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膜式壁爐膛式熱能中心
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膜式壁爐膛式熱能中心

膜式壁爐膛式熱能中心是在往復爐排的上方設計產蒸汽的膜式壁,采用燃生物質鍋爐常用的“M”型煙氣流程。在對流區分為導熱油對流管區、水汽對流管區及熱煙氣3路,此3路煙氣以控制導熱油產熱量為主進行調節,在保證導熱油熱功率滿足生產需求的前提下,來合理分配蒸汽用量。
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產品描述
參數

膜式壁爐膛式熱能中心——節能、環保、不堵灰

2~3年運行節省的電費可以收回熱能中心投資費用(與傳統熱能中心比較)

 

1. 膜式壁爐膛式熱能中心組成

CZ

1.往復爐排燃燒裝置2.膜式壁主爐膛3.鍋筒4.第二膜式壁爐膛

5.余熱導熱油對流區  6.空氣調節門  7.煙道調節門  8.蒸汽對流區9.一極除塵

10.煙氣混合室11.二級除塵12.汽氣換熱器  13.熱力除氧器14.軟水箱

15.水處理設備16.引風機

膜式壁爐膛式熱能中心是在往復爐排的上方設計產蒸汽的膜式壁,采用燃生物質鍋爐常用的“M”型煙氣流程。在對流區分為導熱油對流管區、水汽對流管區及熱煙氣3路,此3路煙氣以控制導熱油產熱量為主進行調節,在保證導熱油熱功率滿足生產需求的前提下,來合理分配蒸汽用量。

 

2. 人造板行業的用熱特點

以年產20萬~25萬m3中密度纖維板的用熱為例,介紹密度板行業的熱能中心的熱介質參數特點。

表1(以年產20萬~25萬m3中密度纖維板的用熱為例)

序號 用熱設備 用熱介質       用熱參數 用熱比例/%
1 熱磨機 蒸汽 Q= 18t/h  P=1.2Pa  (12.6MW) 26
2 融蠟 蒸汽 Q=0.7t/h  P=0.3Pa  (0.3MW)  
3 制膠 蒸汽  Q=3t/h   P=0.4Pa  (2.09MW)  
4 纖維干燥 熱煙氣                 25.5MW 熱煙氣   52
5 熱壓機 導熱油  4,000,000Kcal/h(4.65MW) 導熱油   9.5
6 木片預熱 蒸汽   Q= 2.5t/h  P=0.3Pa (1.74MW)  
7 噴膠系統 蒸汽                 (1.0MW)  
8 其他 蒸汽      (1.0MW,最大1.3MW)  
9 總熱功率  48.88MW 蒸汽    38.5

 

3種熱介質的用熱量比例為:蒸汽38.5% (含熱磨機用汽26%)、導熱油9.5% 、熱煙氣52%。

蒸汽設計參數為P=1.6MPa  Q=28t/h,

導熱油設計參數為P=1.0MPa  Q=4.65MW(油出口溫度280℃),

熱煙氣設計參數為Q=25.5MW (350℃煙溫送干燥風機)。

 

3. 膜式壁爐膛式熱能中心----三種熱介質裝機功率參數

表2  (以年產20萬~25萬m3中密度纖維板的用熱為例)

序號 熱介質 產生設備 相關輔機 輔機參數 輔機功率/ KW  
1 蒸汽 膜式壁及對流管 引風機   Q=350000m3/h H=2800Pa 與熱煙風共用 同3共用
      給水泵 Q=30t/h H=220m 55  
2 熱油 余熱導熱油爐 導熱油爐引風機 Q=70000m3/h H=3000Pa 110  
      熱油循環泵 Q=300m3/h H=80m 90  
3 熱煙風 膜式壁第二爐膛排煙及對流管排煙 汽氣換熱器 總引風機 Q=370000m3/h H=3000Pa 450  
      如干燥風機離熱能中心較近(<25m),450KW引風機可以不配。  
      調溫風機 Q=100000m3/h H=1400Pa 55  
4         合計總功率(其他輔機功率未列入) 用戶可以將此值與其他熱能中心的三種熱介質引風機、循環油泵的總功率進行比較 760/310(距離較近)  

 

