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2022世界杯买球平台官网下载废料燃烧利用技术

发布日期:2013年12月9日       浏览:2028 次

(一)概述

长期的实践说明,木质废料作为工业、农业原料的综合利用实际效益并不显著,科学论证也说明在现有条件下木质废料作为工业原料利用和农业利用不一定是最佳方案。而作为能源燃料利用比其它综合利用方式具有显著的效益优势。

由于我国是一个少林国家,长期以来政府明文规定木材不能作为燃料燃烧,木质废料应进行资源综合利用。所以,20世纪80年代末期以前,我国是没有燃木锅炉这一锅炉产品的。当我们1989年经过科学论证在广州某项目上决定从德国进口一台1 5吨燃木锅炉 时,就遇到了许多包括审批在内的麻烦。到今天木质废料作为能源燃料利用已经成为林产工业企业的一条重要途径’其燃烧方式已不再局限于燃木锅炉一种,已经出现了许多燃烧 利用的新方法和新技术,木质废料的燃烧利用水平越来越高,效益越来越好。

(二)木质废料的燃烧技术

从1989年我们引进安装全国第一台燃木锅炉起,至今已经出现了国产燃木锅炉、木 质废料与煤混烧锅炉、木粉燃烧炉、废料分层燃烧炉、有机热载体混烧炉、粉屑与煤混烧热风炉、热能自备工厂废料与废油混烧炉等多种方式和方法。下面重点论述几种燃烧方式。

1.燃木锅炉

燃木锅炉是专门为燃烧木质材料而设计的,真正意义上的燃木锅炉在我国只有十几年 的时间,现已发展为多品种多型号和不同用途的燃木锅炉。中密度纤维板企业所用的燃木 锅炉已经改进为燃料分层多种燃料混烧工业炉,可喷燃木粉、锯屑,可燃烧木片,可燃烧 木块、木端头、枝桠,木质原料不够用时还能燃烧重油。

2022世界杯买球平台官网下载厂家各车间排放出来的废料主要有废纤维、木屑、裁边过程中的边料和木 屑、砂光过程中的砂光粉,这些废料各有不同的形状结构,作为废料用于燃木锅炉必须进 行一定的技术处理。各工段排出的废纤维、木屑经气力输送系统直接送至木片料仓储存, 砂光粉则经风机气力输送至木粉仓集中储存。经储存在木片仓的废木料由安装在料仓底部的出料螺旋定量定速排出,经刮板输送机送至燃木锅炉的布料器,在专用布料器的作用下 向炉膛内均匀分布木料。存储在木粉仓的砂光粉则经喷射系统喷入炉膛内。木料经过充分燃烧后在引风机的作用下,烟气经多旋风子除尘器除尘后进人烟囱,直接排人大气。由于 废木料主要成分为碳、氧、氢、氮和灰分,不含硫和其它有害成分,因此其燃烧产物不含硫化物,燃烧后也不含一氧化碳、碳氢化合物,产生氢氧化合物也极少,所以烟气中几乎不存在有窖气体。木材燃烧后产生不到1%的灰粉,灰粉一部分经多旋风子除尘器除尘后自动积存在灰罐中,然后用灰车人工清运,另一部分由锅炉的出灰槽积存,人工清运。烟气含尘质量浓度完全可控制在国家排放标准200mg/m3以内。

2.有机热载体混烧炉

有机热载体混烧炉于20世纪80年代初在我国诞生,是以烟煤、轻油、重油和燃气为燃料,导热油为热载体,通过循环泵强制闭路液相循环将热能输送给用热设备,然后返回加热炉再加热的直流式特种工业炉。其主要特点:
①能在较低的运行压力下,获得3400C 以下的工作温度,具有低压高温的技术特性;
②可实现稳定的加热和精确的温度调节,满足不同的工况要求;在热负荷变化的场合,热效率均能保持在最佳水平;
③闭路循环,液 相输送热能,热损失少,节能效果显著。所以,混烧炉被广泛应用于各行各业,在林产工业系统主要用作热压和干燥,特别适合中小企业。近年来许多企业利用砂光粉和锯屑作燃料,对有机热载体混烧炉进行改造,应用效果不错。黑龙江万力木业有限公司根据企业的自身特点,在吸取国内外先进技术的基础上,采用了木粉悬浮喷燃技术,对工厂型号为YLL-4200A的有机热载体混烧炉的燃烧方式进行技改,增设木粉输送烘烧系统。在有机热载体混烧炉内实现层(煤)悬(木粉)混合燃烧,取得了成效。有机热载体混烧炉、木 粉输燃系统技术参数如表1所示。

