目前窯爐費用的利用,一般是余熱蒸汽鍋爐或余熱發電鍋爐。這里僅淺談余熱蒸汽鍋爐的應用。在余熱利用中鍋爐按換熱方式不同可簡單敘述為直接換熱式和間接換熱式鍋爐。直接換熱式按結構分類似于煙管式鍋爐,直接換熱式一般為小容量,低參數,水質要求低,結構簡單,換熱效率低。間接換熱式是指熱管式鍋爐,一般為應用在相對低溫下,耐腐蝕環境下,其特點最大的就是換熱效率高,故障率低。
熱管的基本原理為:
熱管工作原理簡述為:熱管從煙氣中吸收熱量,通過熱管內的介質將熱量傳遞到汽包中的水中,將水加熱汽化的過程。
熱管換熱為兩次間壁換熱,且冷、熱側是用隔板分隔開的,熱管和隔板之間密封性好;冷、熱氣體都在熱管管外流過,傳熱效率高。通過熱工設計可以保證熱管壁溫準確地高于煙氣露點溫度,避免了露點腐蝕,同時又使得煙氣中的粉塵不易粘積在管壁和翅片上,從而保證設備長期穩定運行。因為間接換熱,即使少一兩根熱管(損壞或老化)亦不影響其使用。熱管具有很大的熱導,它具有在小溫差下傳遞很大熱流的特性。在低溫煙氣條件下采用熱管余熱鍋爐做低溫余熱利用,是充分利用了熱管的這一特點,在溫差較小的情況下,回收到更多的熱量。
按照熱管管內工作溫度區分:低溫熱管、常溫熱管、中溫熱管、高溫熱管等,按照管殼與工作液體的組合區分:銅-水熱管、碳鋼-水熱管、鋁-丙酮熱管、碳鋼-萘熱管、不銹鋼-鈉熱管等。在窯爐煙氣中使用最多的是碳鋼-水熱管,其構造簡單,造價較為便宜,滿足抗窯爐廢氣中腐蝕性氣體的要求。且阻力較少,減少系統動力,節約運行中的費用。
在窯爐所產生的廢氣中,對設備腐蝕和損害最大的為煙氣中含有的SO3,SO2少量的氟化物。煙氣中雖然SO2的濃度遠大于SO3,但對露點溫度的影響卻遠小于SO3,這是因為在接近露點溫度時,SO3幾乎完全溶解于水蒸氣,但SO2,在煙氣中極少溶解于水蒸氣??紤]其露點腐蝕,在煙氣余熱鍋爐中,其熱管鍋爐的優勢明顯,其應用也逐漸擴大。
由于受制于工藝或窯爐結構,其排煙溫度一般為320--450℃,排煙溫度可以降至180--220℃,其鍋爐可以根據客戶的具體要求,比如說蒸汽使用量,使用溫度,要求出口溫度不低于多少度,可以因地制宜。
余熱鍋爐使用過程中一般需注意一下幾個方面:
?。?)低溫腐蝕。在余熱鍋爐備用爐中,若長期保持鍋爐不適用時,考慮將鍋爐進或出口閘板打開有點,使煙氣進入鍋爐本體,使熱管保持一定的溫度,防止低溫腐蝕。
?。?)結垢影響。在鍋爐長期使用或者一直停用,鍋筒或熱管化熱套管間將會生銹或結垢,此情況一般要找專業公司進行清洗,為避免此類情況出現,要求鍋爐不得停爐太久,不間斷性,頻率高一些使用。
?。?)軟化水處理不當致鍋爐結垢或腐蝕。在余熱鍋爐的使用時,因嚴格按照工業鍋爐水質標準進行。其給水(低壓鍋爐)要求:濁度FTU≤2.0,硬度≤0.030 mmol/L,8.0≤PH≤9.5,溶解氧≤0.1 mg/L,油≤2.0 mg/L,全鐵≤0.3 mg/L。給水不合格直接影響其使用效率,使用安全及壽命。
?。?)鍋爐使用過程中連續排污。在余熱鍋爐的鍋筒底部有一排污閥,在其使用過程中要保持此閥門一定的開度,其開度可以根據蒸汽壓力的高低,使用蒸汽量的大小等情況來調節,但在運行過程中要打開此連續排污,因在此鍋筒底部,鍋爐的水在此處濃度較高,其主要為一些鹽類和雜物(給水中產生,或清洗過濾不徹底)。要使此鍋筒水中濃度較高的部分連續排走,降低鍋爐結構的風險。
