蒸汽锅炉节能技术改造项目可行性研究报告Word文件下载.docx

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＜185

排灰渣量（kg/t）

52

36

排渣含碳（％）

26

＜8

烟气黑度

2

≤1

（3）本次将原45m高烟筒改建为120米高烟囱，使有害物质进一步扩散稀释，降低对周围环境污染的强度。

2、缓解市政供热压力

目前我市集中供热发展较快，热力公司供热能力有限，无法满足集中供热对热源的需求。

我厂由热电厂供汽15～55t/h，采暖期仅供15t/h。

项目投产后，由于新系统蒸汽品质提高，可缓解由于供热不足对工厂的影响。

随着体育北大街路段的改造，市里要求我公司将长达1000多米的蒸汽管道埋入地下，否则就停止供汽，对生产造成影响。

3、节能

（1）由于新型锅炉热效率高达90％，使蒸汽综合能耗由原来85.8×

104kcal/t下降到69×

104kcal/t，下降了23％。

（2）由于煤耗下降，并掺烧炉渣，年减少废渣排放量1.4万吨（不含掺的造气炉渣）。

并且排出的废渣由于含C＜8％，可做为生产优质水泥的原料，使废渣二次再利用，基本做到不向环境排放废渣。

4、经济效益

本次改造由于能耗下降，燃料有效利用率提高，降低蒸汽成本；

并由于灰渣综合利用的好。

年可增加效益1293万元，为企业创造可观收益。

1.2项目范围

1＃～6＃蒸汽锅炉节能技术改造，总产汽能力110吨/时。

1.3项目建设指导思想

1、结合国情和工厂的具体情况，采用的技术力求先进适用、稳妥可靠。

2、充分利用现有的公用工程及辅助工程设施。

节省改造投资、加快项目建设进度。

3、吸取国内外锅炉建设的先进经验，结合工厂的实际情况，采取生产装置露天化布置。

4、主体工程及环境保护、安全生产、工业卫生同步考虑，以消除生产对环境的污染及对职工健康的危害。

5、充分考虑在项目的实施过程中，尽量不影响现有系统的生产。

1.4建设条件

1.4.1厂区条件

石家庄市交通发达，京广线纵贯南北，石太、石德线横贯东西，三条铁路在此交汇。

公路交通也十分便利，京广公路和高速公路通过石家庄市，全省各县及石家庄市均有公路相连，汽车运输四通八达。

厂区座落在石家庄市东北郊城乡结合部，已有铁路专用线10股，线路长5.8Km，通过设在石德线上的工业站，可及全国各地联系。

工厂现有机动运输车辆23辆，调车机车2辆，60吨车皮50辆，可满足本项目的要求。

1.4.2气象条件

1、气温

年平均气温12.9℃

月平均最高气温26.7—26.9℃

月平均最低气温－2.4—4.6℃

2、湿度

年平均相对湿度61％

月平均最高相对湿度80—85％

月平均最低相对湿度40—46％

3、雨

月平均最高降雨量525mm

小时最高降雨量251.3mm

4、雪

最大积雪厚度14cm

雪载荷147.1Pa

最大冻土深度0．53m

5、风

最大风速23m／s

主导风向东南

6、气压

年平均气压1.006×

105Pa

绝对最高气压1.016×

绝对最低气压0.995×

1.4.3地质条件

地震烈度七度

厂区地耐力1.569×

105—1.765×

105N／m2

厂区地下水位26m以下

1.4.4原水水质

游离C0212.1mg／l

总固体446.5mg／l

Ca90.0mg／l

FeO.075mg／1

C1-28.4mg／1

SO42-129.68mg／1

总硬度6.25毫克当量／1

总碱度4.10毫克当量／1

1.5研究结论

经研究分析，本改造项目所采用的产汽技术是成熟、稳妥、可靠的。

通过节能技术改造，使新上锅炉达到燃烧效率高、煤种适应性广、负荷调节范围大、污染物排放浓度低的效果；

而且，由于高品位蒸汽的产生，也缓解了市政供热紧张。

因此，具有良好的经济效益和社会效益，本项目是可行的。

第二章改造方案

2.1蒸汽系统

2.1.1炉型选择

蒸汽锅炉的型式主要有链条炉、沸腾炉、煤粉炉和循环流化床锅炉。

链条炉燃烧效率低、煤种适应性差、污染物排放浓度高，不利于环保。

沸腾炉是循环流化床锅炉的前身，该炉型具有可燃用劣质燃料的特点，但锅炉燃烧效率低、脱硫效率低、污染物排放浓度高，同时，沸腾炉还存在着埋管、炉墙及锅炉受热面磨损较严重的问题。

