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甲醇锅炉与燃气锅炉比较研究论文

发布时间:2024-07-03 03:08:51

甲醇锅炉与燃气锅炉比较研究论文

要求使用清洁能源,首先选天然气,电能,局限天然气不能全面普及以及电费用太高,也有部分使用柴油,重油等,但油类也冒烟,所以现在出来的醇基燃料是首选,燃烧干净,排放低,目前甲醇燃料应用于餐饮,酒店很多,工业也在逐步普及。我就是做醇燃料的

同样是产生一吨蒸汽,甲醇锅炉需要消耗101kg甲醇,以2000元/吨计算,那么成本就是202元;燃气锅炉需要消耗天然气70-80立方米,以元/m?计算,成本是280元左右。可见,使用甲醇锅炉比天然气锅炉一小时就能节省80元左右。

实际使用的时候,天然气的使用成本低一点,甲醇燃烧器的寿命太低售后太多

如果您那边要是有天然气管道的话,就用天然气就可以的,如果没有就用甲醇的就可以,如果都不想用,就用电的也可以,这个就是运行成本高低的问题,其他的优点和缺点都一样,优点就是都是清洁能源,不用人工操纵,缺点就是运行成本高低的问题,

燃气锅炉毕业论文

去幸福校园网站看看,那的论文很多1引 言热水供热的研究对象人们的日常生活中需要大量的热能,尤其在冬季。现在在北方大多家庭取暖用热水集中供暖,而在淮阴等江苏地区冬季室内一般用空调或不提供供暖设备,靠自然光照和多穿些衣服来驱寒。近年来随着人们的生活水平的提高,越来越多的家庭购买空调或电取暖器用来冬季室内供暖。然而空调和电取暖器的耗电量太大及它们采用热风供暖在取暖时,室内空气太干燥等缺点。所以一般家庭买了,但用的很少,造成资源的浪费。经调查热水供暖同样适用于江苏地区,一些家庭已经安置了热水锅炉加散热片取暖系统。随着经济技术的提高和人们的需求增加,热水供热工程已经悄然在江苏大地上发展起来。本设计的供暖系统的型式和主要内容热能的供应是通过供热系统完成,本设计供暖系统包括三个组成部分:(1) 热源:热水锅炉。(2) 供热管网:输送热媒的供热管路系统。(3) 热用户:直接使用或消耗热能的室内供暖系统。根据三个主要组成部分的相互关系来分,供暖系统可分为局部供暖系统和集中供暖系统。本设计是热源、供热管网和热用户三个主要部分在构造上连在一起的局部供暖系统。主要内容为房间的设计和供暖系统设计热负荷以及燃气热水锅炉的设计。

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Ø 缩写:ICEIE2017

Ø 周期:投稿后在2-3周内会有审稿结果,在会议结束后3-6个月完成论文的出版和检索

Ø 合作单位:山东大学(威海)