?。?)在鍋爐使用過程中,其鍋爐的清洗亦比較重要,一般鍋爐在運行10天左右就需清洗,其清洗的依據可以根據鍋爐使用天數,鍋爐進出口阻力達到設定值,鍋爐引風機振動大小,鍋爐產氣量的改變等。在清洗鍋爐時一般小型鍋爐采用蒸汽或壓縮空氣出吹掃,用水沖洗,大型鍋爐一般采用超聲波或氣爆清掃。在小型鍋爐的清洗完畢后要保持其熱管外壁有一定的溫度,防止加速腐蝕。
在日常鍋爐巡檢中應注意以下幾個方面:
1)鍋爐三大安全附件(溫度計,壓力表,安全閥)缺一不可,有故障要及時處理,不能帶病上崗,壓力表和安全閥要定期檢驗。
2)鍋爐給水泵的選擇,一般可供選擇的臥(立式)式單級(多級)離心泵,選擇型號時要考慮機械密封,填料密封容易漏水,維修頻繁,漏水難處理,運行成本增加。供水方式可考慮變頻,減少對鍋爐運行時的沖擊,對水泵也有一定的保護作用。備用泵的布置和考慮要做到有備用,可切換,現場可直接操作等。
3)鍋爐給水所用止回閥的選擇,在蒸汽鍋爐中止回閥的選擇較為重要,在進鍋筒段一般為水平布置,其止回閥的選擇考慮其密封性嚴,經久來用,不宜出現故障。
4)鍋爐本體進出口段的壓力傳感器的布置方式,安裝位置,若安裝不合適則測量不準不說,還容易堵塞。
5)鍋爐進水所用過濾器,軟化水裝置和除氧器的選擇,對鍋爐水質的影響較大。
6)鍋筒蒸汽出口管道布置和分氣缸疏水閥,管道疏水閥的選型和布置對蒸汽的正常運行亦較為重要。
參考文獻
[1] 郭林濤,周艷. 粉煤灰對混凝土耐久性影響的試驗研究[J]. 水利與建筑工程學報,2010,(05):52-54
[2] 李益進,孫鑫鵬,尹健. 超細粉煤灰對高性能混凝土耐久性影響研究[J]. 西安建筑科技大學學報(自然科學版),2010,(04):70-74
[3] 易利. 粉煤灰對混凝土耐久性影響的分析[J]江西建材,2011
摘 要:熱管式預熱鍋爐的特點及在相關玻璃行業中的應用。余熱鍋爐在日常工作過程中的操作及相關注意事項。 關鍵詞:余熱利用;熱管鍋爐;軟水處理;結垢 玻璃窯爐燃燒重油(或其它燃料)后所產生廢氣的再次利用,及所謂的二次利用在玻璃,水泥行業基本上都已開始使用。余熱的利用可以減少企業成本,企業也愿意投資和改善余熱的利用。
目前窯爐費用的利用,一般是余熱蒸汽鍋爐或余熱發電鍋爐。這里僅淺談余熱蒸汽鍋爐的應用。在余熱利用中鍋爐按換熱方式不同可簡單敘述為直接換熱式和間接換熱式鍋爐。直接換熱式按結構分類似于煙管式鍋爐,直接換熱式一般為小容量,低參數,水質要求低,結構簡單,換熱效率低。間接換熱式是指熱管式鍋爐,一般為應用在相對低溫下,耐腐蝕環境下,其特點最大的就是換熱效率高,故障率低。
熱管的基本原理為:
熱管工作原理簡述為:熱管從煙氣中吸收熱量,通過熱管內的介質將熱量傳遞到汽包中的水中,將水加熱汽化的過程。
熱管換熱為兩次間壁換熱,且冷、熱側是用隔板分隔開的,熱管和隔板之間密封性好;冷、熱氣體都在熱管管外流過,傳熱效率高。通過熱工設計可以保證熱管壁溫準確地高于煙氣露點溫度,避免了露點腐蝕,同時又使得煙氣中的粉塵不易粘積在管壁和翅片上,從而保證設備長期穩定運行。因為間接換熱,即使少一兩根熱管(損壞或老化)亦不影響其使用。熱管具有很大的熱導,它具有在小溫差下傳遞很大熱流的特性。在低溫煙氣條件下采用熱管余熱鍋爐做低溫余熱利用,是充分利用了熱管的這一特點,在溫差較小的情況下,回收到更多的熱量。
