หม้อต้มเม็ดชีวมวลเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม?
การปฏิบัติงานของหม้อต้มอัดเม็ดชีวมวล
เชิงนามธรรม: หม้อต้มน้ำถ่านหินแบบเดิมของบริษัทถูกแปลงเป็นหม้อต้มที่ใช้เชื้อเพลิงชีวมวล เนื่องจากประสิทธิภาพเชิงความร้อนต่ำและสารละลายฝุ่นที่ไม่สมบูรณ์, ปัญหามลพิษจากการปล่อย SO2 และ NOx. อย่างไรก็ตาม, การแปลงเสร็จสมบูรณ์ในตอนแรกด้วยปัญหาหลายประการที่เกิดจากการสะสมของโลหะอัลคาไล, เช่น ความต้านทานไฟที่เพิ่มขึ้น, เหนี่ยวนำให้เกิดการใช้พลังงานพัดลมดูดอากาศ, และอุณหภูมิควันไอเสีย. ด้วยเหตุนี้, มีการใช้มาตรการเพิ่มเติมเพื่อติดตั้งเครื่องกำจัดขี้เถ้าลูกปัดเหล็กและเครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า, และแนะนำการแปลงความถี่พัดลม. จนถึงขณะนี้หม้อต้มอัดเม็ดชีวมวลทำงานได้เสถียรมาเป็นเวลาหนึ่งปีแล้วและได้ผลดี. นอกจากนี้, ระบบหม้อต้มเม็ดชีวมวลได้ตระหนักถึงการรีไซเคิลน้ำเสียและตะกรัน.
ในปัจจุบัน, มลพิษทางอากาศในประเทศจีนน่ากังวล, โดยเฉพาะปัญหามลพิษ PM2.5 ได้รับความสนใจจากสังคมมากขึ้นเรื่อยๆ. เนื่องจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ไนโตรเจนออกไซด์, สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (สารอินทรีย์ระเหย (VOC)) และก๊าซอันตรายอื่นๆ เป็นสาเหตุหลักของมลภาวะ PM2.5, เมืองใหญ่ทุกเมืองในจีนได้ออกนโยบายหลายชุดเพื่อห้ามการใช้หม้อต้มที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในเขตเมือง ซึ่งเป็นหนึ่งในมาตรการในการควบคุมซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์.
เดิมทีบริษัทใช้หม้อต้มน้ำถ่านหิน-น้ำบางประเภทเพื่อผลิตไอน้ำสำหรับกระบวนการทำให้แห้ง, แต่เนื่องจากหม้อต้มสารละลายถ่านหิน-น้ำไม่สามารถแก้ปัญหาการควบคุมมลพิษกำมะถันและไนโตรเจนได้อย่างสมบูรณ์, และความเข้มข้นของการปล่อยเขม่านั้นสูงกว่าความเข้มข้นของเตาหลอมโซ่มาก, ประกอบกับต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้นของหม้อไอน้ำผสมน้ำถ่านหิน, ในที่สุดบริษัทก็ตัดสินใจเปลี่ยนให้เป็นหม้อต้มที่ใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิงขนาด 8 ตันต่อชั่วโมง, และเพื่อดำเนินธุรกิจจัดหาไอน้ำของบริษัทในรูปแบบผู้ดูแลผลประโยชน์. การเอาท์ซอร์ส.
งานปรับปรุงเริ่มต้นในเดือนสิงหาคม 2011, และมาตรการปรับปรุงเฉพาะส่วนใหญ่รวมถึงการเปลี่ยนอุปกรณ์เผาไหม้และการปรับโครงสร้างเตาเผา. การปรับโครงสร้างเตาเผามีวัตถุประสงค์หลักเพื่อลักษณะของเชื้อเพลิงชีวมวลที่มีความผันผวนสูง, เพิ่มพื้นที่การเผาไหม้ทุติยภูมิและสัดส่วนการกระจายอากาศทุติยภูมิ, และเพิ่มซุ้มเตา. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, ซุ้มด้านหน้าสั้นระบายความร้อนด้วยน้ำถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาการเผาไหม้ของแผ่นกั้นฟีดเนื่องจากการติดไฟของชีวมวล. หม้อต้มเม็ดชีวมวลดัดแปลงนั้นตอบสนองความต้องการของการผลิตอย่างต่อเนื่องขององค์กรโดยทั่วไป.
