膜分离富氧技术在燃煤锅炉上的应用.doc

膜分离富氧技术在燃煤锅炉上的应用方寿奇（江苏省阜宁化肥厂）[内容摘要]本文介绍了膜分离富氧助燃技术及装置首次用于燃煤蒸汽锅炉的运行情况对该技术的节能机理作了简要阐述并介绍了该技术的工艺流程及设备、安装及调试情况并对节能效果作了分析。气体膜分离技术是利用渗透的原理即分子通过膜向化学势降低的方向运动。首先运动至膜的外表层上并溶解于膜中然后在膜的内部扩散至膜的内表面层解吸。其推动力为膜两侧的该气体分压差。由于混合气体中不同组分的气体通过薄膜的速度不同从而达到气体分离回收提纯气体的目的。目前国内已成功地将膜分离富氧助燃节能技术应用于有色金属冶炼、玻璃池炉节能、化铁炉和铸造炉节能等方面并取得了提高产品质量、节约能源、改善环境的效果。其节能率一般在10-16％。一、膜分离富氧技术的节能机理㈠、提高火焰温度因氮气量减少空气量及烟气量均显著减少故火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高但富氧浓度不宜过高国内外的研究均表明氧气的体积分数在28％左右时最佳。因为氧浓度增加时火焰温度增加较少而制氧投资则猛增。㈡、加快燃烧速度促进燃烧完全燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大如N2在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4.2倍用富氧助燃不仅提高燃烧强度加快燃烧速度获得较好的热传导同时温度提高后有利于燃烧反应。㈢、降低燃料的燃点温度燃料的燃点温度不是常数如CO在空气中的燃点为609℃在纯氧中的燃点为388℃所以用富氧助燃能提高火焰强度增加释放热量等。㈣、减少燃烧后的排气量用普通空气助燃占体积4/5的N2不参加助燃且带走大量热能。如用富氧助燃燃烧后的排气量减少从而提高了燃烧效率。㈤、增加热量利用率富氧助燃对热量的利用率有所提高如用普通空气助燃当加热温度为1300℃时其可利用的热量为42％而用26％的富氧空气助燃时可利用热量为56％且氧浓度越高加热温度越高所增加的比例越大因此节能效果越好。㈥、降低空气过剩系数富氧助燃可适当降低空气的过剩系数这样燃料消耗就相应减少从而节约能源。二、工艺流程及主要设备㈠、工艺流程（见图）膜分离富氧助燃装置工艺流程简图空气经空气净化器除去>10μm的灰尘后由鼓风机送至富氧发生器形成含氧量28-30％的富氧空气由水环式真空泵抽取后经汽水分离器、汽水分离罐、增压分离罐脱除气体中的水分由增压风机将富氧空气增压至3000-4500Pa后进入富氧预热器（安装于锅炉空预器和省煤器之间的烟道内）加热至大于80℃后分为两路：一路通入炉排下面的二、三风区由导风器、富氧均化喷头在横向均匀地高速喷入炉内煤层进入炉膛使该燃烧区内的火焰温度升高并增强火焰刚性；另一路富氧空气由后拱前端通过具有扩散角的“富氧高温喷嘴”喷入火焰上部使火焰中的未完全燃烧物完全燃烧可获得消烟除尘提高火焰温度的效果。上述两路富氧空气均由阀门加以适当控制。㈡、技术指标和参数富氧浓度：28-30％富氧流量：150-200m3/h循环水量：<50L/min系统阻力：<800Pa电耗：0.07-0.12KWh/标方富氧空气㈢、主要设备１、空气净化器：Φ500除去>10μm的灰尘阻力<300Pa２、鼓风机：型号：DWT-5.2A风量：2800m3/h风压：4900Pa转速：2900r/min电机型号：Y132S1-2功率：5.5KW３、膜装置：型号：LTV-PS富氧膜结构：Φ100mm×Φ1000mm卷式组件由空气均配箱卷式膜组件真空均分器和外壳等组成。４、水环式真空泵型号：SK-12最大气量：720m3/h极限真空：8×103Pa转速：970r/min电机型号：Ｙ200L1-6功率：18.5KW５、增压风机型号：DWT-4.9A风量：200m3/h风压：4606Pa转速：2840r/min电机型号：Ｙ90s-2功率：1.5KW６、富氧预热器直径：500mm厚度：50mm共六组三、锅炉简介㈠、本次膜分离富氧助燃节能装置应用于我厂WGC20/3.82-Ⅰ型燃煤蒸汽锅炉其结构系SHL型双锅筒横置式采用自然循环上下锅筒之间布置锅炉管束炉膛出口与管束之间布置过热器尾部竖井布置省煤器和空气预热器燃烧设备采用加煤斗配正转的鳞式炉篦。其主要参数如下：额定蒸发量：20t/h出口压力：3.82MPa出口温度：450℃燃烧方式：加煤斗链条炉使用燃料：烟煤燃料低位发热量：19904KJ/Kg(4754大卡/Kg)给水温度：104℃空气预热温度：116℃炉篦有效面积：24.5m2燃烧室容积：88.2m3费斯顿管：17.5m2水冷壁管：82m2过