按照熱管管內工作溫度區分:低溫熱管、常溫熱管、中溫熱管、高溫熱管等,按照管殼與工作液體的組合區分:銅-水熱管、碳鋼-水熱管、鋁-丙酮熱管、碳鋼-萘熱管、不銹鋼-鈉熱管等。在窯爐煙氣中使用最多的是碳鋼-水熱管,其構造簡單,造價較為便宜,滿足抗窯爐廢氣中腐蝕性氣體的要求。且阻力較少,減少系統動力,節約運行中的費用。
在窯爐所產生的廢氣中,對設備腐蝕和損害最大的為煙氣中含有的SO3,SO2少量的氟化物。煙氣中雖然SO2的濃度遠大于SO3,但對露點溫度的影響卻遠小于SO3,這是因為在接近露點溫度時,SO3幾乎完全溶解于水蒸氣,但SO2,在煙氣中極少溶解于水蒸氣??紤]其露點腐蝕,在煙氣余熱鍋爐中,其熱管鍋爐的優勢明顯,其應用也逐漸擴大。
由于受制于工藝或窯爐結構,其排煙溫度一般為320--450℃,排煙溫度可以降至180--220℃,其鍋爐可以根據客戶的具體要求,比如說蒸汽使用量,使用溫度,要求出口溫度不低于多少度,可以因地制宜。
余熱鍋爐使用過程中一般需注意一下幾個方面:
?。?)低溫腐蝕。在余熱鍋爐備用爐中,若長期保持鍋爐不適用時,考慮將鍋爐進或出口閘板打開有點,使煙氣進入鍋爐本體,使熱管保持一定的溫度,防止低溫腐蝕。
?。?)結垢影響。在鍋爐長期使用或者一直停用,鍋筒或熱管化熱套管間將會生銹或結垢,此情況一般要找專業公司進行清洗,為避免此類情況出現,要求鍋爐不得停爐太久,不間斷性,頻率高一些使用。
?。?)軟化水處理不當致鍋爐結垢或腐蝕。在余熱鍋爐的使用時,因嚴格按照工業鍋爐水質標準進行。其給水(低壓鍋爐)要求:濁度FTU≤2.0,硬度≤0.030 mmol/L,8.0≤PH≤9.5,溶解氧≤0.1 mg/L,油≤2.0 mg/L,全鐵≤0.3 mg/L。給水不合格直接影響其使用效率,使用安全及壽命。
?。?)鍋爐使用過程中連續排污。在余熱鍋爐的鍋筒底部有一排污閥,在其使用過程中要保持此閥門一定的開度,其開度可以根據蒸汽壓力的高低,使用蒸汽量的大小等情況來調節,但在運行過程中要打開此連續排污,因在此鍋筒底部,鍋爐的水在此處濃度較高,其主要為一些鹽類和雜物(給水中產生,或清洗過濾不 __)。要使此鍋筒水中濃度較高的部分連續排走,降低鍋爐結構的風險。
?。?)在鍋爐使用過程中,其鍋爐的清洗亦比較重要,一般鍋爐在運行10天左右就需清洗,其清洗的依據可以根據鍋爐使用天數,鍋爐進出口阻力達到設定值,鍋爐引風機振動大小,鍋爐產氣量的改變等。在清洗鍋爐時一般小型鍋爐采用蒸汽或壓縮空氣出吹掃,用水沖洗,大型鍋爐一般采用超聲波或氣爆清掃。在小型鍋爐的清洗完畢后要保持其熱管外壁有一定的溫度,防止加速腐蝕。
在日常鍋爐巡檢中應注意以下幾個方面:
1)鍋爐三大安全附件(溫度計,壓力表,安全閥)缺一不可,有故障要及時處理,不能帶病上崗,壓力表和安全閥要定期檢驗。
2)鍋爐給水泵的選擇,一般可供選擇的臥(立式)式單級(多級)離心泵,選擇型號時要考慮機械密封,填料密封容易漏水,維修頻繁,漏水難處理,運行成本增加。供水方式可考慮變頻,減少對鍋爐運行時的沖擊,對水泵也有一定的保護作用。備用泵的布置和考慮要做到有備用,可切換,現場可直接操作等。
3)鍋爐給水所用止回閥的選擇,在蒸汽鍋爐中止回閥的選擇較為重要,在進鍋筒段一般為水平布置,其止回閥的選擇考慮其密封性嚴,經久來用,不宜出現故障。
4)鍋爐本體進出口段的壓力傳感器的布置方式,安裝位置,若安裝不合適則測量不準不說,還容易堵塞。
5)鍋爐進水所用過濾器,軟化水裝置和除氧器的選擇,對鍋爐水質的影響較大。