อย่างไรก็ตาม, พบปัญหาบางประการระหว่างการทดลองใช้งานหม้อต้มน้ำ, เช่นการสะสมของเถ้าและอุณหภูมิไอเสียสูง, ดังแสดงในตาราง 1. ด้วยเหตุนี้, มีการดัดแปลงเพิ่มเติมกับหม้อไอน้ำ, รวมทั้งการเติมน้ำยาทำความสะอาดขี้เถ้าลูกเหล็กที่ทางออกของเตาเผา, เครื่องอุ่นอากาศในปล่องหาง, การรีไซเคิลตะกรันน้ำเสีย, และการแปลงความถี่พัดลม. งานปรับปรุงดังกล่าวแล้วเสร็จในเดือนกันยายน 2021, และมีการดำเนินงานที่มั่นคงมายาวนานกว่า 1 ปีตั้งแต่นั้นมา, และผ่านการประเมินการผลิตที่สะอาดแล้ว.
2 การควบคุมการปล่อยมลพิษ
<2.1.> การปล่อยก๊าซคาร์บอนซัลเฟอร์และไนโตรเจนออกไซด์
หม้อต้มน้ำถ่านหินแบบเดิมยังคงใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง, และประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่แท้จริงนั้นอยู่ที่ประมาณเท่านั้น 66%, ด้วยการปล่อย CO2 สูง. นอกจากนี้, อุณหภูมิการเผาไหม้ของหม้อต้มสารละลายน้ำและถ่านหินต่ำกว่าหม้อต้มแบบโซ่ถ่านหินเพียง 100-200 ℃, และยังคงมีการปล่อย SO2 และ NOx อยู่ในระดับสูง.
การเปลี่ยนมาใช้หม้อต้มอัดเม็ดชีวมวลไม่เพียงแต่ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นศูนย์เท่านั้น, แต่ยังช่วยลดปริมาณกำมะถันในก๊าซไอเสียอีกด้วย เนื่องจากมีปริมาณกำมะถันต่ำมากในเชื้อเพลิงชีวมวลและมีปริมาณโลหะอัลคาไลสูงในเชื้อเพลิง, ดังนั้นปริมาณ SO2 ในการปล่อยก๊าซไอเสียจึงต่ำมาก, เท่านั้น 2.86 มก./ลบ.ม (รัฐมาตรฐาน), ซึ่งต่ำกว่าปริมาณกำมะถันในก๊าซไอเสียของหม้อไอน้ำที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงหลายร้อยเท่า, และสามารถตอบสนองมาตรฐานการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดที่สุดได้อย่างเต็มที่โดยไม่ต้องใช้เครื่องกำจัดกำมะถันใดๆ. คุณสามารถปฏิบัติตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดที่สุดได้อย่างเต็มที่โดยไม่ต้องมีสิ่งอำนวยความสะดวกในการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์.
นอกจากนี้, วิธีการเผาไหม้แบบสองขั้นตอนในหม้อไอน้ำเม็ดชีวมวลทำให้อุณหภูมิการเผาไหม้ต่ำ, ดังนั้นการปล่อย NOx จากความร้อนโดยพื้นฐานแล้วจึงน้อยมาก, ซึ่งช่วยลดการปล่อย NOx ได้อย่างมาก.