Ø 时间:2017年09月16-17日

Ø 发表流程

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参考内容来源:《ICEIE2017电子与信息工程》

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国内燃气锅炉研究现状论文

摘要: 高炉煤气的利用方式很多,目前我国最主要的利用方式是高炉煤气发电项目(包括燃烧高炉煤气和高炉煤气、煤粉混烧)。分析燃煤锅炉掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气后的工况变化,并提出改造措施,对钢铁行业的燃煤锅炉改造具有借鉴意见。 更多高炉煤气论文请进:教育大论文下载中心关键词:高炉煤气;燃煤锅炉;掺烧 在钢铁企业的生产过程中,消耗大量的煤炭、燃油和电力能源的同时,还产生诸如高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等二次能源,所产生的这类能源,除了满足钢铁生产自身的消耗外,剩余部分用于其他行业或民用。高炉煤气是炼铁的副产品,是高炉中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原作用产生的一种煤气,无色无味、可燃,其主要可燃成分为CO,还有少量的H2,不可燃成分是惰性气体、CO2及N2。CO的体积分数一般在21%-26%,发热量不高,一般低位发热值为2760-3720kJ/m3。高炉煤气着火温度为600℃左右,其理论燃烧温度约为1150℃,比煤的理论燃烧温度低很多。燃烧温度低,使得高炉煤气难以完全燃烧,且燃烧的稳定性差。由于高炉煤气内含有大量氮气和二氧化碳,燃烧温度低、速度慢,燃用困难,使得许多钢铁企业高炉煤气的放散率偏高。利用高炉煤气发电,由于燃料成本低,系统简单,减少了燃料运输成本及基建费用,可以缓解企业用电紧张局面,减少CO对环境的污染,取得节能、增电、改善环境的双重效果,既能为企业创造可观的经济效益,又能创造综合社会效益。根据现在钢铁行业中高炉煤气的主要利用方式,本文对燃煤锅炉掺烧高炉煤气和燃煤锅炉改造为全燃高炉煤气锅炉做了理论分析和相应的改造措施。1 掺烧高炉煤气对锅炉性能的影响 对炉膛内燃烧特性的影响燃煤锅炉中掺烧高炉煤气时,由于高炉煤气的低位发热量很低(2760-3720kJ/m3),而一般的烟煤的低位发热量约为18000kJ/kg,因此,炉膛中的理论燃烧温度必定下降,导致煤粉燃烧的稳定性变差,煤粉颗粒的不完全燃烧量增多,从而增加飞灰含碳量,机械不完全燃烧损失增加,锅炉效率降低。另一方面,掺烧高炉煤气后,送入炉膛内的吸热性介质增多,烟气的热容量增大,火焰中心的温度水平下降,火焰中心位置上移,导致煤粉在炉膛内的停留时间缩短,也造成煤粉的不完全燃烧,飞灰含碳量增加。第三,掺烧高炉煤气后,炉膛内烟气量增加(表1),炉膛内的烟气流速增加,从而缩短了煤粉颗粒在炉膛内的停留时间,也造成了煤粉的不完全燃烧。第四,掺烧高炉煤气后,高炉煤气中存在的氮气等大量的惰性气体阻碍可燃成分与空气的充分混合,减少发生燃烧反应的分子间发生碰撞的几率,导致燃烧不稳定,煤粉颗粒燃烧不完全,增加了飞灰含碳量。可见,掺烧高炉煤气后,飞灰的含碳量增加,锅炉效率降低。试验证明[1],从飞灰含碳量的角度来看,如果不提高炉膛的温度水平,高炉煤气的最佳掺烧率应该在25%以内。表1燃料产生1MJ燃烧热的烟气量众所周知,固体的辐射能力远远大于气体,燃高炉煤气产生的烟气中所含有的具有辐射能力的三原子气体所占的份额远远低于燃煤,在燃气中占很大一部分的N2等双原子气体不具备辐射能力,而且,高炉煤气燃烧产生烟气中三原子气体主要是CO2和少量的H2O,CO2的辐射能力要低于H2O,因此,掺烧高炉煤气后,炉膛内火焰辐射能力减弱,更多的热量流往后面的过热器和尾部烟道。