуру выхлопных газов ниже 150 ℃, КПД котла увеличился на 6%. Эквивалентно снижению диоксида серы 20т, сажа 12т, углекислый газ 2200т.
<4.2>Рекуперация высокотемпературного конденсата
Водяной пар выходит из котла в производственную линию цеха, и конденсируется в высокотемпературную чистую воду 60 ℃ после предварительного нагрева и сушки сырья.. Поскольку в исходной системе не было устройства для сбора конденсата, приводит к нерациональному использованию тепла и водных ресурсов., эта часть конденсата была извлечена после реконструкции в 2011, значительно снизить себестоимость продукции.
Так как восстановленный конденсат очень чистый, может использоваться в качестве питательной воды непосредственно в котле. Система может восстановить 35,000 тонн высокотемпературного конденсата в 1 год эксплуатации. С точки зрения температуры конденсата 60 ℃, это примерно на 45 ℃ выше, чем прямая питательная вода, что эквивалентно энергосбережению 6,6×109 кДж, эквивалентно 220 т условного угля. кроме того, он может напрямую сэкономить о 200,000 юаней стоимости промышленной водопроводной воды в год.
5 Заключение и перспективы
В процессе перевода водоугольного шламового котла на биомассу пеллетный котел, последовательно проведена замена топочного оборудования и перестройка конструкции печи, и дополнительные системы, такие как очиститель золы со стальным шаром, установлены предпусковой подогреватель воздуха и система рекуперации высокотемпературного конденсата, внедрена технология преобразования частоты вентилятора. До сих пор, отремонтированный котел на пеллетах на биомассе успешно работает уже более года, достижение беспроигрышной ситуации с точки зрения экономических и экологических выгод. Конкретные эффекты следующие.
(1) Предоставление почти 60,000 тонн пара непрерывно для компании.
(2) Топливо из биомассы вместо угля, очевидно, снижает выброс шлака, летающий пепел, SO2 и NOx, и обеспечивает нулевой выброс CO2, и может соответствовать требованиям соответствующих стандартов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу без установки каких-либо установок по сероочистке..
(3) Внедренный процесс изготовления кирпича позволяет одновременно перерабатывать сточные воды и шлак..
(4) Дополнительная система очистки от золы со стальным шаром и подогреватель воздуха значительно повышают тепловую эффективность котла..
(5) Технология преобразования частоты вентилятора сыграла очевидный эффект энергосбережения..
(6) Режим эксплуатации котла полностью освобождает производственную линию компании от ряда проблем, связанных с работой собственного котла., что стоит продвигать.