<2.2 > การบำบัดขี้เถ้า
แม้ว่าสารละลายผสมน้ำถ่านหินมักจะได้รับการบำบัดล่วงหน้าเพื่อกำจัดขี้เถ้า, ตะกรันที่ปล่อยออกมาจากหม้อต้มน้ำถ่านหินยังคงมีปริมาณสูง. สำหรับหม้อต้มเม็ดชีวมวล, แม้ว่าตามทฤษฎีแล้วจะมีเถ้าเพียงเล็กน้อยก็ตาม, การปล่อยเถ้ายังคงสูงกว่าเนื่องจากมีทรายและดินในปริมาณสูงในวัตถุดิบตั้งต้นที่เก็บรวบรวม, ซึ่งไม่เหมาะที่จะใช้เป็นปุ๋ยโปแตชโดยตรง.
ดังนั้น, ก่อนการปรับปรุงหม้อน้ำ, ขี้เถ้าที่เหลือทั้งหมดถูกมอบหมายให้ขนส่งภายนอก, ซึ่งเป็นทรัพยากรที่มีราคาแพงและสิ้นเปลือง. หลังจากการปรับปรุงใหม่, มีการนำชุดอุปกรณ์ทำอิฐมาทำอิฐกลวงจากตะกรันขี้เถ้า, น้ำเสีย, ปูนขาวและซีเมนต์ในอัตราส่วนที่กำหนด, ซึ่งไม่เพียงแต่แก้ปัญหาตะกรันขี้เถ้าและการบำบัดน้ำเสียเท่านั้น, แต่ยังเพิ่มผลประโยชน์และตระหนักถึงการรีไซเคิลขยะของ “เปลี่ยนของเสียให้เป็นสมบัติ”.
<2.3>การรีไซเคิลน้ำเสีย
น้ำเสียส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วน. ส่วนหนึ่งมาจากกระบวนการทำให้น้ำป้อนเข้าหม้อต้มอ่อนตัวลง, ส่วนที่สองมาจากน้ำระบายของหม้อต้มน้ำ, และส่วนที่สามมาจากคอนเดนเสทอุณหภูมิสูงของโรงงานผลิตกล่องกระดาษ, ซึ่งไม่เคยได้รับการพิจารณาให้รีไซเคิลมาก่อน.
ในหมู่พวกเขา, ยกเว้นส่วนที่สามของคอนเดนเสทอุณหภูมิสูงซึ่งสะอาดมาก, สองส่วนแรกของน้ำทิ้งที่เกิดขึ้นคือน้ำที่มีความเป็นด่างอ่อน, ส่วนใหญ่เป็นเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน, ซึ่งถูกนำกลับมาใช้เฉพาะในถังวางตัวเป็นกลางเพื่อบำบัดแล้วปล่อยออกก่อนการปรับปรุงใหม่. หลังจากการปรับปรุงใหม่, กระบวนการทำอิฐนำน้ำทิ้งสองส่วนแรกมารีไซเคิล, บรรลุผลในอุดมคติของผลประโยชน์ทั้งทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม. โต๊ะ 2 แสดงให้เห็นการปล่อยก๊าซเสียและตะกรันก่อนและหลังการปรับปรุง.
3 การควบคุมการสะสมของโลหะอัลคาไล
ลักษณะสำคัญประการหนึ่งของเชื้อเพลิงชีวมวลคือปริมาณโลหะอัลคาไลในปริมาณสูง, ซึ่งจะเข้าสู่เฟสก๊าซในกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงในรูปของเกลือคลอไรด์, เป็นต้น. เมื่อสัมผัสกับพื้นผิวตัวแลกเปลี่ยนความร้อน, การควบแน่นจะเกิดขึ้นและเกาะติดกับพื้นผิวของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนในที่สุดจนเกิดเป็นขี้เถ้าสะสม.
นอกจากนี้, การทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ออกไซด์จะก่อให้เกิดตะกอนซัลเฟตที่แข็งซึ่งยากต่อการกำจัด, โดยเฉพาะบริเวณ Superheater บริเวณทางออกเตาหลอม. การมีอยู่และการเกิดคราบโลหะอัลคาไลอย่างต่อเนื่องจะไม่เพียงส่งผลกระทบร้ายแรงต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเท่านั้น, แต่ยังเพิ่มความต้านทานการไหลของปล่องควันหรือแม้กระทั่งปิดกั้นมัดท่อ, ส่งผลให้พัดลมดูดอากาศใช้พลังงานเพิ่มขึ้น, นอกจากนี้, การสะสมจะทำให้เกิดการกัดกร่อนของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนด้วย .
