Nồi hơi viên sinh khối có thân thiện với môi trường không?
Thực hành ứng dụng nồi hơi viên sinh khối
Tóm tắt: Nồi hơi bùn-nước than ban đầu của một công ty đã được chuyển đổi thành nồi hơi đốt sinh khối do hiệu suất nhiệt thấp và giải pháp xử lý bụi không hoàn chỉnh, Vấn đề ô nhiễm khí thải SO2 và NOx. Tuy nhiên, việc chuyển đổi ban đầu được hoàn thành với một số vấn đề do lắng đọng kim loại kiềm, chẳng hạn như tăng khả năng chống khói, mức tiêu thụ điện năng của quạt hút, và nhiệt độ khói thải. Vì lý do này, các biện pháp tiếp theo đã được thực hiện để lắp đặt thêm máy nhặt tro hạt thép và bộ sấy sơ bộ không khí, và giới thiệu chuyển đổi tần số quạt. Đến nay nồi hơi viên sinh khối đã hoạt động ổn định được 1 năm và đạt kết quả tốt. Ngoài ra, hệ thống nồi hơi viên sinh khối đã thực hiện việc tái chế nước thải và xỉ.
Hiện tại, ô nhiễm không khí ở Trung Quốc đáng lo ngại, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm PM2.5 ngày càng thu hút sự quan tâm của xã hội. Vì lưu huỳnh dioxit, oxit nitơ, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và các loại khí độc hại khác là nguồn gây ô nhiễm PM2.5 chính, Tất cả các thành phố lớn ở Trung Quốc đều đưa ra hàng loạt chính sách cấm sử dụng nồi hơi đốt than ở khu vực thành thị như một trong những biện pháp kiểm soát lưu huỳnh và oxit nitơ.
Ban đầu công ty sử dụng một loại nồi hơi nấu bùn nước than để cung cấp hơi cho quá trình sấy khô., nhưng do nồi hơi bùn nước than không giải quyết được hoàn toàn vấn đề kiểm soát chất ô nhiễm lưu huỳnh và nitơ, và nồng độ phát thải bồ hóng của nó cao hơn nhiều so với lò xích, cùng với chi phí vận hành cao hơn của nồi hơi bùn nước than, cuối cùng công ty đã quyết định chuyển nó thành nồi hơi đốt sinh khối 8t/h, và cung cấp hoạt động kinh doanh cung cấp hơi nước của công ty dưới hình thức hoạt động ủy thác. gia công phần mềm.
Công việc cải tạo được bắt đầu vào tháng 8 2011, và các biện pháp cải tạo cụ thể chủ yếu bao gồm việc thay thế thiết bị đốt và điều chỉnh kết cấu lò. Việc điều chỉnh kết cấu lò chủ yếu dành cho đặc tính hàm lượng nhiên liệu sinh khối dễ bay hơi cao, tăng không gian đốt thứ cấp và tỷ lệ phân phối không khí thứ cấp, và thêm một vòm lò. Đặc biệt, Vòm ngắn phía trước làm mát bằng nước được sử dụng để giải quyết vấn đề cháy vách ngăn thức ăn do tính dễ cháy của sinh khối. Lò hơi viên sinh khối cải tiến về cơ bản đáp ứng yêu cầu sản xuất liên tục của doanh nghiệp.
Tuy nhiên, một số vấn đề đã được phát hiện trong quá trình vận hành thử lò hơi, chẳng hạn như sự tích tụ tro và nhiệt độ khí thải cao, như thể hiện trong bảng 1. Vì lý do này, những sửa đổi tiếp theo đã được thực hiện đối với nồi hơi, bao gồm cả việc bổ sung chất làm sạch tro bi thép ở đầu ra của lò, một bộ làm nóng không khí ở ống khói đuôi, tái chế xỉ nước thải, và chuyển đổi tần số quạt. Công việc cải tạo đã hoàn thành vào tháng 9 2021, và đã hoạt động ổn định hơn 1 năm kể từ đó, và đã vượt qua đánh giá sản xuất sạch.
2 Kiểm soát khí thải ô nhiễm
<2.1.> Phát thải cacbon lưu huỳnh và oxit nitơ
Lò hơi nước-than nguyên bản vẫn sử dụng than làm nhiên liệu, và hiệu suất nhiệt thực tế chỉ khoảng 66%, với lượng khí thải CO2 cao. Ngoài ra, nhiệt độ đốt của nồi hơi đốt than nước chỉ thấp hơn 100-200oC so với nồi hơi đốt than, và vẫn có lượng phát thải SO2 và NOx cao.
Việc thay đổi nồi hơi sử dụng viên sinh khối không chỉ đạt được mức phát thải CO2 bằng không, mà còn làm giảm hơn nữa hàm lượng lưu huỳnh trong khí thải do hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu sinh khối cực thấp và hàm lượng kim loại kiềm cao trong nhiên liệu, do đó hàm lượng SO2 trong khí thải ống khói cực kỳ thấp, chỉ một 2.86 mg/m3 (trạng thái tiêu chuẩn), thấp hơn hàng trăm lần so với hàm lượng lưu huỳnh trong khí thải của nồi hơi đốt than, và có thể đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn phát thải chất gây ô nhiễm nghiêm ngặt nhất mà không cần sử dụng bất kỳ cơ sở khử lưu huỳnh nào. Các tiêu chuẩn phát thải chất gây ô nhiễm nghiêm ngặt nhất có thể được đáp ứng đầy đủ mà không cần bất kỳ cơ sở khử lưu huỳnh nào.