掺烧锅炉煤气后,炉膛内的热交换能力下降,对于以炉膛水冷壁为主要蒸发受热面的锅炉,如果锅炉结构不做调整,则锅炉的蒸发量下降。 对炉膛后烟道的传热特性影响以对流换热为主的过热器系统,吸收烟气热量主要取决于传热温压和传热系数。对于燃煤和掺烧高炉煤气的锅炉来说,两者的炉膛出口烟温相差不大[2],因而其传热温压也相差不大。但是掺烧高炉煤气锅炉的烟气体积流量要比燃煤锅炉大,对流受热面的烟气流速增加,因此提高了传热系数,使得过热器吸热量增加,导致过热器出口温度过热。同样,烟气量增加,如果炉膛后的受热面不改变,则布置在炉膛后烟道中的过热器,省煤器,空气预热器吸热量增多,但是不足以使得排烟温度降低到以前的温度水平,因而排烟温度升高,排烟热损失增加。2 全烧高炉煤气对锅炉性能的影响 对炉膛内燃烧特性的影响高炉煤气中大量的惰性气体N2、CO2等在燃烧时不参与燃烧反应,相反,还吸收大量可燃气体燃烧过程中释放的热量,使得高炉煤气的燃烧温度偏低。虽然高炉煤气是气体燃料,理论燃烧温度(-1150℃)要远低于煤粉颗粒(1800℃-2000℃),但是高炉煤气中含有的大量惰性气体会阻碍火焰传播,使火焰的传播速度变慢(例如层流火焰传播速度仅为),因此,要保证燃烧的稳定性,必须提高燃烧温度。高炉煤气中几乎不含灰分,燃烧时,火焰基本上不产生辐射能量,只有燃烧产生的烟气中的三原子气体具有辐射能力,高炉煤气中大量的氮气不具备辐射能力,所以燃高炉煤气的锅炉,炉膛中的烟气辐射传热能力要低于燃煤锅炉。因此,炉膛内水冷壁的吸热量降低,导致锅炉蒸发量减少。 对炉膛后烟道的传热特性的影响由于高炉煤气中几乎不含有灰尘,所以,燃烧高炉煤气产生的烟气中的飞灰可以忽略不计,因此,对流受热面的污染系数ξ很低,只有,而对于燃煤锅炉,当烟气流速为10m/s时,污染系数ξ为[3],可见,燃烧高炉煤气后,对流受热面的热有效系数增大,使得对流受热面的吸热量增多。高炉煤气中含有大量的惰性气体,产生相同燃烧能量的高炉煤气生成的烟气量要大于纯燃煤时产生的烟气量,因此流经对流受热面的烟气量增大,烟气流速增加,导致对流传热的传热系数变大,对流吸热量增大,因此,吸收对流受热面热量的过热蒸汽温度升高。同样,烟气量增加,如果炉膛后的受热面不改变,则布置在炉膛后烟道中的过热器,省煤器,空气预热器吸热量增多,但是还不足以使得排烟温度降低到以前的温度水平,排烟温度升高,排烟热损失增加。3 掺烧高炉煤气后的改造措施由以上的分析,为了解决掺烧高炉煤气后出现的一系列问题:炉膛温度下降;过热蒸汽温度升高;飞灰含碳量增加;排烟温度变大等,提出下面的解决方案。 改造燃烧器高炉煤气燃烧器一般布置在煤粉燃烧器的下部,当高炉煤气燃烧器具有充当锅炉启动燃烧器的功能时,这种布置可以获得燃烧和气温调节两方面的好处。如果以高炉煤气借助煤的燃烧来稳燃的话,则只对气温调节有利。由于混烧高炉煤气后,炉膛中火焰的中心位置上移,造成煤粉燃烧不完全,排烟温度升高等问题,因此,可以采取让燃烧器位置尽量下移,燃烧器喷嘴向下倾斜等方法,降低火焰中心位置,增加燃料在炉膛内的停留时间。选用能强化煤粉燃烧的燃烧器,如稳燃腔煤粉燃烧器[4],加强煤粉颗粒的燃烧,减少飞灰含碳量,提高锅炉效率。 改造过热器掺烧高炉煤气后,炉膛内辐射吸热量减少,对流吸热量增加,因此在实际允许的情况下,增加较多的屏式过热器,相应的减少对流过热器受热面,这样,可以照顾到全烧煤和掺烧高炉煤气工况下过热器的调温性能,避免过大的增加减温水量。 改造省煤器掺烧高炉煤气后,炉膛内的辐射吸热量减少,直接影响了锅炉蒸发量下降,导致锅炉出力降低,另外,掺烧高炉煤气后,烟气量变大,排烟温度升高,因此,在炉后烟道内增加省煤器换热面积,采用沸腾式省煤器,要保证其沸腾度不超过20%,否则因省煤器内工质容积和流速增大,使省煤器的流动阻力大幅增大,影响锅炉经济性。增加省煤器换热面积,提高了省煤器的吸热量,降低了过高的排烟温度,减小了排烟损失,提高了锅炉效率。