生物质颗粒锅炉是否环保?
生物质颗粒锅炉应用实践
抽象的: 某公司原水煤浆锅炉因热效率低、粉尘解决不彻底，改建为生物质锅炉, SO2和NOx排放污染问题. 然而, 转换最初完成时存在一些碱金属沉积引起的问题, 例如增加烟道阻力, 引风机功耗, 和排烟温度. 为此原因, 采取进一步措施安装额外的钢珠除灰器和空气预热器, 并引入风机变频. 至此生物质颗粒锅炉已稳定运行一年，效果良好. 此外, 生物质颗粒锅炉系统实现了废水、炉渣的循环利用.
现在, 中国的空气污染令人担忧, 尤其是PM2.5污染问题越来越引起社会关注. 由于二氧化硫, 氮氧化物, 挥发性有机化合物 (挥发性有机化合物) 等有害气体是PM2.5污染的主要来源, 国内各大城市纷纷推出一系列政策，禁止在城市地区使用燃煤锅炉，作为控制硫、氮氧化物的措施之一.
该公司原采用某型水煤浆锅炉为干燥工序提供蒸汽, 但由于水煤浆锅炉并没有彻底解决硫氮污染物控制问题, 且其烟尘排放浓度远高于链条炉, 再加上水煤浆锅炉运行成本较高, 公司最终决定将其改造成8t/h生物质锅炉, 并以受托经营的形式提供公司的蒸汽供应业务. 外包.
修缮工程已于8月启动 2011, 具体改造措施主要包括燃烧设备的更换和炉膛结构的调整. 炉膛结构的调整主要是针对生物质燃料挥发份含量高的特点, 增加二次燃烧空间和二次配风比例, 并添加炉拱. 尤其是, 采用水冷短前拱，解决生物质易燃性导致进料挡板燃烧的问题. 改造后的生物质颗粒锅炉基本满足了企业连续生产的要求.
然而, 锅炉试运行过程中发现一些问题, 如积灰、排气温度高等, 如表所示 1. 为此原因, 对锅炉进行了进一步修改, 包括在炉子出口处增加钢球清灰器, 尾部烟道中的空气预热器, 废水废渣回收利用, 和风机变频. 改造工程已于9月完成 2021, 并已稳定运行超过 1 从那时起一年, 并已通过清洁生产考核.
2 污染物排放控制
<2.1.> 碳硫和氮氧化物排放
原来的水煤浆锅炉仍以煤为燃料, 而实际热效率仅为 66%, 二氧化碳排放量高. 此外, 水煤浆锅炉燃烧温度仅比燃煤链条锅炉低100-200℃, SO2 和 NOx 排放量仍然较高.
生物质颗粒锅炉的改变不仅实现了二氧化碳零排放, 而且由于生物质燃料的硫含量极低，且燃料中碱金属含量较高，还进一步降低了烟气中的硫含量, 因此烟气排放中SO2含量极低, 仅有的 2.86 毫克/立方米 (标准状态), 比燃煤锅炉烟气中的硫含量低数百倍, 无需使用任何脱硫设施即可完全满足最严格的污染物排放标准. 无需任何脱硫设施即可完全达到最严格的污染物排放标准.
此外, 生物质颗粒锅炉采用两级燃烧方式，燃烧温度低, 因此热力NOx排放基本上可以忽略不计, 这也显着减少了氮氧化物的排放.
<2.2 > 灰处理
虽然水煤浆通常要进行除灰预处理, 水煤浆锅炉排渣量仍居高不下. 用于生物质颗粒锅炉, 虽然理论上灰烬很少, 由于收集的原料中含有大量沙子和土壤，灰烬排放量仍然较高, 不适合直接用作钾肥.
所以, 锅炉改造前, 灰渣全部委托外运, 这是昂贵且浪费资源的. 装修后, 引进一套制砖设备，利用灰渣制作空心砖, 废水, 石灰和水泥按一定比例, 不仅解决了灰渣和废水处理问题, 还增加了效益，实现了废物的循环利用 “变废为宝”.
<2.3>废水回收利用
废水主要由三部分组成. 一部分来自锅炉给水的软化过程, 第二部分来自锅炉排水, 第三部分来自纸箱生产厂的高温冷凝水, 之前没有考虑过回收.