<3.1> ระบบทำความสะอาดขี้เถ้าลูกปัดเหล็ก
เพื่อที่จะแก้ปัญหาการสะสมของโลหะอัลคาไล, เพิ่มระบบทำความสะอาดลูกปัดเหล็กที่มัดตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทางออกของเตาเผา. ระบบนี้ใช้สุญญากาศที่เกิดขึ้นในคอเวนทูรีเพื่อปั๊มเม็ดเหล็กจากส่วนล่างของปล่องควันหางไปยังส่วนบน จากนั้นจากบนลงล่างเพื่อทำความสะอาดพื้นผิวทำความร้อนส่วนท้าย, และตั้งค่าให้กำจัดขี้เถ้าโดยอัตโนมัติวันละ 3 ครั้ง, ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของหม้อไอน้ำได้เป็นอย่างดี, ประหยัดถ่านหินมาตรฐานได้ 300 ตันต่อปี, และยืดอายุการใช้งานของฮีตเตอร์ซุปเปอร์ฮีตเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
<3.2>การแปลงอินเวอร์เตอร์ของพัดลมดูดอากาศแบบเหนี่ยวนำ
พัดลมดูดอากาศแบบเหนี่ยวนำด้วยหม้อต้มที่มีแรงดันสูง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ มักจะมีอยู่ “รถม้าลากคันใหญ่” ปรากฏการณ์, ในบางครั้งแม้มาร์จิ้นจะไม่มากก็ตาม, แต่เนื่องจากภาระของหม้อต้มมีความผันผวน, มอเตอร์ไม่สามารถติดตามการปรับได้ทันเวลา, ส่งผลให้การใช้พลังงานของมอเตอร์เพิ่มขึ้น. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, การสะสมอย่างรุนแรงของโลหะอัลคาไลจะช่วยเพิ่มความต้านทานการไหลของมัดท่ออีกด้วย.
ด้วยเหตุนี้, ในระหว่างการปรับปรุงหม้อต้มอัดเม็ดชีวมวลในภายหลัง, มีการติดตั้งตัวแปลงความถี่บนพัดลมดูดอากาศจากหม้อต้มเพื่อทำให้ปริมาตรอากาศของพัดลมดูดอากาศเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงภาระหม้อต้ม. หลังจากนำกฎระเบียบการแปลงความถี่มาใช้แล้ว, ประหยัดพลังงานต่อปีได้มากกว่า 80,000 kWh เนื่องจากการประหยัดพลังงานทำได้โดยการปรับความเร็วมอเตอร์. เมื่ออัตราการโหลดต่ำ, ความเร็วมอเตอร์และพัดลมก็ลดลงเช่นกัน, อุปกรณ์หลักและอุปกรณ์เสริมที่เกี่ยวข้อง เช่น ตลับลูกปืน มีการสึกหรอน้อยลงกว่าเดิม, วงจรการบำรุงรักษาสามารถยืดเยื้อได้, และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์.
4 การนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่
<4.1>เพิ่มเครื่องอุ่นอากาศ
หม้อต้มเม็ดชีวมวลภายหลังการเปลี่ยนแปลง, เนื่องจากพื้นที่การถ่ายเทความร้อนหม้อไอน้ำแบบถ่านหินและน้ำเดิมไม่เพียงพอ, อุณหภูมิไอเสียยังสูงอยู่ 240 ℃, ดังนั้นในปล่องหางของหม้อไอน้ำจึงเพิ่มเครื่องอุ่นอากาศแบบท่อความร้อนเพื่อลดอุณหภูมิไอเสียให้ต่ำกว่า 150 ℃, ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำเพิ่มขึ้นด้วย 6%. เทียบเท่ากับการลดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 20t, เขม่า 12t, คาร์บอนไดออกไซด์ 2200t.