4 全烧高炉煤气后的改造措施 炉膛改造燃煤锅炉的炉膛内辐射传热能量很大,炉膛内配置了相应的大量的水冷壁吸收辐射热,改燃高炉煤气后,炉膛内辐射能量减少,过多的水冷壁吸收大量的辐射热能会使得炉内的温度进一步下降,加剧了高炉煤气燃烧的不稳定,因此,敷设卫燃带,降低燃烧区下部炉膛的吸热量,进一步提高燃烧区炉膛温度,改善高炉煤气燃烧的稳定性。增加了卫燃带后,减少了水冷壁的面积,锅炉蒸发量减少,为了保证锅炉的蒸发量,就必然要提高高炉煤气量,提高炉膛的热负荷,但是,高的炉膛热负荷也提高了烟气量和炉膛出口温度,导致过热蒸汽超温和排烟温度升高,锅炉效率下降,因此不可能通过无限制的提高炉膛热负荷来提高锅炉的蒸发量。锅炉改烧高炉煤气后,炉膛内的热交换能力显著下降,对于以炉膛水冷壁作为其全部蒸发受热面的锅炉,如果锅炉的结构不允许做较大的改动,蒸发量必定下降。 燃烧器改造对于高炉煤气来讲,动力燃烧即无焰燃烧其火焰长度短、燃烧速度快、强度大、温度高,是一种比较合适的燃烧方式,但因其体积大、以回火、噪音高、负荷调节不灵活,且流道复杂,成本高,实际中采用很少。而采用扩散燃烧不但火焰太长,而且混合不好,燃烧不完全,不适合高炉煤气。实际中大多数采用预混部分空气的燃烧方式,这种形式的燃烧器结构简单、不易回火、负荷调节灵敏,在煤气的热值和空气的预热温度波动的情况下能保持稳定的工作,调节范围宽广,在锅炉最低负荷至最高负荷时,燃烧器都能稳定工作。燃烧器的布置主要考虑以下几点:火焰应处于炉膛几何中心区域,使火焰尽可能充满炉膛,使炉膛内热量得以均匀分配,受热面的负荷均匀,不会形成局部受热引起内应力增大,防止受热不均匀。对于布置高度,在不影响火焰扩散角的情况下,燃烧器低位布置,有利于增加煤气燃烧时间,保持炉温均匀。 过热器的改造改燃高炉煤气后,烟气量增大引起过热蒸汽超温,可以通过适当减少过热器的面积来控制过热蒸汽的温度在规定范围之内。也可以通过增加减温器的调温能力,来控制过热蒸汽的温度。 增加煤气预热装置加装煤气预热器一方面可以进一步降低排烟温度,提高锅炉效率,另外一方面,可以增加入炉能量,提高燃烧温度,增强火焰的辐射能力,改善高炉煤气的着火和燃尽条件。研究证明[5],高炉煤气温度每提高10℃,理论燃烧温度可以高4℃。但是由于高炉煤气的易燃性和有毒性,要求与烟气之间的换热过程严密而不泄露,理论上只能采用分离式热管换热器。 省煤器的改造改烧高炉煤气后,排烟温度升高,锅炉蒸发量下降,因此,增加省煤器面积,采用沸腾式省煤器可以提高省煤器的吸热量,降低过高的排烟温度,减小排烟损失,提高锅炉效率。另一方面,高炉煤气锅炉炉内火焰黑度和炉内温度低,故不宜单纯以增加敷设受热面的面积来提高锅炉蒸发量,而采用沸腾式省煤器来弥补锅炉蒸发量的减少,这是提高锅炉出力的有效措施。 尾部烟道的改造由于高炉煤气发热量低,惰性气体含量高,因此燃用高炉煤气时,锅炉的烟气量及阻力都讲增加,为此,一般须考虑扩大尾部烟道流通面积降低流动阻力及增加引风机的引风能力。 燃气安全防爆措施从安全方面考虑,有必要建立燃气锅炉燃烧系统,包括自动点火、熄火保护、燃烧自动调节、必要的连锁保护方面的自动化控制。同时为了减轻炉膛和烟道在发生爆炸时的破坏程度,燃气锅炉的炉膛和烟道上应设置防爆装置。此外燃气系统应装设放散管,在锅炉房燃气引入口总切断阀入口侧、母管末端、管道和设备的最高点、燃烧器前等处应布置放散点。采取了以上安全措施后,可以确保锅炉处在安全运行之中。参考文献:[1]湛志钢,煤粉、高炉煤气混烧对煤粉燃尽性影响的研究[D].[硕士学位论文].武汉:华中科技大学,2004.[2]姜湘山,燃油燃气锅炉及锅炉房设计[M].北京:机械工业出版社,2003.[3]范从振,锅炉原理[M].北京:中国电力出版社,1986.[4]陈刚、张志国等,稳燃腔煤粉燃烧器试验研究及应用[J].动力工程,1994(12).[5]刘景生、王子兵,全燃高炉煤气锅炉的优化设计[J].河北理工学院学报.