Ngoài ra, Phương pháp đốt hai giai đoạn trong nồi hơi viên sinh khối làm cho nhiệt độ đốt thấp, nên lượng phát thải NOx nhiệt về cơ bản là không đáng kể, điều này cũng làm giảm đáng kể lượng phát thải NOx.
<2.2 > Xử lý tro
Mặc dù bùn nước than thường được xử lý trước để loại bỏ tro, lượng xỉ thải ra từ nồi hơi nước thải than vẫn còn cao. Đối với nồi hơi viên sinh khối, mặc dù về mặt lý thuyết có rất ít tro, lượng tro phát thải vẫn cao hơn do lượng cát và đất trong nguyên liệu được thu gom cao, không lý tưởng để sử dụng trực tiếp làm phân kali.
Vì thế, trước khi cải tạo nồi hơi, toàn bộ tro xỉ được vận chuyển ra bên ngoài, vốn tốn kém và lãng phí tài nguyên. Sau khi cải tạo, một bộ thiết bị sản xuất gạch được giới thiệu để sản xuất gạch rỗng từ xỉ tro, nước thải, vôi và xi măng theo tỷ lệ nhất định, không chỉ giải quyết được vấn đề xỉ tro và xử lý nước thải, mà còn làm tăng lợi ích và nhận ra việc tái chế chất thải của “biến rác thải thành kho báu”.
<2.3>Tái chế nước thải
Nước thải chủ yếu bao gồm ba phần. Một phần đến từ quá trình làm mềm nước cấp lò hơi, phần thứ hai đến từ nước thoát nước lò hơi, và phần thứ ba là từ nước ngưng tụ nhiệt độ cao của nhà máy sản xuất thùng carton, không có thứ nào trong số đó được xem xét để tái chế trước đây.
Trong số đó, ngoại trừ phần thứ ba là nước ngưng nhiệt độ cao rất sạch, Hai phần đầu tiên của nước thải được tạo ra là nước có tính kiềm yếu, chủ yếu là muối ion canxi và magie, chỉ được tái tuần hoàn về bể trung hòa để xử lý và thải ra trước khi cải tạo.. Sau khi cải tạo, quy trình sản xuất gạch được giới thiệu đã tái chế hai phần đầu tiên của nước thải, đạt được hiệu quả lý tưởng về cả lợi ích kinh tế và môi trường. Bàn 2 cho thấy lượng phát thải khí thải và xỉ trước và sau khi cải tạo.
3 Kiểm soát lắng đọng kim loại kiềm
Một trong những đặc điểm chính của nhiên liệu sinh khối là hàm lượng kim loại kiềm cao, sẽ bước vào pha khí trong quá trình đốt cháy nhiên liệu dưới dạng muối clorua, vân vân. Khi tiếp xúc với bề mặt trao đổi nhiệt, sự ngưng tụ sẽ xảy ra và cuối cùng bám dính vào bề mặt ống trao đổi nhiệt tạo thành tro tích tụ.
Hơn thế nữa, phản ứng với oxit lưu huỳnh cũng sẽ tạo thành cặn sunfat cứng khó loại bỏ, đặc biệt là ở khu vực quá nhiệt ở lối ra lò. Sự hiện diện và tạo ra cặn kim loại kiềm liên tục không chỉ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt, mà còn làm tăng sức cản dòng chảy của ống khói hoặc thậm chí chặn bó ống, dẫn đến tăng mức tiêu thụ năng lượng của quạt gió cảm ứng, Ngoài ra, cặn bám cũng sẽ gây ăn mòn ống trao đổi nhiệt .
<3.1> Hệ thống làm sạch tro hạt thép
Để giải quyết vấn đề lắng đọng kim loại kiềm, một hệ thống làm sạch hạt thép đã được bổ sung tại bó bộ trao đổi nhiệt ở đầu ra lò. Hệ thống này sử dụng chân không hình thành trong cổ họng venturi để bơm các hạt thép từ phần dưới của ống khói đuôi lên phần trên rồi từ trên xuống dưới để làm sạch bề mặt sưởi đuôi, và được thiết lập để tự động loại bỏ tro ba lần một ngày, giúp cải thiện tốt hiệu suất nhiệt của lò hơi, tiết kiệm 300 tấn than tiêu chuẩn mỗi năm, và kéo dài tuổi thọ của bộ quá nhiệt một cách hiệu quả.