煤粉炉燃烧效率可高达90％以上，但负荷调节范围窄，对环境的污染也严重。

循环流化床锅炉是一种新型、高效、低污染、洁净燃烧的锅炉。

其主要特点是锅炉炉膛内含有大量的物料，在燃烧过程中大量的物料被烟气携带到炉膛上部，经过布置在炉膛出口的分离器，将物料及烟气分开，并经过非机械式回送阀将物料回送至床内，多次循环燃烧。

由于物料浓度高，具有很大的热容量和良好的物料混合，一般每公斤烟气可携带若干公斤的物料，这些循环物料带来了高传热系数，使锅炉热负荷调节范围广，对燃料的适应性强。

循环流化床锅炉采用比鼓泡床更高的流化速度，而不像鼓泡床一样有一个明显的界面，由于床内强烈的湍流和物料循环，增加了燃料在炉膛内的停留时间，因此比鼓泡床具有更高的燃烧效率，在低负荷下能稳定运行，而无需增加辅助燃料。

循环流化床锅炉运行温度通常在850～900℃之间，是一个理想的脱硫温度区间，采用炉内脱硫技术，向炉内加入石灰石作为脱硫剂，燃料及脱硫剂经多次循环，反复进行低温燃烧和脱硫反应，加之炉内湍流运动剧烈，Ca/S摩尔比约为2.5时，可以使脱硫效率达到80～90%左右，SO2的排放量大大降低。

同时循环流化床采用分级送风燃烧，使燃烧始终在低过量空气下进行，从而大大降低了NOX的生成和排放。

循环流化床锅炉还具有高燃烧效率、可以燃用劣质燃料、锅炉负荷调节性好、灰渣易于综合利用等优点，因此在世界范围内得到了迅速发展。

随着环保要求日益严格，普遍认为，循环流化床是目前最实用和可行的高效低污染燃煤设备之一。

因此，本次改造拟选用两台55吨/时次高压循环流化床锅炉替代原有链条炉和沸腾炉。

2.1.2循环流化床锅炉工作原理

循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。

所谓的流态化是指固体颗粒在空气的作用下处于流动状态，从而具有许多流体性质的状态。

在循环流化床锅炉炉内存在着大量的床料（物料），这些床料在锅炉一次风、二次风的作用下处于流化状态，并实现炉膛内的内循环和炉外的外循环，从而实现燃料不断的往复循环燃烧。

及其他锅炉相比，循环流化床锅炉增加了物料循环回路部分即分离器回料阀。

分离器的作用在于实现气固两相分离，将烟气中夹带的绝大多数固体颗粒分离下来；

回料阀的作用一是将分离器分离下来的固体颗粒返送回炉膛，实现锅炉燃料及石灰石的往复循环燃烧和反应；

一是通过循环物料在回料阀进料管内形成一定的料位，实现料封，防止炉内的正压烟气反窜进入负压的分离器内造成烟气短路，破坏分离器内的正常气固两相流动及炉内正常的燃烧和传热。

冷渣器的作用是将炉内排出的高温底渣冷却到150℃以下，从而有利于底渣的输送和处理。

一般循环流化床锅炉处在850—950℃的工作温度下，在此温度下石灰石可充分发生焙烧反应，使碳酸钙分解为氧化钙，氧化钙及煤燃烧产生的二氧化硫进行盐化反应，生成硫酸钙，以固体形式排出达到脱硫的目的。