这个论文写得很仔细。我看过,是关于燃气锅炉的。借鉴一下,帮助挺大的。

下面是我找的,不知道对你有没有帮助 ,如果有的话请您给个红旗吧一、前言 众所周知,能源消费是造成当今环境恶化的一个主要原因,尤其是煤炭在直接作为能源燃烧过程中,存在着效率低、污染严重的问题。统计表明,我国每年排入大气的污染物中有80%的烟尘,87%的SO2,67%的NOx来源于煤的燃烧。我国的大气污染主要是锅炉、窑炉燃煤产生烟气形成的煤烟型污染。目前我国能源仍然以煤炭为主,改变能源结构,使用油气电等清洁能源,与我国的国情又不太相适应,未来相当长一段时间内,煤炭在我国一次能源结构中的主体地位不会改变,这已成为不争的现实。因此大力发展和应用洁净煤燃烧技术与装置,是解决和控制大气污染的一条重要措施。 近年来,人们已在洁净煤燃烧技术方面进行了大量的研究与实践,但综合效果还都有待于提高。多年来在总结、借鉴、完善、发展国内外相关技术的基础上,我们对原煤气化和分相燃烧技术进行了大量研究,通过几年来的大量实验和工作实践,解决了十多项技术难题,掌握了一种锅炉清洁燃烧技术——煤气化分相燃烧技术, 并利用该技术研制出一种煤转化成煤气燃烧的一体化锅炉,我们称之为煤气化分相燃烧锅炉。其突出特点是无需炉外除尘系统,经过炉内全新的燃烧、气固分离及换热机理,实现“炉内消烟、除尘”,使其排烟无色——俗称无烟。烟尘、SO2、NOX排放浓度符合国家环保标准的要求,而且热效率高达80~85%。这种锅炉根据气固分相燃烧理论,把互补控制技术、气固分相燃烧技术集于一炉,将煤炭气化、燃烧集于一体,组成煤气化分相燃烧锅炉,从而实现了原煤的连续燃烧与洁净燃烧。 二、煤气化分相燃烧技术 烟尘的主要污染物是碳黑,它是不完全燃烧的产物。形成黑烟的原因主要是煤在燃烧过程中,形成易燃的轻碳氢化合物和难燃的重碳氢化合物及游离碳粒。这些难燃的重碳氢化合物、游离碳粒随烟气排出,便可见到浓浓的黑烟。 一般情况下,煤的燃烧属于多相混合燃烧,煤在燃烧过程中析出挥发物,而挥发物的燃烧对煤焦的燃烧起到制约作用,使固体碳的燃烧过程繁杂化、困难化。固体燃料氧化反应过程中的次级反应,即一氧化碳和二氧化碳的产生以及一氧化碳的氧化反应和二氧化碳的还原反应,都不利于固体碳和天然矿物煤的燃烧,而气固分相燃烧就可以有效地解决上述问题。 气固分相燃烧就是使固体燃料在同一个装置内分解成气相态的燃料和固相态的燃料,并使其按照各自的燃烧特点和与此相适应的燃烧方式,在同一个装置内有联系地、互相依托地、相互促进地燃烧,从而达到完全燃烧或接近完全燃烧的目的。 煤气化分相燃烧技术是根据气固分相燃烧理论,将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体,以煤炭为原料,采用空气和水蒸气为气化剂,先通过低温热解的温和气化,把煤易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为煤气,与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。这样在同一个燃烧室内气态燃料与固态燃料有联系地、互相依托地、相互促进地按照各自的燃烧规律和特点分别燃烧,消除了黑烟,提高了燃烧效率,并且在整个燃烧过程中,有利于降低氮氧化物和二氧化硫的生成,进而达到洁净燃烧和提高锅炉热效率的双重功效。 煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用,使固体燃料的干燥、干馏、气化以及由此产生的气相态的煤气和固相态的煤焦在同一炉内同时燃烧。并使锅炉在结构上实现了两个一体化,即煤气发生炉和层燃锅炉一体化,层燃锅炉与除尘器一体化,因此无需另设煤气发生炉便实现了煤的气化燃烧;也无需炉外除尘器,就可实现炉内消烟除尘,锅炉排烟无色。其燃烧机理如图一所示,双点划线框内表示固相煤和煤焦的燃烧过程,单点划线框内表示气相煤气的燃烧过程,实线框内表示煤的干馏过程,虚线框内表示煤焦的气化过程。 原煤首先在气化室缺氧条件下燃烧和气化热解,煤料自上部加入,煤层从下部引燃,自下而上形成氧化层、还原层、干馏层和干燥层的分层结构。其中氧化层和还原层组成气化层,气化过程的主要反应在这里进行。以空气为主的气化剂从气化室底部进入,使底部煤层氧化燃烧,生成的吹风气中含有一定量的一氧化碳,此高温鼓风气流经干馏层,对煤料进行干燥、预热和干馏。煤料从气化室上部加入,随着煤料的下降和吸热,低温干馏过程缓慢进行,逐渐析出挥发份,形成干馏煤气。其成份主要是水份、轻油和煤中挥发物。 原煤经干馏后形成热煤焦进入到还原层,靠下层部分煤焦的氧化反应热进行气化反应。同时可注入适量的水蒸汽发生水煤气反应,这样以空气和水蒸汽的混合物为气化剂,在气化室内与灼热的碳作用生成气化煤气。其成份主要是一氧化碳和二氧化碳以及由固体燃料中的碳与水蒸碳与产物、产物与产物之间反应生成的氢气、甲烷,还有50%以上的氮气。这样干馏层生成的干馏煤气和进入干馏层的气化煤气混合,由煤气出口排出。气化室内各层的作用及主要化学反应见表一。 