6)鍋筒蒸汽出口管道布置和分氣缸疏水閥,管道疏水閥的選型和布置對蒸汽的正常運行亦較為重要。
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[1] 郭林濤,周艷. 粉煤灰對混凝土耐久性影響的試驗研究[J]. 水利與建筑工程學報,xx,(05):52-54
[2] 李益進,孫鑫鵬,尹健. 超細粉煤灰對高性能混凝土耐久性影響研究[J]. 西安建筑科技大學學報(自然科學版),xx,(04):70-74
[3] 易利. 粉煤灰對混凝土耐久性影響的分析[J]江西建材,xx
內容僅供參考
在鍋爐爐膛內煙氣溫度850-1000℃的溫度段噴入氨氣,達到脫硝的功能。
1.3.11.1非選擇性催化還原(SNCR)
1工藝原理
SNCR技術是在以NH3作為還原劑,將NOx還原成N2和H2O。NH3不和煙氣中的殘余的O2反應,
2工藝流程
通過液氨卸料壓縮機將液氨由槽車送入儲氨罐內,儲氨罐內的液氨在壓差和重力作用下被送至液氨蒸發器內蒸發為氨氣,氨氣送到氨氣緩沖槽備用。緩沖槽的氨氣經調壓閥減壓后,送入氨/空氣混合器中與來自稀釋風機的空氣充分混合,通過噴氨混合系統將稀釋好的氨氣噴入余熱鍋爐的煙氣中。
3氨噴射系統
氨噴射系統包括:稀釋風機、靜態(氨/空氣)混合器、供應支管和噴射格柵(AIG)。設置二臺稀釋風機,并互為備用。在風機進口設有氣動風門,用于自控的啟動和切換。為了防止風機切換時空氣倒流,在風管并流之前設置止回閥。為了監視二個反應器噴氨稀釋風運行情況,在風道上設置流量計。
風機型式為帶有消音裝置的羅茨風機。
氨氣/空氣混合器內設隔板,使得經過壓力和流量調整后的氨氣與空氣能在混合器內充分的混合,把氨稀釋成重量比小于3.3%的混合氣。每個供應管道上都裝有手動節流閥和流量孔板,通過調節可獲得氨氣在煙氣中更均勻的分布。根據煙道中煙氣取樣分析得出NH3
和NOx的分布值,據此來調節節流閥。氨噴射格柵安裝在反應器前的豎直煙道中。氨噴射格柵包括格柵管和噴嘴。
4氨儲運系統
1)液氨儲存和供應系統
系統包括氨壓縮機、液氨儲罐、液氨蒸發器、氨氣罐廢水桶、廢水泵、廢水坑等。此套系統提供氨氣供脫硝反應使用。
液氨的供應由液氨槽車運送,利用液氨卸料壓縮機將液氨由槽車輸入液氨儲罐內,儲罐輸出的液氨在液氨蒸發器內蒸發為氣氨,經氨氣罐送達脫硝系統。
2)排放系統
系統緊急排放的氨氣則排放至排入氨氣稀釋槽中,經水的吸收排入廢水池,再經由廢
水泵送至廢水處理廠處理。
當夏季溫度達到33℃
以上,氨儲罐上冷卻水系統,冷卻噴淋水經地面坡度進地溝,由地溝進廢水池。冷卻水集中后,可開啟廢水泵,通過DN15管道進噴淋管補充部分噴淋水,即時通往污水處理閥手動關閉,通往往噴淋管閥手動開啟,旁路閥手動開啟。
每次卸氨后要將閥門前管道中的氨用氮氣趕入廢水池噴淋吸收。防止氨溢出。
3)安全措施
氨氣屬于易爆危險品,因此使用氨氣泄漏檢測器檢測氨氣的泄漏,并顯示大氣中氨的濃度。當檢測器測得大氣中氨濃度過高時,在機組控制室會發出警報,操作人員采取必要的措施,以防止氨氣泄漏的異常情況發生。
液氨儲存及供應系統保持系統的嚴密性防止氨氣的泄漏和氨氣與空氣的混合造成爆炸是最關鍵的安全問題。
基于此方面的考慮,本系統的卸料壓縮機、儲氨罐、氨氣蒸發槽、氨氣緩沖槽等都備有氮氣吹掃管線。在液氨卸料之前通過氮氣吹掃管線對以上設備分別要進行嚴格的系統嚴密性檢查和氮氣吹掃,防止氨氣泄漏和系統中殘余的空氣混合造成危險。