4. 膜式壁爐膛式熱能中心的特點

1)膜式壁爐膛直接產生蒸汽,無需用熱油二次轉換來產生蒸汽,不需要配蒸汽發生器,少了蒸汽發生器的二次循環泵,總體設備占地面積小。

2)熱油設計只為必需要的設備供熱,熱功率較小,熱油系統油管徑小,用油量少,循環油泵功率也小,省油也省電。

3)膜式壁爐膛采用典型的燃生物質鍋爐“M”型結構,能控制燃燒時間和爐膛出口溫度,最大限度地控制有害氣體的產生;第二豎井燃盡室不僅降低了煙氣溫度,固化了煙氣中的灰粒,且在下部的180°的轉向室中,沉降了70%的大顆?;覊m,避免了后部對流管易堵灰現象。

4)爐膛前后拱為水管水冷支吊結構,拱成型后,穩固耐用。

5)整體設備占地面積小,可露天布置。

6)總體設備裝機電功率小。

7)膜式壁吸熱量隨著熱負荷的加大而增加,因此總的產汽量會多于設備用汽量,如將此蒸汽排空,就會造成熱能的浪費,因此在后部干燥風機前必需配置一汽氣換熱器,將多余的蒸汽轉化為熱風進入干燥管道,冷凝水回軟水箱或熱力除氧器,此過程靠鍋筒內汽壓完成,不額外增加電耗。

8)在蒸汽管線上必需配有控制壓力的電動調節閥,制度將多余的蒸汽送往汽氣換熱器,以確保鍋筒的壓力在設定范圍內。

 

5. 膜式壁熱能中心的優點——節能、環保、不堵灰

5.1 節能

節能包括兩方面:一是燃料燃燒及熱能利用效率方面的節能;二是設備裝機總功率方面的節能。

 

5.1.1 燃料燃燒及熱能利用效率高

生物質燃料在其燃燒過程中,配風不合理及燃燒時間不夠,均會導致不完全燃燒損失。由于生物質固體燃料與煤的成分不同,因此燃燒過程也不一樣。

生物質固體燃料與煤的成分

燃料種類 碳C/% 氫H/% 氧O/% 硫S/% 灰A/% 揮發分V/% 密度ρ/(t/m3)
生物質固體燃料 38~50 5~6 30~44 0.1~0.2 4~14 65~70 0.47~0.64
55~90 3~5 3~20 0.4~0.6 5~25 7~38 0.8~1.00

 

從表可以看出,生物質燃料有如下特點:

(1)含碳量少,燃料熱值低。

(2)含氫稍多,揮發分多。生物質燃料中的碳多與氫結合成低分子的碳氫化合物,遇熱分解析出揮發物,所以易引燃。燃燒初期揮發析出量較大,必須配風合理,并確保燃燒環境有足夠的溫度,才能完全燃燒。如配風不合理,爐溫不夠,易產生鑲黑邊的火焰,形成不完全燃燒,并冒黑煙。

(3)生物質燃料含氧量多,易燃,燃燒時消耗空氣量少。

(4)含硫量低,煙氣中含硫量少。

(5)含灰分少,且密度小,易被風吹起,帶到后部受熱面。

(6)密度小,質地疏松,易燃燒和燃盡,灰燼中殘留的碳量少,固體未完全燃燒損失小。

針對以上特點,在燃燒裝置設計與配風上常鍋做到以下兩點:

a) 選用合適的往復爐排,設計足夠的燃燒容積。

燃料在爐排上燃燒時,大塊的爐排片可將較厚(300mm左右)的燃料推移翻滾前行,達到強化通風和燃燒的效果。

爐排面積熱負荷取值為600~750KW/m2(510,000~650,000Kcal/h m3);

從燃燒開始到被降溫到850℃的時間要求≥5.8s,保證燃燒完全,并最大限度地減少NOx等有害氣體的排放, 大的燃燒空間保證了足夠的燃燒時間。

爐膛的容積熱負荷設計值取100~140KW/m3(86,000~120,000Kcal/m3)。

b) 合理的配風,,實現分級燃燒

配風分一次風和二次風,一次風從爐排下供給,二次風從爐排上供給。

生物質燃料的理論供氣量為4~5m3/kg,過量空氣系數取1.4 左右。其中二次風的比例為30%~40%,有的秸稈燃料取50%;二次風進爐膛的位置在爐膛前、后拱的高溫喉口處,此處前后距離短,二次風易穿透,能較均勻地將空氣補充給揮發分氣體,滿足高效燃燒。

二次風補入爐膛的速度取60m/s 左右,保證充分均勻地將空氣與可燃性氣體混合,達到燃盡的效果。

 