石灰石焙烧反应方程式：

CaCO3＝CaO+CO2—热量Q

脱硫反应方程式：

CaO+SO2+l／2O2＝CaSO4+热量Q

因此循环流化床锅炉可实现炉内高效廉价脱硫，一般脱硫率均在90％以上。

同时，出于较低的炉内燃烧温度，循环流化床锅炉中生成的NOx主要由燃料NOx构成即燃料中的N转化成的NOx；

而热力NOx即空气中的N转化成的NOx生成量很小；

同时循环流化床锅炉采用分级送风的方式即一次风从布风板下送入，二次风分层从炉膛下部密相区送入，可以有效地抑制NOx的生成。

因此循环流化床锅炉中的污染物排放很低。

在锅炉运行时，炉内的床料主要由给煤中的灰、未反应的石灰石、石灰石脱硫反应产物等构成，这些床料在从布风板下送入的一次风、和从布风板上送入二次风的作用下处于流化状态，部分颗粒被烟气夹带在炉膛内向上运动，在炉膛的不同高度一部分固体颗粒将沿着炉膛边壁下落，形成物料的内循环；

其余固体颗粒被烟气夹带进入分离器，进行气固两相分离，绝大多数颗粒被分离下来，通过回料阀直接返送回炉膛，形成物料的外循环。

这样燃料及石灰石可在炉内进行多次的往复循环燃烧和反应，所以循环流化床锅炉具有很高的脱硫效率，同时石灰石耗量很低。

在循环流化床锅炉中，一般根据物料浓度的不同将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区三部分，密相区中固体颗粒浓度较大，具有很大的热容量，因此在给煤进入密相区后，可以顺利实现着火，因此循环流化床锅炉可以燃用无烟煤、矸石等劣质燃料，还具有很大的锅炉负荷调节范围；

及密相区相比，稀相区的物料浓度很小，稀相区是燃料的燃烧、燃尽段，同时完成炉内气固两相介质及蒸发受热面的换热，以保证锅炉的出力及炉内温度的控制。

正是由于循环流化床锅炉具有燃料适应性广、脱硫效率高、氮氧化物排放低、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。

自循环流化床燃烧技术出现以来,循环流化床锅炉已在世界范围内得到广泛的应用。

2.1.3锅炉主要技术参数

额定蒸发量55t/h

额定蒸汽压力5.3MPa

额定蒸汽温度485℃

给水温度150℃

排烟温度~145℃

锅炉设计效率　＞90%

锅炉外形尺寸高×

宽×

深=33850×

12000×

16248mm。

2.1.4主要设备结构

循环流化床锅炉本体由燃烧设备、给煤装置、石灰石粉仓、床下点火装置、分离和返料装置、水冷系统、过热器、省煤器、空气预热器、钢架、平台扶梯、炉墙等组成。

各部分结构简述如下：

1.燃烧装置：

流化床布风板采用水冷布风板结构，有效面积为7.7m2;