表一:气化室内各层的作用及主要化学反应 层区名 作用及工作过程 主要化学反应 灰层 分配气化剂,借灰渣显热预热气化剂 氧化层 碳与气化剂中氧进行氧化反应,放出热量,供还原层吸热反应所需 C+O2=CO2 放热 2C+O2=2CO 放热 还原层 CO2 还原成CO,水蒸汽与碳分解为氢气, CO2+C=2CO 放热 H2O+C=CO+H2 放热 CO+H2O=CO2+H2 吸热 干馏层 煤料与热煤气换热进行热分解,析出干馏煤气:水份、轻油和煤中挥发物。 干燥层 使煤料进行干燥 在锅炉的气化室中,煤料自上而下加入,在气化过程中逐步下移,气化剂则由下部进入,通过炉栅自下而上,生成的煤气由燃料层上方引出。这一过程属逆流过程,它能充分利用煤气的显热预热气化剂,从而提高了锅炉的热效率,并且由于干馏煤气不经过高温区裂解,使气化煤气的热值有所提高。 原煤经温和气化低温热解产生的煤气,在经过上部干馏层后,通过气化室的煤气出口进入燃烧室,与充足的二次风充分混合,在燃烧室的高温条件下自行点燃,并与进入燃烧室炉排上煤焦向上的火焰相交,这样在燃烧室内煤气与煤焦分别按照气相和固相的燃烧特点和燃烧方式分别燃烧,又相互联系、相互促进,使一氧化碳和烟黑燃烬,达到或接近完全燃烧。 三、煤气化分相燃烧锅炉的结构特点及应用 锅炉在发展的过程中一直重视提高锅炉热效率和烟尘排放达标两大问题。传统的锅炉解决这两大问题的基本上是靠强化燃烧和传热提高锅炉热效率和设置炉外除尘器。强化燃烧往往会导致锅炉烟尘初始排放浓度的加大,增大除尘器的负担,在发达国家可使用除尘效率在99%以上的电除尘器或布袋除尘器,使烟尘排放浓度控制在50mg/Nm3以下,而在我国由于经济条件的原因,只能使用价格相对低廉的机械式或湿式除尘器,除尘效率一般低于95%,使烟尘排放浓度大于100-200 mg/Nm3,达不到国家的环保要求。这种依靠炉外除尘器解决除尘的办法,不仅增加锅炉房的占地面积和基建投资,而且增大引风机电耗,还造成二次污染。由于煤气化分相燃烧锅炉彻底改变了传统锅炉的燃烧原理,利用气固分相燃烧理论,使煤在燃烧过程中易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为可燃煤气,与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。由于燃烧室温度高达1000℃以上,烟雾得以充分分解,解决了煤直接燃烧产生黑烟的难题。这种锅炉不仅使原煤尽可能地完全燃烧和高效利用,有较高的热效率,而且还尽可能地减少烟尘和有害气体SO2、NOX等的排放,达到消烟除尘的作用,使锅炉各项环保及节能指标大大优于国家标准。 煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用,打破了传统锅炉加除尘器的模式,创建了无需炉外除尘器的一体化模式。而这种一体化并不是机械式地将除尘器加入锅炉。煤气化分相燃烧锅炉与普通煤气锅炉和层燃锅炉相比,具有自己独特的结构,它将后两者有机结合,主要由前部的煤气化室,中部的燃烧室和尾部的对流受热面三大部分组成。(见图二:锅炉结构与燃烧示意图) 气化室是锅炉的技术核心部分,它看上去象是一个开放式的煤气发生炉,其主要功能,一是将煤中的可燃挥发份和煤的气化反应生成气,以煤气的形式排入到燃烧室进行燃烧;二是将释放出挥发份的半焦煤输送到燃烧室继续进行燃烧;三是控制气化室内的反应温度和煤焦层厚度。实现上述功能的关键:一是要保证一定的原煤层;二是要合理配置送风和气化剂,提高煤炭气化率和气化室的气化强度;三是要在煤气化室和燃烧室的连接部位,合理配置煤气出口和煤焦出口。气化室产要由炉体、进煤装置、炉栅、气化剂进口、煤气出口和煤焦出口等部分组成。 在气化室内以煤炭为原料,采用空气和水蒸汽为气化剂,在常压下进行煤的温和气化反应,将煤在低温热分解产生的挥发性物质从煤中赶出。当气化室内温度达到设定条件时,将气化室内脱挥发份的高温煤焦输送到燃烧室的炉排上进行强化燃烧。 燃烧室的主要功能:一是使煤气和煤焦燃烧完全,提高燃烧效率;二是降低烟尘初始排放量和烟气黑度。气化室内产生的煤气经煤气出口,喷入到燃烧室,在可控二次风的扰动下旋向下方,与由气化室进入到燃烧室的煤焦向上的火焰相交而混合燃烧。煤气与固定碳(煤焦)燃烧相结合,强化了燃烧,达到了充分燃烬,洁净燃烧的目的,提高了燃烧效率。并且因为在炉排上的燃烧是半焦化的煤焦,因此产生的飞灰量小,烟尘浓度、烟气黑度都比较低。同时,在燃烧室上方设置了防爆门,确保锅炉的安全运行。 对流受热面的主要功能就是完成与烟气的热量交换,达到锅炉额定出力,提高锅炉换热效率。其结构形式可有多种,与普通锅炉没有太大的区别,因此对大多数锅炉来说,都可以改造成煤气化分相燃烧锅炉。并且锅炉无需除尘器,大大节省锅炉房总投资和占地面积。 设计煤气化分相燃烧锅炉时,应注意的几点: 1、合理布置煤气出口和煤焦出口的位置和大小; 2、煤焦的温度控制; 3、气化剂进口和进煤口; 4、合理设置二次风和防爆门; 5、气化室与燃烧室的水循环要合理。 由上述可知,煤气化分相燃烧锅炉的结构并不复杂,只需在传统锅炉的基础上,在其前部加一个气化室,在原炉膛上设置二次风和防爆门,再结合一些控制技术。利用该原理可以设计出多种规格型号的锅炉,类型主要为~10t/h各参数的锅炉。现仅在东北地区已有几十台此类型的锅炉在运行,广泛用于洗浴、采暖、医药卫生等领域,并已经利用该技术,改造了很多工业锅炉,效果都非常好。 