<4.2>การกู้คืนคอนเดนเสทที่อุณหภูมิสูง
ไอน้ำจะไหลออกจากหม้อไอน้ำเข้าสู่สายการผลิตของโรงงาน, และควบแน่นเป็นน้ำสะอาดที่มีอุณหภูมิสูง 60 ℃ หลังจากให้ความร้อนล่วงหน้าและทำให้วัตถุดิบแห้ง. เนื่องจากระบบเดิมไม่มีอุปกรณ์กู้คืนคอนเดนเสท, ส่งผลให้เปลืองทรัพยากรความร้อนและน้ำ, คอนเดนเสทส่วนนี้ถูกกู้คืนหลังการปรับปรุงใหม่ 2011, ลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก.
เนื่องจากคอนเดนเสทที่นำกลับมาใช้ใหม่จะสะอาดมาก, สามารถใช้เป็นน้ำป้อนเข้าหม้อต้มได้โดยตรง. ระบบสามารถกู้คืนได้ 35,000 คอนเดนเสทอุณหภูมิสูงจำนวนตัน 1 ปีที่ดำเนินการ. ในแง่ของอุณหภูมิคอนเดนเสท 60 ℃, มันสูงกว่าน้ำป้อนโดยตรงประมาณ 45 ℃, ซึ่งเทียบเท่ากับการประหยัดพลังงาน 6.6×109kJ, เทียบเท่ากับถ่านหินมาตรฐาน 220 ตัน. นอกจากนี้, มันสามารถบันทึกได้โดยตรง 200,000 ต้นทุนน้ำประปาอุตสาหกรรม หยวนต่อปี.
5 บทสรุปและมุมมอง
ในกระบวนการเปลี่ยนหม้อต้มน้ำ-ถ่านหินให้เป็นชีวมวล หม้อต้มเม็ด, มีการดำเนินการเปลี่ยนอุปกรณ์การเผาไหม้และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเตาเผาอย่างต่อเนื่อง, และระบบเพิ่มเติม เช่น เครื่องทำความสะอาดขี้เถ้าลูกเหล็ก, มีการติดตั้งเครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้าและการกู้คืนคอนเดนเสทที่อุณหภูมิสูง, และเทคโนโลยีการแปลงความถี่พัดลมได้รับการแนะนำ. จนถึงตอนนี้, ระบบหม้อต้มเม็ดชีวมวลที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ทำงานได้สำเร็จมานานกว่าหนึ่งปี, บรรลุสถานการณ์ที่ได้ประโยชน์ทั้งสองฝ่ายทั้งในด้านผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม. ผลกระทบเฉพาะมีดังนี้.
(1) ให้เกือบ 60,000 ตันไอน้ำอย่างต่อเนื่องให้กับบริษัท.
(2) เชื้อเพลิงชีวมวลแทนถ่านหินช่วยลดการปล่อยตะกรันด้านล่างได้อย่างเห็นได้ชัด, เถ้าลอย, SO2 และ NOx, และบรรลุการปล่อย CO2 เป็นศูนย์, และสามารถตอบสนองข้อกำหนดของมาตรฐานการปล่อยมลพิษทางอากาศที่เกี่ยวข้องโดยไม่ต้องตั้งค่าสิ่งอำนวยความสะดวกในการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์.
(3) กระบวนการสร้างอิฐที่แนะนำช่วยให้สามารถรีไซเคิลน้ำเสียและตะกรันได้ในเวลาเดียวกัน.
(4) ระบบทำความสะอาดขี้เถ้าลูกเหล็กเพิ่มเติมและเครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้าช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงความร้อนของหม้อไอน้ำได้อย่างมาก.
(5) เทคโนโลยีการแปลงความถี่พัดลมมีผลการประหยัดพลังงานที่ชัดเจน.
(6) โหมดการทำงานของโฮสต์หม้อไอน้ำทำให้สายการผลิตของบริษัทปราศจากปัญหาต่างๆ ที่เกิดจากการทำงานของหม้อไอน้ำของตนเอง, ซึ่งควรค่าแก่การส่งเสริม.