本系統的液氨由業主提供,故卸料壓縮機、儲氨罐不在供貨范圍。
4) 氨的供應控制系統
氨的供應控制系統對氨流量用溫度和壓力因子進行修正。進口NOx信號送入控制器,根據程序計算氨流量。用氨氣流量控制閥控制氨氣流量,從而控制器能保持出口NOx的濃度值。氨氣供應管道上設有緊急切斷閥,在煙氣溫度低于160℃或者氨氣稀釋比例高于14%時連鎖切斷氨氣供應。
5. 氨氣/空氣混合氣體的供應控制
氨氣與稀釋空氣在混合器中混合,然后混合氣體進入分配總管,接著進入各噴氨支管。每個支管上都有手動節流閥和流量孔板,以保證混合氣體能均勻地噴入到煙氣中。
6.主要設備及主要操作
1)液氨儲罐(由業主提供)
還原劑為液氨(純度是99.5%),共設計2個儲罐,每個液氨儲罐的存儲容量為30m3。工作壓力1.5MPa,設計壓力2.17MPa,三類容器。設計溫度60℃,工作溫度-19~50℃。
2)氨壓縮機
為活塞式壓縮機2臺,最大出口壓力1.7MPa,壓縮比8,11kW。
3) 液氨蒸發器
液氨蒸發器為螺旋盤管式。管內為液氨管外為溫水浴,以蒸氣直接噴入水中加熱至40℃,再以溫水將液氨汽化,并加熱至30℃。蒸氣流量受蒸發器本身水浴溫度控制調節。當水的溫度高過時報警,高高值時則切斷蒸汽來源,并在控制室DCS上報警顯示。與蒸發器連通的氨氣罐上裝有壓力控制閥將氨氣壓力控制在2.1kg/cm2。當出口壓力達到3.8
kg/cm2時,則切斷液氨進料。在氨氣出口管線上裝有溫度檢測器,當溫度低于10℃時切斷液氨進料,使氨氣至氨氣罐維持適當溫度及壓力。
蒸發器與氨氣罐為蒸發系統運行時二開一備。切換時先將正在運行的供氨氣動閥關閉,開啟備用蒸發系統供氨氣動閥、蒸汽調節閥,當氨氣罐壓力達到0.2MPa,開啟備用氨氣罐后氣氨氣動閥門向SCR供氨,同時啟動停車程序,停正在運行的蒸發系統。
2臺,工作壓力0.3 MPa,工作溫度35℃,換熱面積26 m2
4)循環水泵
將40℃的溫水送入液氨蒸發器,循環換熱。設置2臺,一用一備。
5) 氨氣緩沖罐
氣氨罐工作壓力0.2MPa,設計壓力0.9MPa,工作溫度35℃,容積2m3。從蒸發器蒸發的氨氣流進入氨氣罐,通過調壓閥減壓成2.1kg/cm2,再通過氨氣輸送管線送到鍋爐側的脫硝系統。氨氣罐的作用即在穩定氨氣的供應,避免受蒸發器操作不穩定所影響。氨氣罐上也有安全閥(啟跳壓力為0.8MPa)可保護設備。
當蒸發系統停運時,氨氣罐中的氨留在罐中,使下次啟動可快速達到要求壓力。
6 )氨氣吸收罐
1臺,容積6 m3,工作溫度75℃
為立式水罐,上部設有噴淋塔,液位由溢流管線維持,頂淋水和側進水。液氨系統各排放處所排出的氨氣由管線匯集后從水罐底部進入。通過分散管將氨氣分散入水中,利用大量水來吸收安全閥排放的氨氣,以及檢修時釋放的氨氣。
7) 廢水泵
用于將氨氣吸收罐內的廢水定期排放到水處理廠。
工藝參數
氨氣壓力MPa
0.13
氨氣流量Nm3/h
9.6
稀釋風機空氣流量Nm3/h 240
氨/空氣混合比%
3.3
進口NOx含量mg/Nm3
680
進口煙氣量 Nm3
/h
30347
進口煙溫℃
180
出口NOx含量mg/Nm3
200 150
脫硝效率%
71
出口氨逃逸率
低于3ppm,
氨氮比
0.85
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