<3.2>Biến đổi biến tần của quạt gió cảm ứng
Quạt gió cảm ứng nồi hơi ở áp suất cao động cơ xoay chiều thường tồn tại “xe ngựa lớn” hiện tượng, trong một số trường hợp ngay cả khi biên độ không lớn lắm, nhưng do sự biến động của tải lò hơi, động cơ không thể theo dõi việc điều chỉnh kịp thời, dẫn đến tăng mức tiêu thụ năng lượng của động cơ. Đặc biệt, sự lắng đọng nghiêm trọng của kim loại kiềm cũng sẽ làm tăng thêm khả năng cản dòng của bó ống.
Vì lý do này, trong quá trình cải tạo nồi hơi viên sinh khối sau này, một bộ biến tần được đặt trên quạt gió cảm ứng của lò hơi để làm cho thể tích không khí của quạt gió cảm ứng thay đổi theo sự thay đổi của tải lò hơi.. Sau khi áp dụng quy định chuyển đổi tần số, mức tiết kiệm năng lượng hàng năm đã hơn 80,000 kWh do tiết kiệm năng lượng đạt được bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ. Khi tốc độ tải thấp, tốc độ động cơ và quạt cũng giảm, thiết bị chính và thiết bị phụ trợ tương ứng như vòng bi ít bị mòn hơn trước, chu kỳ bảo trì có thể được kéo dài, và tuổi thọ hoạt động của thiết bị được kéo dài.
4 Thu hồi nhiệt thải
<4.1>Thêm bộ làm nóng không khí
Lò hơi viên sinh khối ngay sau khi chuyển đổi, do diện tích truyền nhiệt nồi hơi bùn-nước than ban đầu không đủ, nhiệt độ khí thải vẫn cao như 240 oC, Vì vậy, trong ống khói lò hơi phải lắp thêm bộ sấy sơ bộ không khí bằng ống dẫn nhiệt để giảm nhiệt độ khí thải xuống dưới 150 oC, hiệu suất lò hơi tăng thêm 6%. Tương đương với việc giảm sulfur dioxide 20t, bồ hóng 12t, carbon dioxide 2200t.
<4.2>Thu hồi nước ngưng ở nhiệt độ cao
Hơi nước thoát ra từ lò hơi đi vào dây chuyền sản xuất của xưởng, và ngưng tụ thành nước sạch ở nhiệt độ cao 60oC sau khi làm nóng trước và sấy khô nguyên liệu thô. Do hệ thống ban đầu không có thiết bị thu hồi nước ngưng, gây lãng phí nguồn nhiệt và nước, phần nước ngưng này đã được thu hồi sau khi cải tạo ở 2011, giảm đáng kể chi phí sản xuất.
Vì nước ngưng thu hồi rất sạch, nó có thể được sử dụng làm nước cấp trực tiếp vào lò hơi. Hệ thống có thể phục hồi 35,000 tấn nước ngưng nhiệt độ cao 1 năm hoạt động. Về nhiệt độ ngưng tụ 60oC, nó cao hơn khoảng 45oC so với nước cấp trực tiếp, tương đương với mức tiết kiệm năng lượng là 6,6×109kJ, tương đương 220 tấn than tiêu chuẩn. Ngoài ra, nó có thể trực tiếp tiết kiệm khoảng 200,000 nhân dân tệ chi phí nước máy công nghiệp mỗi năm.
5 Kết luận và triển vọng
Trong quá trình chuyển hóa nồi hơi bùn nước-than thành sinh khối nồi hơi dạng viên, việc thay thế thiết bị đốt và chuyển đổi cấu trúc lò đã được thực hiện liên tiếp, và các hệ thống bổ sung như máy làm sạch tro bi thép, đã lắp đặt bộ sấy sơ bộ không khí và thu hồi nước ngưng ở nhiệt độ cao, và công nghệ chuyển đổi tần số quạt đã được giới thiệu. Cho đến nay, hệ thống nồi hơi viên sinh khối được cải tạo đã hoạt động thành công được hơn một năm, đạt được tình hình đôi bên cùng có lợi về mặt lợi ích kinh tế và môi trường. Tác dụng cụ thể như sau.
(1) Cung cấp gần như 60,000 tấn hơi liên tục cho công ty.
(2) Nhiên liệu sinh khối thay vì than rõ ràng làm giảm phát thải xỉ đáy, tro bay, SO2 và NOx, và đạt được mức phát thải CO2 bằng không, và có thể đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn phát thải chất gây ô nhiễm không khí có liên quan mà không cần thiết lập bất kỳ cơ sở khử lưu huỳnh nào.
(3) Quy trình sản xuất gạch được giới thiệu cho phép tái chế nước thải và xỉ cùng một lúc.
(4) Hệ thống làm sạch tro bi thép bổ sung và bộ sấy sơ bộ không khí cải thiện đáng kể hiệu suất nhiệt của lò hơi.
(5) Công nghệ chuyển đổi tần số quạt đã phát huy tác dụng tiết kiệm điện rõ rệt.
(6) Phương thức vận hành nồi hơi giúp dây chuyền sản xuất của công ty hoàn toàn không gặp phải hàng loạt vấn đề do chính hoạt động vận hành nồi hơi của công ty gây ra, điều đó đáng để quảng bá.