5.1.2 設備裝機功率小

蒸汽、熱油、熱煙風是人造板企業必須的3種熱介質,但每種熱介質用熱的比例大小不同,表1中密度纖維板生產中用熱比例為蒸汽38.5%、導熱油9.5%、熱煙氣52%。從上面表2可以看出膜式壁熱能中心的裝機功率最小,用戶可以自行比較。

 

5.2 環保

鍋爐燃燒排放的有害氣體主要有CO 、SO2、NOX 、二惡英等,通過二次配風,分級燃燒,做大爐膛幾何尺寸及受熱面,降低爐膛內總的溫度場的溫度,延長爐膛內的固體顆粒和揮發份的燃燒時間,來達到最大限度的燃盡及控制有害氣體產生的效果。

 

5.3 不堵灰

5.3.1 生物質燃料灰的特點

生物質燃料灰分中含有較多的鈣、鈉、鉀離子,一般在850℃~1000℃下呈熔融狀態,而將其加工成顆粒燃料,一般在1198℃~1213℃才呈熔融狀態,但是人造板企業的熱能中心基本不燃用加工后的顆粒生物質燃料,因此在850℃~1000℃溫度下,生物質燃料灰分呈熔融狀態易粘附在管壁上。

 

5.3.2 膜式壁爐膛式熱能中心不堵灰原因

膜式壁爐膛式熱能中心因爐膛布置有水冷膜式壁,并且采用成熟的“M”型煙氣流程,爐膛出口溫度設計為850℃,出來進入后部的第二豎井爐膛(燃盡室),煙氣垂直下行,到下部煙氣轉向室,此時的煙溫被降到750℃,再翻轉向上進入熱油對流區、水汽對流區、熱煙氣區。此時進入對流區的溫度均在750℃左右,灰已經固化,不會產生“水泥灰”粘附。

 

6. 建議

從節能環保及用戶使用成本考慮,將熱能中心設計在離干燥風機較近的位置最為省電耗! 啟動煙囪離干燥風機的直線距離≤25m最好。

2到3年運行節省下的引風機及循環油泵的運行電費可以收回熱能中心投資費用??!

 

7. 膜式壁爐膛式熱能中心典型用戶

7.1  桂林龍騰木業有限公司:  20~25萬立方米/年     49MW  (4200×104Kcal/h)

7.2  山東唐口密度板廠:      12萬立方米/年         23.5MW (2000×104Kcal/h)

7.3  湖北東潤木業有限公司:15萬立方米/年         29MW  (2500×104Kcal/h) 

7.4  景德鎮鼎晟木塑新材料有限公司:12萬立方米/年  23.5MW (2000×104Kcal/h)         



                    






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膜式壁爐膛式熱能中心——節能、環保、不堵灰

2~3年運行節省的電費可以收回熱能中心投資費用(與傳統熱能中心比較)

 

1. 膜式壁爐膛式熱能中心組成

CZ

1.往復爐排燃燒裝置2.膜式壁主爐膛3.鍋筒4.第二膜式壁爐膛

5.余熱導熱油對流區  6.空氣調節門  7.煙道調節門  8.蒸汽對流區9.一極除塵

10.煙氣混合室11.二級除塵12.汽氣換熱器  13.熱力除氧器14.軟水箱

15.水處理設備16.引風機

膜式壁爐膛式熱能中心是在往復爐排的上方設計產蒸汽的膜式壁,采用燃生物質鍋爐常用的“M”型煙氣流程。在對流區分為導熱油對流管區、水汽對流管區及熱煙氣3路,此3路煙氣以控制導熱油產熱量為主進行調節,在保證導熱油熱功率滿足生產需求的前提下,來合理分配蒸汽用量。

 

2. 人造板行業的用熱特點

以年產20萬~25萬m3中密度纖維板的用熱為例,介紹密度板行業的熱能中心的熱介質參數特點。

表1(以年產20萬~25萬m3中密度纖維板的用熱為例)

序號 用熱設備 用熱介質       用熱參數 用熱比例/%
1 熱磨機 蒸汽 Q= 18t/h  P=1.2Pa  (12.6MW) 26
2 融蠟 蒸汽 Q=0.7t/h  P=0.3Pa  (0.3MW)  
3 制膠 蒸汽  Q=3t/h   P=0.4Pa  (2.09MW)  
4 纖維干燥 熱煙氣                 25.5MW 熱煙氣   52
5 熱壓機 導熱油  4,000,000Kcal/h(4.65MW) 導熱油   9.5
6 木片預熱 蒸汽   Q= 2.5t/h  P=0.3Pa (1.74MW)  
7 噴膠系統 蒸汽                 (1.0MW)  
8 其他 蒸汽      (1.0MW,最大1.3MW)  
9 總熱功率  48.88MW 蒸汽    38.5