布风板上布置了665只风帽，风帽间风板上填保温混凝土和耐火混凝土。

空气分为一次风及二次风，一、二次风之比为60：

40，一次风从炉膛水冷风室二侧进入，经布风板风帽小孔进入燃烧室。

二次风在布风板上高度方向分二层送入。

布风板上布置了二只Ф219的放渣管，可接冷渣机（用户自理）。

2.给煤装置

炉前供至给煤管，煤通过落煤管送入燃烧室。

落料管上布置有送煤风和播煤风，以防给煤堵塞。

送煤风和播煤风接一次冷风，约为总风量的4%，每只送风管、播煤风管应布置一只风门（设计院设计），以调节送煤风量。

给料口在离风帽约1500mm处进入燃烧室。

石灰石可通过及煤混合进入燃烧室，也可通过二次风管喷入燃烧室。

3．床下点火装置

采用水冷布风板、油枪床下点火技术，油枪在床下预燃室内先燃烧，然后和冷空气混合成<

800℃的高温烟气，再经风室进入燃烧室加热物料，点火初期为了预热锅炉本体，可调节较低的烟气温度，然后视料层温度再逐渐调高温度。

油压~2.0MPa，油量150~350Kg/h,采用轻柴油；

油枪采用机械雾化的方式。

4.分离及返料装置

采用高温旋风分离器装置，分离装置布置在炉膛出口，分离器入口烟温850~1000℃。

在分离器下部布置了返料装置。

分离下来的飞灰经返料装置送回炉膛继续燃烧。

返料口离风帽高约1200mm。

返料风应接风门及流量计（设计院设计），用来调节风量。

经过分离器分离的烟气从分离器出口筒，流经水平烟道进入尾部烟道加热尾部受热面。

5.锅筒及其内部装置

锅筒内径1380mm，壁厚60mm，材料20g，锅筒内部装置由旋风分离装置、顶部百叶窗、加药管、排污管、再循环管、紧急放水管等组成。

锅筒上还设置有高、低读水位表、压力表、安全阀、放气阀、自用蒸汽阀等附件。

锅筒中心线以下50mm为正常水位，距离正常水位上下75mm为越限报警线，距离正常水位上下120mm为限值报警线。

6.水冷系统

炉膛水冷壁采用全悬吊膜式壁结构，炉室分左、右、前、后六个回路，前后墙水冷壁各二个回路；

膜式壁管径为Ф60×

5，（前、后墙水冷壁在水冷风室区域为Ф51×

5），节距为100mm。

炉膛四周布置刚性梁，有足够的承载能力。

下降管采用先集中后分散的结构，由锅筒引出二根直径Ф325×

16的集中下降管，一直到炉前下部，然后再从集中下降管引出分散下降管，分散下降管均为Ф108×

4.5，前、后墙各为四根，二侧墙为三根。

汽水连接管直径，二侧墙为Ф133×

6，各三根，前后墙为Ф133×

6，共八根。

在水冷壁易磨损部位采用焊鳍片、焊销钉敷耐磨材料等方法防磨。

7.过热器系统

过热器系统布置在尾部烟道中，分高温段及低温段二段。

烟气先经高温段后经低温段。

高温段过热器管径Ф22×

4，节距100mm，采用逆流布置方式，管子材质为12Cr1MoVG。

低温段管径Ф32×

4，节距100mm，采用逆流布置方式，管子材质上组为15CrMoG;