表1 木粉输燃系统、有机热载体混烧炉技术参数
木粉输送燃烧系统   YLL--4200 (360)A有机热载体混烧炉
制造单位 企业自制 制造单位 常州能源设备总厂
设计参数 数据 设计参数 数据
输燃能力/(t-a-1 5000 额定热功率/kW 4200
管线规格/mm 220×300000 设计计算压力/MPa. 1.0
炉膛负压/Pa 不大于(- 50) 介质最高温度/℃ 320
进出口油温℃ (190~ 220)/(220~245) 介质循环量/(m3.h-1 ≥200
排烟温度℃ 137—174 炉内容油量/m3 5.1
风机技术参数 炉体排烟温度/℃ ≈介质出口温度+100
名称 风量/(m3.min-1 风压/Pa 热效率/% ~73
输料风机 1200~1690 7480—12471 炉排面积/m2 8.55
一次风机 1300 ~1690 4000~4672 锅炉外形尺寸/m×m×m 5.87 x 2.76 x 3.73
二次风机 3700~6572 4000~4672 质量/t 53.6
燃料 木粉 燃烧方式 悬浮喷燃 燃料 烟煤 燃烧方式 链条炉排

(1)木粉输燃系统结构特点。
①木粉经喷嘴喷人炉膛呈悬浮燃烧,其燃烧状态复杂, 安全性要求高。设计或操作不当可能会造成木粉爆燃、回燃等现象,使安全门动作,并突 然熄火而使热载体炉负荷损失严重或引发事故。鉴于热载体炉安全性要求,力求不动炉本体,不改动受热面和热载体循环系统的布置,实现煤层燃+木粉悬浮喷燃。
②木粉特有的易燃易爆性质,为确保木粉输燃系统和有机热载体炉的安全运行,加设安全装置以确保运行中的安全性和可靠性。
③在炉膛上部设置防爆门,在输粉管路上设置防回燃装置,在料仓上设有高、低料位计和防爆门。
④设置了多路报警信号与互动联锁装置。可按工艺要求实现自动调节风量、风压,控制风粉供应。如粉量、炉温、负压过低、设备过载等工艺参数变化,报警信号闪动,联锁装置自动将相关设备停运,以避免事故发生。

(2)木粉悬浮喷燃技术特点。
①旋风冷却喷嘴结构。与煤粉锅炉燃烧器喷嘴结构类 似,该喷嘴有内、外两层组成,内层设有旋转导料结构,外层为冷却风夹套。一次风与携带的木粉通过内层旋转导料结构与外夹套中通人的二次风造成旋转射流喷人炉膛后呈悬浮状向四周扩散,形成易于引燃并传播火焰的颗粒分布,并被炉膛内高温引燃。一方面,通 过啧嘴进入炉膛内的二次风可作为燃烧所需要的补充空气,促使炉内的氧与不完全燃烧产物混合,达到燃烧完全,减少未完全燃烧损失,提高锅炉热效率。另一方面,还对喷嘴起冷却保护,延长喷嘴使用寿命。
②喷嘴布置。对于木粉输燃系统来说,燃烧工况组织是否良好,首先在于送粉方式选择和喷嘴布置。在热载体炉两侧,炉膛后上部开口各安设1只 喷嘴。木粉经两侧喷嘴逆炉排运行方向,由后向前沿炉排上燃煤火焰上方交叉喷射,在炉排前部上方着火后相交,燃烬后落人炉排随灰排出。采用这一方式,延长了木粉燃烧时 间’避免了因炉膛出口处温度过高在该处结焦问题,保证木粉燃烧中心稳定并强化燃烧效 果,使锅炉出力大幅度得到提高。③实现层、悬混合燃烧。煤在链条炉排上燃烧;木粉喷射在炉膛空间呈悬浮燃烧层、悬混燃后,燃料的全部热量都在炉膛空间放出,大大地提 高了炉膛温度,并给炉排上的燃煤层以强烈的辐射,促使燃料燃烧完全。实践证明,层、 悬混燃效果明显'燃烧充分,排烟温度、灰渣含碳量、上煤和除渣量大幅度降低。木粉投人后30min,炉膛温度可提高200~250℃。升温快,锅炉热负荷调节能力明显增加,减轻司炉工劳动强度。

3.木粉燃烧炉

木粉燃烧炉是一种专供木质粉屑废料燃烧的装置,由供料系统、喷射系统和木粉燃烧室所组成。木粉燃烧炉经过木质废料燃烧而产生的热能将换热设备的介质(热油、烟气、 蒸汽)加热到一定温度和压力后,供于干燥、热压等用热设备。