 

3種熱介質的用熱量比例為:蒸汽38.5% (含熱磨機用汽26%)、導熱油9.5% 、熱煙氣52%。

蒸汽設計參數為P=1.6MPa  Q=28t/h,

導熱油設計參數為P=1.0MPa  Q=4.65MW(油出口溫度280℃),

熱煙氣設計參數為Q=25.5MW (350℃煙溫送干燥風機)。

 

3. 膜式壁爐膛式熱能中心----三種熱介質裝機功率參數

表2  (以年產20萬~25萬m3中密度纖維板的用熱為例)

序號 熱介質 產生設備 相關輔機 輔機參數 輔機功率/ KW  
1 蒸汽 膜式壁及對流管 引風機   Q=350000m3/h H=2800Pa 與熱煙風共用 同3共用
      給水泵 Q=30t/h H=220m 55  
2 熱油 余熱導熱油爐 導熱油爐引風機 Q=70000m3/h H=3000Pa 110  
      熱油循環泵 Q=300m3/h H=80m 90  
3 熱煙風 膜式壁第二爐膛排煙及對流管排煙 汽氣換熱器 總引風機 Q=370000m3/h H=3000Pa 450  
      如干燥風機離熱能中心較近(<25m),450KW引風機可以不配。  
      調溫風機 Q=100000m3/h H=1400Pa 55  
4         合計總功率(其他輔機功率未列入) 用戶可以將此值與其他熱能中心的三種熱介質引風機、循環油泵的總功率進行比較 760/310(距離較近)  

 

4. 膜式壁爐膛式熱能中心的特點

1)膜式壁爐膛直接產生蒸汽,無需用熱油二次轉換來產生蒸汽,不需要配蒸汽發生器,少了蒸汽發生器的二次循環泵,總體設備占地面積小。

2)熱油設計只為必需要的設備供熱,熱功率較小,熱油系統油管徑小,用油量少,循環油泵功率也小,省油也省電。

3)膜式壁爐膛采用典型的燃生物質鍋爐“M”型結構,能控制燃燒時間和爐膛出口溫度,最大限度地控制有害氣體的產生;第二豎井燃盡室不僅降低了煙氣溫度,固化了煙氣中的灰粒,且在下部的180°的轉向室中,沉降了70%的大顆?;覊m,避免了后部對流管易堵灰現象。

4)爐膛前后拱為水管水冷支吊結構,拱成型后,穩固耐用。

5)整體設備占地面積小,可露天布置。

6)總體設備裝機電功率小。

7)膜式壁吸熱量隨著熱負荷的加大而增加,因此總的產汽量會多于設備用汽量,如將此蒸汽排空,就會造成熱能的浪費,因此在后部干燥風機前必需配置一汽氣換熱器,將多余的蒸汽轉化為熱風進入干燥管道,冷凝水回軟水箱或熱力除氧器,此過程靠鍋筒內汽壓完成,不額外增加電耗。

8)在蒸汽管線上必需配有控制壓力的電動調節閥,制度將多余的蒸汽送往汽氣換熱器,以確保鍋筒的壓力在設定范圍內。

 

5. 膜式壁熱能中心的優點——節能、環保、不堵灰

5.1 節能

節能包括兩方面:一是燃料燃燒及熱能利用效率方面的節能;二是設備裝機總功率方面的節能。

 

5.1.1 燃料燃燒及熱能利用效率高

生物質燃料在其燃燒過程中,配風不合理及燃燒時間不夠,均會導致不完全燃燒損失。由于生物質固體燃料與煤的成分不同,因此燃燒過程也不一樣。

生物質固體燃料與煤的成分

燃料種類 碳C/% 氫H/% 氧O/% 硫S/% 灰A/% 揮發分V/% 密度ρ/(t/m3)
生物質固體燃料 38~50 5~6 30~44 0.1~0.2 4~14 65~70 0.47~0.64
55~90 3~5 3~20 0.4~0.6 5~25 7~38 0.8~1.00

 

從表可以看出,生物質燃料有如下特點:

(1)含碳量少,燃料熱值低。

(2)含氫稍多,揮發分多。生物質燃料中的碳多與氫結合成低分子的碳氫化合物,遇熱分解析出揮發物,所以易引燃。燃燒初期揮發析出量較大,必須配風合理,并確保燃燒環境有足夠的溫度,才能完全燃燒。如配風不合理,爐溫不夠,易產生鑲黑邊的火焰,形成不完全燃燒,并冒黑煙。