下面以一台DZL2t/h锅炉为例,改造前后对比见表二。 表二:DZL2t/h锅炉改造前后对比 改造前 改造后 比较 热效率 73% 78% 提高5% 耗煤量(AII) 380kg/h 356kg/h 节煤 适应煤种 AII AIII 褐煤 石煤AI AII AIII 无烟煤 煤种适应性广 锅炉外形体积 ×2× ×2× 长度约增加一米 环保性能 冒黑烟,环保不达标 排烟无色,满足环保要求 该新型锅炉综合地应用当代高新技术和高效率传热技术,将煤气发生炉与层燃锅炉有机结合为一体,做到清洁燃烧,炉内自行消烟除尘,锅炉运行期间,在无需炉外除尘器的情况下,排烟无色,烟尘浓度≤100mg/Nm3,比传统锅炉减少30-50%,SO2浓度≤1200mg/Nm3,NOx<400mg/ Nm3,符合国家环保标准GB13271-2001中一类地区的要求,同时,热效率在82%以上。而成本仅比传统锅炉增加不到一万元,但却省了一台除尘器。每小时加煤次数少,仅2~3次,并可实现机械上煤和除渣,因而大大减轻了司炉工的劳动强度。 四、煤气化分相燃烧锅炉的特点 传统的煤炭燃烧方式在煤的燃烧过程中会产生大量的污染物,造成严重的环境污染。主要原因是: (1)煤炭不易与氧气充分接触而形成不完全燃烧,燃烧效率低,相对增加了污染排放; (2)燃烧过程不易控制,例如挥发份大量析出时往往供氧不足,造成烟尘析出与冒黑烟; (3)固体燃料燃烧时温度难以均匀,形成局部高温区,促使大量NOx形成; (4)原煤中的硫大多在燃烧过程中氧化成SO2; (5)未经处理的固态煤炭直接燃烧时,大量粉尘将随烟气一同排出,造成大量粉尘污染。 煤气化分相燃烧锅炉将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体,有效地解决环境污染问题,与传统的燃煤锅炉相比,它有以下优点: 1、烟尘浓度、烟气黑度低,环保性能好。 在气化层生成的气化煤气和在干馏层生成的干馏煤气最终混合在一起,在燃烧室内与二次风充分混合,因是气态燃料,供氧充分,容易达到完全燃烧,使一氧化碳和烟黑燃烬。而从气化室进入到燃烧室的炽热煤焦,因大部分挥发份已被析出,避免了挥发物对固定碳燃烧的不良影响,剩余的挥发份在煤焦内部进一步得到氧化,生成的一氧化碳和烟黑等可燃物在通过煤焦层表面时被燃烬。另外煤焦在燃烧时产生的飞灰量小,同时在锅炉内采用除尘技术,因此从根本上消除了“炭黑”,高效率地清除了烟尘中的飞灰。 2、节约能源、热效率高。 煤料在气化室充分气化热解之后再燃烧,不仅避免了挥发物、一氧化碳、二氧化碳等对煤焦燃烧的不良影响,而且从气化室进入燃烧室的热煤气更容易燃烧,并对煤焦的燃烧有一定的促进作用。进入燃烧室的炽热煤焦已脱去大部分挥发份,不仅有较高的温度,而且具有内部孔隙,能增强内部和外部扩散氧化反应,起到强化煤焦燃烧的作用,从而在降低过量空气系数下,使一氧化碳和炭黑燃烬,燃烧更加充分,因而降低了化学和机械不完全燃烧热损失,提高了煤的燃烧热效率,与直接烧煤相比可节煤5-10%。 3、氮氧化物的排放低 在气化室内煤层从下部引燃,并在下部燃烧,总体上气化室内温度比较低,属低温燃烧。而且在气化室内过量空气系数很小,大约在之间,属低氧燃烧。这为降低氮氧化物的排放提供了有利条件。煤中有机氮化学剂量小,并处在还原气氛中,只转变成不参与燃烧的无毒氮分子。煤中含有的氮氧化物,一部分在煤层半焦催化作用下反应生成氮气、水蒸汽和一氧化碳,还有一部分在穿过上部还原层时被还原成氮气。而气化室内脱去绝大部分挥发份的高温煤焦在进入燃烧室后,进行充足供氧强化燃烧,其中剩余的少量挥发份在半焦内部进一步热解氧化,氮氧化物在煤焦内部被进一步还原,生成的烟黑可燃物在经过焦层表面时被燃烬,从而控制和减少了氮氧化物的生成与排放。 4、有一定的脱硫作用 煤中的硫主要以无机硫(FeS2和硫酸盐)和有机硫的形式存在,而硫酸盐几乎全部存留在灰渣中,不会造成燃煤污染。在煤气化分相燃烧锅炉中,煤中的FeS2和有机硫在气化室内发生热分解反应,以及与煤气中的氢气发生还原反应,使煤中的硫以硫化氢气体的形式脱除释放出来。而且在气化室下部,温度一般在800℃左右,恰好是脱硫剂发挥作用的最佳反应温度。如燃用含硫量较高的煤,只需在碎煤粒中添加适量的石灰石或白云石,即可得到较好的脱硫效果,从而大大降低烟气中二氧化硫的含量。 5、操作和控制简单易行 煤气的发生和燃烧在同一设备的两个装置中进行,不用设置单独的煤气点火装置,煤气在燃烧室内由高温明火自行点燃,易于操作和控制,简化了运行管理,操作方便,减轻司炉工劳动强度,改善锅炉房卫生条件,实现文明生产。 6、燃烧稳定,煤种适应性强 煤在锅炉气化室的下部引燃,因而燃烧稳定。可燃劣质煤矿和燃点高的煤,其煤种适应性较强,在难熔区或中等结渣范围以内的煤种均适合。其中褐煤、长焰煤、不粘结或弱粘结烟煤、小球形型煤是比较理想的燃料。 五、结束语 实践证明,新的燃烧理论及多种专利组成的集成技术,保证了煤气化分相燃烧锅炉高效环保的稳定性及先进性,克服了旧技术无法解决的浪费及污染的难题,获得了明显的经济效益和环境效益,受到用户青睐。中国的煤炭资源十分丰富,随着能源政策和环境的要求越来越高,煤气化分相燃烧锅炉在我国市场前景十分广阔。