(三)推荐的工艺流程

经过试验研究和实践证明, 采取砂光粉与木屑联合人仓混合燃烧的处理工艺,砂光粉由风机输入旋风分离器进行分离,大部分砂光粉经旋转排料阀排人木粉仓。其余随尾气送至旋风袋式除尘器,进行分离除尘,除尘器排出的尾气达到国家含尘浓度排放标准。分离和除尘排出来的粉尘经旋转排 料阀送进回收管网,再经增压风机回收进入旋风分离器,旋风分离器尾气进入回收管网循环运行。同样,裁边粉由风机送人旋风分离器后,分离的粉屑经旋转排料阀送人回收管网与砂光粉一道回收人仓,而尾气再送人旋风袋式除尘器,旋风袋式除尘器排出的含尘浓度达到国家排放标准,分离和除尘后的粉尘经旋转排料阀送人回收管网。汇集在木粉仓的粉 屑经仓底部的出料螺旋排料再经高压凤机、专用木粉喷嘴喷人锅炉炉膛浮燃烧。在系统中,由于砂光粉量大,而裁边锯屑相对少些,所以砂光粉旋风分离器与回收旋风分离器设 在木粉仓顶部,而其它设备均设在地面上。这种布置方式的结构紧凑、科学合理、干净卫生、便于管理。在实际设计中,对于企业生产规模比较大、砂光粉量较大时,仍可采用这种工艺方式,可以在此基础上增大旋风分离器和旋风袋式除尘器的容量参数与数量,或者将砂光粉与裁边木屑及其它粉尘分仓处理,分设两个人炉喷放系统。设计时应根据企业实际可能产生粉屑数量进行详细地分析计算,根据气力平衡原理进行平衡校核。

木粉不仅仅可以用喷放的方式送人锅炉炉膛燃烧,也可以通过输送机送人燃木锅炉的 布料器布料燃烧,但由于木粉的特性决定其布料器必须设置防回火和防爆装置。对于原企业锅炉为煤粉锅炉的,其木粉可以通过螺旋输送机送人输煤管道与煤粉一道燃烧,这种方式目前在我国有多家企业应用,效果不错。粉屑与重油混合燃烧的工艺流程图,砂光粉独立设一个系统,木屑及其他废料设一个系统,根据木屑的数量供 给情况用重油来调节锅炉的连续运行,这种方式目前有多家高中密度纤维板企业采用。相类似的工艺布置,这种工艺布置图不但适合中密板企业,也适合刨花板等人造板企业。

(四)木质废料燃烧利用的经济分析

木质废料,特别是砂光粉和木屑在中密板企业中产生的数量较多,而实际回收价值并不 大,至少目前为止还没有更科学、价值更大、市场更好的工艺利用方案比起回收燃烧利用更符合企业实际。那些用木粉制作碳棒而销售不畅的工艺方案以及将木粉回收与原料掺和利用 而降低中密度纤维板质量的方案通过证明都是不可取的。当然对于粉屑的利用途径今后还有发展潜力,也值得研究人员深入研究,这是研究领域的事,但作为企业目前不用再为此去做 太多的重复简单的试验研究,应用现有的研究成果就能产生较好的经济效益和社会效益。

以年产3万m3中2022世界杯买球平台官网下载企业为例,每年可产生砂光粉2640t,木屑1440t,合计 4080to废木料的燃烧热值为(2500~3500)×4186J/kg,粉屑的燃烧效率比较高,经初 步测验其每吨粉屑相当于0.9t普通煤,这样约合3670t普通煤,按每吨240元计算,约合88万元人民币。如果计算运输费用和粉屑作为废料的处理费用,每年直接节省的费用近110万元人民币,可见粉屑回收燃烧利用的经济效益是十分显著的。

(五)木质废料燃烧利用的环境分析

(1)木质废料,特别是粉屑通过系统的收集、储存、定量排放和燃烧回收利用,彻底 地改变了生产环境,特别是改变了过去那种从集尘间清灰,产生严重污染的恶劣环境,改善了操作工人的劳动条件。通过对环境的实时监测达到环保部门所要求的环境指标,对保 持工厂附近空气环境指数起到积极的作用。

(2)木质废料的主要成分为碳、氧、氢、氮和灰,其中灰分占0.3%~1%,碳、氧、 氢在燃烧过程中被燃烧。灰分有10%~25%溶于水,其中钾、钠碳酸盐占60%~70%, 不溶于水部分主要是钙、镁碳酸盐,硅酸盐和磷酸盐,可见灰粉是农业生产中有益的优质 肥料。

(3)木质废料成分几乎不含硫,烟气中没右二氧化硫产生,氮占0.3%~0.6%,氧化 氮排放量可以忽略不计,所以烟气中没有有害成分,对环境不造成影响。

(4)就木质废料而言,燃烧过程中只有0.3%~1%的灰分产生,经过高效多旋风子除 尘器除尘后,测试表明从烟囱排出的烟气含尘质量浓度可控制在200mg/m3的国家标准内。

(5)燃烧系统中没有大的噪音源,所用风机及设备的噪音均控制在规定的指标以内, 符合环保部门的检测要求。

(6)粉屑燃烧不产生废渣,产生少量的灰分是农业生产的优质肥料,对环境不造成任何影响。

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