下组为20G/GB5310锅炉管子。

高、低段过热器迎烟气冲刷第一排管，设有防磨盖板。

为调节过热汽温，在高、低段过热器之间布置了喷水减温器。

过热器汇汽集箱上装有压力表、温度计、安全阀、向空排汽阀、蒸汽旁通阀、疏水阀等附件。

高、低温过热器管支承方式采用管吊管的形式，由每一排悬吊管来吊一排高温过热器管子、二排低温过热器管子。

8.省煤器系统

在尾部烟道过热器系统后面，布置了上、下二组省煤器，为防止磨损，上、下组省煤器采用膜式省煤器结构，错列，横向节距为80mm，纵向节距为45mm，管径为Ф32×

4。

为防止磨损，上、下组省煤器迎烟气冲刷第一、二排管子加装防磨盖板，弯头处加装防磨罩。

省煤器管子支承在两侧护板上。

9.空气预热器

由于空气压力高，为防止漏风，采用卧式空气预热器，空气在管内，烟气在管外，采用顺排布置，管径Ф40×

1.5。

迎烟气冲刷前二排及侧面各一排管子采用Ф42×

3.5的厚壁管，以防止磨损。

预热器管箱分三段，最上一只管箱为二次风预热器，横向节距均为63mm，纵向节距为60mm，下二只管箱为一次风管箱，横向节距均为68mm，纵向节距均为60mm。

最下一组预热器管子采用考登管。

10.炉墙

布风板以上浓相区炉内墙采用浇注高强度耐磨可塑料；

水冷壁外侧采用敷管炉墙结构，外加外护板。

高温旋风筒、水平烟道及尾部烟道采用轻型炉墙、护板结构。

本锅炉针对循环流化床锅炉的特点，在炉室、高温旋风筒等部位选用高强度耐磨可塑料、高强度耐磨砖，以保证锅炉安全可靠运行，用户对此应给予足够的重视。

11.密封结构

在炉膛出口及高温旋风筒入口处，采用柔性非金属膨胀节，保证此处密封性能。

在过热器、省煤器穿墙管等处均设有膨胀密封结构。

2.1.5锅炉本体水、汽侧流程

给水→省煤器进口集箱→省煤器管束→省煤器出口集箱→锅筒→下降管→水冷壁下集箱→上升管→水冷壁上集箱→汽水连接管→锅筒→饱和蒸汽引出管→吊挂管入口集箱→吊挂管管束→低温过热器入口集箱→低温过热器管束→低温过热出口集箱→喷水减温器→高温过热器进口集箱→高温过热器管束→高温过热器出口集箱→连接管→汇汽集箱

2.1.6锅炉烟气、灰侧流程

给煤→燃烧室燃烧的烟气和循环灰→炉膛→高温旋风分离器→转向

↓↑↓灰

排←返料器←

渣

室→高温过热器→低温过热器→省煤器→二次风空气预热器→一次风空气预热器→除尘器→烟囱

2.1.7辅助设备风机参数

一次风机：

Q=59520m3/hP=13870Pa355Kw

二次风机：

Q=41925m3/hP=9356Pa160Kw

引风机：

Q=171608m3/hP=4550Pa355Kw

增压风机：

Q=1485Nm3/hP=11439Pa11Kw

2.2给水系统

锅炉给水采用脱盐水，经除氧器除氧、给水泵加压送至锅炉。

本项目用脱盐水量150m3／h，通过浅脱盐水系统改造获得。

脱盐水流程：

深井水→前置阳床→后置阳床→阴离子交换器→除二氧化碳器→浅脱盐水水箱→中间水泵→强碱阴离子交换器→脱盐水箱→脱盐水泵→送锅炉系统。

2.3煤运系统

现有锅炉房有两台20t／h链条炉、三台20t／h沸腾炉和一台10t／h沸腾炉，其中四台沸腾炉全部烧造气粉煤，两台链条炉烧烟煤。

上煤运输利用造气上煤运输系统，煤运输系统较复杂。

新锅炉上煤利用原有煤运系统改造解决。

2.4烟气除尘

锅炉烟气除尘拟采用两台HHD型宽间距卧式电除尘器，该除尘器是国家建材局合肥水泥研究设计院引进和借鉴国外先进技术，先后及美国EEC、德国鲁奇LURGE，沃夫WUFU、瑞士依莱克斯ELEX、丹麦史密斯FLS进行技术合作及引进，总结三十年来的设计、制造和应用经验，结合我国各行业工业窑炉废气工况的特点，为适应日趋严格的废气排放要求和WTO市场准则，研究开发的拥有全部自主知识产权的重大科研成果。

已被国家环保局批准列入中国环保名优产品，荣膺国家环保局颁发的最佳实用环保技术、多次荣获北京国际环保展金、银奖。

目前该成果已广泛应用在水泥、冶金、电力等行业。

深得全国广大用户信赖，具有较强的市场竞争力。

2.4.1性能特点

1、最佳宽间距及极板特别配置

使得电场场强、板电流分布更加均匀，驱进速度可提高1.3倍，使捕集比电阻范围扩大到101～1014Ω－cm，特别适用于新型水泥干法回转窑、篦冷机、流化床锅炉、烧结机等废气的高比电阻粉尘回收，减缓或消除反电晕现象。

2、国内首创的整体新型RS电晕线

最高长度可达15米，具有起晕电压低，电晕电流密度大，刚性强，永不破损，具有抗高温、抗热变能力，结合顶部振打方式清灰效果极佳。

根据粉尘浓度大小配置相应的电晕线密度，从而可适应高粉尘浓度的收尘，最高允许入口浓度可达1000g/Nm3。

3、电晕极顶部强力振打

根据清灰理论设计的顶部放电极强力振打，可采用三维悬吊结构，当废气温度过高时，收尘极和电晕极将按三维方向任意膨胀发展，收尘极系统还特别设计了抗热变钢带约束机构，使得HHD电收尘器具有较高的抗热变能力，经商业运行表明，HHD电收尘器最高耐温可达390℃。

4、提高振打加速度，减善清灰效果

收尘极系统清灰好坏直接影响收尘效率，大部分电收尘器在经过一段时间运行后都表现出效率下降情况，究其根源主要是收尘极板清灰效果差所致，HHD电收尘器利用最新撞击理论和时间结果，改传统扁钢撞击杆结构为整体型钢结构，又将收尘极的侧部振打锤结构删繁就简，使掉锤环节减少2/3，实验表明收尘极板面最小加速度从200G提高到356G.