其中, 除了第三部分高温凝结水很干净, 产生的废水前两部分为弱碱性水, 主要是钙、镁离子盐, 仅回收至中和池处理后在改造前排放. 装修后, 引入的制砖工艺回收了前两部分废水, 达到经济效益和环境效益双赢的理想效果. 桌子 2 显示改造前后废气、炉渣的排放情况.
3 碱金属沉积控制
生物质燃料的主要特点之一是碱金属含量高, 在燃料燃烧过程中以氯化物盐的形式进入气相, ETC. 当与热交换器表面接触时, 会发生冷凝并最终粘附在换热管表面形成积灰.
而且, 与硫氧化物的反应也会形成难以清除的硬质硫酸盐沉积物, 特别是在炉子出口处的过热器区域. 碱金属沉积物的存在和不断生成不仅会严重影响换热器的传热效率, 还会增加烟道流动阻力甚至堵塞管束, 导致引风机能耗增加, 此外, 沉积物还会引起换热器管的腐蚀 .
<3.1> 钢珠清灰系统
为了解决碱金属沉积问题, 炉出口换热器管束处增设钢珠清理系统. 该系统利用文丘里喉管内形成的真空，将钢珠从尾部烟道下部抽至上部再由上至下清洗尾部受热面, 并设置为每天自动除灰3次, 很好的提高了锅炉的热效率, 年节约标准煤300吨, 并有效延长过热器的使用寿命.
<3.2>引风机变频改造
锅炉高压引风机 交流电机 经常存在 “大马拉车” 现象, 在某些情况下即使余量不是很大, 但由于锅炉负荷波动, 电机不能及时跟随调整, 导致电机能耗增加. 尤其是, 碱金属沉积严重也会进一步加大管束流阻的上升.
为此原因, 生物质颗粒锅炉后期改造时, 在锅炉引风机上设置变频器，使引风机的风量随着锅炉负荷的变化而变化. 采用变频调节后, 年节约能源超过 80,000 通过调节电机速度实现节能 kWh. 当负载率较低时, 电机和风扇速度也会降低, 主要设备及相应的轴承等辅助设备磨损较以前减少, 维护周期可延长, 并延长设备的使用寿命.
4 余热回收
<4.1>添加空气预热器
改造后的生物质颗粒锅炉, 由于原有水煤浆锅炉传热面积不够, 排气温度仍然高达 240 ℃, 所以在锅炉尾部烟道加装热管空气预热器，将排烟温度降低到以下 150 ℃, 锅炉效率提高了 6%. 相当于减少二氧化硫20t, 烟灰12吨, 二氧化碳2200吨.
<4.2>高温凝结水回收
水蒸气从锅炉出来进入车间生产线, 将原料预热干燥后，凝结成60℃高温洁净水. 由于原系统没有冷凝水回收装置, 造成热量和水资源的浪费, 这部分冷凝水在改造后被回收 2011, 显着降低生产成本.
由于回收的冷凝水非常干净, 它可以作为给水直接进入锅炉. 系统可以恢复 35,000 吨高温凝结水 1 经营年份. 以冷凝温度60℃计, 比直接给水高45℃左右, 相当于节能6.6×109kJ, 相当于220吨标准煤. 此外, 它可以直接保存大约 200,000 每年工业自来水成本 元.
5 结论与展望
水煤浆锅炉转化为生物质的过程中 颗粒锅炉, 燃烧设备更换、炉膛结构改造相继进行, 以及附加系统，例如钢球清灰器, 已安装空气预热器和高温冷凝水回收装置, 并引进风机变频技术. 迄今为止, 改造后的生物质颗粒锅炉系统已成功运行一年多, 实现经济效益和环境效益双赢. 具体效果如下.
(1) 提供近 60,000 为公司持续提供吨蒸汽.
(2) 生物质燃料替代煤炭明显减少底渣排放, 粉煤灰, 二氧化硫和氮氧化物, 并实现二氧化碳零排放, 无需设置任何脱硫设施即可满足相关大气污染物排放标准的要求.
(3) 引进制砖工艺，废水、炉渣同时回收利用.
(4) 增设钢球清灰系统和空气预热器，显着提高锅炉热效率.
(5) 风机变频技术发挥了明显的节电效果.
(6) 锅炉托管运行的模式使公司生产线完全摆脱了自有锅炉运行带来的一系列问题, 这是值得推广的.