(3)生物質燃料含氧量多,易燃,燃燒時消耗空氣量少。

(4)含硫量低,煙氣中含硫量少。

(5)含灰分少,且密度小,易被風吹起,帶到后部受熱面。

(6)密度小,質地疏松,易燃燒和燃盡,灰燼中殘留的碳量少,固體未完全燃燒損失小。

針對以上特點,在燃燒裝置設計與配風上常鍋做到以下兩點:

a) 選用合適的往復爐排,設計足夠的燃燒容積。

燃料在爐排上燃燒時,大塊的爐排片可將較厚(300mm左右)的燃料推移翻滾前行,達到強化通風和燃燒的效果。

爐排面積熱負荷取值為600~750KW/m2(510,000~650,000Kcal/h m3);

從燃燒開始到被降溫到850℃的時間要求≥5.8s,保證燃燒完全,并最大限度地減少NOx等有害氣體的排放, 大的燃燒空間保證了足夠的燃燒時間。

爐膛的容積熱負荷設計值取100~140KW/m3(86,000~120,000Kcal/m3)。

b) 合理的配風,,實現分級燃燒

配風分一次風和二次風,一次風從爐排下供給,二次風從爐排上供給。

生物質燃料的理論供氣量為4~5m3/kg,過量空氣系數取1.4 左右。其中二次風的比例為30%~40%,有的秸稈燃料取50%;二次風進爐膛的位置在爐膛前、后拱的高溫喉口處,此處前后距離短,二次風易穿透,能較均勻地將空氣補充給揮發分氣體,滿足高效燃燒。

二次風補入爐膛的速度取60m/s 左右,保證充分均勻地將空氣與可燃性氣體混合,達到燃盡的效果。

 

5.1.2 設備裝機功率小

蒸汽、熱油、熱煙風是人造板企業必須的3種熱介質,但每種熱介質用熱的比例大小不同,表1中密度纖維板生產中用熱比例為蒸汽38.5%、導熱油9.5%、熱煙氣52%。從上面表2可以看出膜式壁熱能中心的裝機功率最小,用戶可以自行比較。

 

5.2 環保

鍋爐燃燒排放的有害氣體主要有CO 、SO2、NOX 、二惡英等,通過二次配風,分級燃燒,做大爐膛幾何尺寸及受熱面,降低爐膛內總的溫度場的溫度,延長爐膛內的固體顆粒和揮發份的燃燒時間,來達到最大限度的燃盡及控制有害氣體產生的效果。

 

5.3 不堵灰

5.3.1 生物質燃料灰的特點

生物質燃料灰分中含有較多的鈣、鈉、鉀離子,一般在850℃~1000℃下呈熔融狀態,而將其加工成顆粒燃料,一般在1198℃~1213℃才呈熔融狀態,但是人造板企業的熱能中心基本不燃用加工后的顆粒生物質燃料,因此在850℃~1000℃溫度下,生物質燃料灰分呈熔融狀態易粘附在管壁上。

 

5.3.2 膜式壁爐膛式熱能中心不堵灰原因

膜式壁爐膛式熱能中心因爐膛布置有水冷膜式壁,并且采用成熟的“M”型煙氣流程,爐膛出口溫度設計為850℃,出來進入后部的第二豎井爐膛(燃盡室),煙氣垂直下行,到下部煙氣轉向室,此時的煙溫被降到750℃,再翻轉向上進入熱油對流區、水汽對流區、熱煙氣區。此時進入對流區的溫度均在750℃左右,灰已經固化,不會產生“水泥灰”粘附。

 

6. 建議

從節能環保及用戶使用成本考慮,將熱能中心設計在離干燥風機較近的位置最為省電耗! 啟動煙囪離干燥風機的直線距離≤25m最好。

2到3年運行節省下的引風機及循環油泵的運行電費可以收回熱能中心投資費用??!

 

7. 膜式壁爐膛式熱能中心典型用戶

7.1  桂林龍騰木業有限公司:  20~25萬立方米/年     49MW  (4200×104Kcal/h)

7.2  山東唐口密度板廠:      12萬立方米/年         23.5MW (2000×104Kcal/h)

7.3  湖北東潤木業有限公司:15萬立方米/年         29MW  (2500×104Kcal/h) 

7.4  景德鎮鼎晟木塑新材料有限公司:12萬立方米/年  23.5MW (2000×104Kcal/h)         



                    






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