5、占地面积小，重量轻

由于放电极系统采用顶部振打设计，且打破常规创造性地将每个电场采用非对称悬吊设计，并利用美国环境设备公司壳体计算机软件优化设计，使得在同样收尘总面积的情况下，电收尘器总体长度减少3～5米，重量减轻15％。

6、高保证绝缘系统

为防止电收尘器的高压绝缘材料结露爬电，壳体采用畜热双层充电屋顶设计，电加热采用最新PTC、PTS材料，绝缘套管底部采用双曲线反吹清扫设计，彻底杜绝了瓷套管结露爬电的易发故障，且维护、保养、更换极为便利。

7、匹配L－C高电压供电系统

高压控制可采用DCS系统控制，上位机操作，低压控制采用PLC控制，中文触摸屏操作。

高压电源采用恒电流、高阻抗直流电源，匹配HHD电收尘器本体。

可产生高除尘效率，克服高比电阻、处理高浓度的优越功能。

2.4.2除尘器主要技术参数

型号：

HHD61/4/1

处理烟气量：

151200～216000m3/h

除尘效率：

＞99％

设备阻力：

300Pa

2.5排灰、排渣

电除尘器下各设一台耐热刮板机，从静电除尘器集灰斗下来的灰，经刮板机输送到斗提仓，然后斗式提升机将灰提升到临时储灰仓；

锅炉炉渣利用小推车送至临时渣场。

然后由用户及时运走综合利用。

第三章燃料消耗

3.1燃料品种

循环流化床锅炉以混煤为原料，混煤是将无烟煤末、烟煤、造气炉渣按各占1/3的比例混合后的产物。

3.2燃料消耗量

燃料消耗量：

品种

用量

无烟煤末

烟煤

炉渣

小时用量（吨/h）

6.985

5.17

日用量（吨/d）

167.6

124.1

年用量（吨/a）

55880

41360

年燃料消耗用量以8000小时,炉渣含碳20％计。

石灰石消耗量:

当硫含量为0.8％，Ca/S=2.5，脱硫效率＝85％时，石灰石的消耗为595kg/h。

第四章总图布置

4.1总图布置

本项目是新上二台55吨/h循环流化床锅炉取代公司现有的1～6＃炉。

因此，对旧厂房进行改造，将新锅炉布置在1～6＃炉的位置，具体实施过程中，为不影响生产蒸汽的负荷，先将1～3＃炉拆除，在此位置上建一台55吨/h循环流化床锅炉。

然后将4～6＃炉拆除，再在此位置上建另一台55吨/h循环流化床锅炉。

依托或部分依托现有的公用工程和辅助设施，不需新征土地。

浅脱盐水改造中新建的设备放置在原浅脱盐水车间。

4.2工厂运输

工厂现有铁路专用线10股，长5.8km，蒸汽机车2台，自备车35辆，厂内有各种形式的汽车可满足需求。

全厂运输主要由铁路部门来车，正常情况下每天火车运量为500～600t，占煤总运量的30％～40％，其余均为汽车运，由汽车公司承担。

火车用人工卸车，在3.5～4小时之间车辆返回工业站。

拟建2台55吨/h锅炉，年用煤（白煤粉和烟煤合计）11.18万吨/年，每年排灰渣3.17万吨/年，利用公司现有车辆及社会运力可解决煤和灰渣运输。

第五章供配电

5.1项目用电负荷

本项目增加用电负荷约2562KW，用电负荷见下表：

用电负荷表

序号

名称

用电负荷

1

锅炉房

21