燃气锅炉论文开题报告

一、选题的背景及研究的目的和意义 选题背景 我国是一个能源生产和消费大国,经济的快速发展导致能源需求的快速增长[1]。据国家统计局2014年2月22日发布的《中华人民共和国2013年国民经济和社会发展统计公报》,我国2013年全年能源消费总量亿吨标准煤,比上年增长。煤炭消费量增长;原油消费量增长;天然气消费量增长;电力消费量增长。这表明,我国己成为世界上煤炭一次性能源等消耗的国家,是世界上能源消耗的第二大国。因此,合理利用能源,节约能源,降低排放己经成为我国可持续发展的战略方针之一[2]。 目前,火电厂综合效率低下的原因之一就是将机组中做完功的乏汽排入凝结器后,其热量被循环水带走,然后通过冷却塔排入大气或随循环水排入江河,低温余热被大量浪费,造成非常大的冷源损失[3],随低温水排放掉的乏热约占总损失的55 %一60 %[4]。我国能源利用率仅为33%,节能空间和潜力很大[5]。能源利用效率的低下,意味着我国经济和社会的快速发展必然以消耗大量的一次性能源作为代价,使得我国本就十分严峻的石化能源形势更加雪上加霜,也不符合可持续发展战略的要求,并且大量的能源消耗以及较低的能源利用效率,必将造成巨大的热排放与热污染,粉尘、硫氧化物和氮氧化物的排放会造成空气污染加剧,二氧化碳的排放会造成温室效应等。根据我国“十二五”发展规划,燃煤火电机组新开工容量估计为3亿kW ,2015年发电总装机容量将达到14. 36亿kW,其中火电装机容量将到达9. 33亿kW。在这些机组中,除了北方部分非常缺水的地区使用空冷,多数机组都是采用循环水冷却排汽。在燃煤火电机组装机容量增添的进程中,碳排放总量也会随之增添,二氧化硫等污染物的排放量也将有较大幅度的增添,如果能对循环水中热量加以利用,提高能源综合利用效率,必定会节省石化能源的使用量,做到环境、经济、能源等多赢的局面[6]。 由于正常情况下循环水的温度比较低(一般冬季20-35℃),达不到直接供热的要求,要用其供热,必须想办法适当提高其温度。中小型凝汽式汽轮机可以通过降低排汽缸真空从而提高循环水温度(60-80℃)的方法进行供热,即低真空运行循环水供热,该技术在理论上可以实现很高的能源利用效率,国内外都有很多研究和成功运行的实例,技术已很成熟,特别在我国一些北方城市得到了广泛的应用与推广。但传统的低真空运行机组类似于热电厂中的背压机组,其通过的蒸汽量决定于用户热负荷的大小,所以发电功率受用户热负荷的制约,不能分别地独立进行调节,即其运行也是‘以热定电’,因而只适用于用户热负荷比较稳定的供热系统。另外,机组低真空运行须对机组结构进行相应的改造,仅适应于小型机组和少数中型机组,对现代大型机组则是完全不允许的。在具有中间再热式汽轮机组的大型热电联产系统中,凝汽压力过高会使机组的末级出口蒸汽温度过高,且蒸汽的容积流量过小,从而引起机组的强烈振动,危及运行安全。大型汽轮机组的循环冷却水进口温度一般要求不超过33℃(相应的出口温度在40℃左右),如果供热温度在此范围之内,则机组结构不需作任何改动,且适应于任何容量和类型的机组。但目前适应于该温度范围的供热装置只有地板低温辐射采暖,因此其应用范围受到比较大的限制[7]。 提高电厂循环水温度用于供热的另一个方法是采用热泵技术,即以电厂循环冷却水 为低位热源、利用热泵技术提取其热量后向用户供热。电厂循环水与目前常用的热泵热源相比,具有热量巨大、温度适中而稳定、水质好、安全环保等优点,是一种优质的热泵热源。以电厂循环水作为热泵低位热源进行供热,可以方便灵活的实现供热量与用户需求之间的质”与量”的匹配,也不会对发电厂原热力系统产生较大影响[8]。利用热泵装置回收循环冷却水余热返回热力系统中用于加热凝结水,可以减少相应低压加热器的抽汽消耗量,从而增加电厂的发电量,降低电厂的发电煤耗值,提高电厂运行的经济性。因此电厂循环水水源热泵是回收利用电厂循环水余热进行供热的一种较理想方式。 研究目的和意义 为了利用电厂中产生的大量温度高于环境温度10度左右的低温循环冷却水,从提高系统热力学完善性出发,选用第一类吸收式热泵,分析其循环机理,在此基础上以300MW机组为例,进行热力计算,分析其经济性。 通过采用热泵技术,部分的利用冷却系统的工艺循环冷却水,提取冷却水的余热,降低冷却水的温度,实现对余热的回收利用,将余热能源转换为可有效利用的能源,节约工艺中蒸汽能源的消耗,在实现节能减排,保护环境的同时,为企业创造直接的经济效益[9]。 二、本选题研究领域国内外的研究动态及发展趋势 国外研究动态及发展趋势 欧美、日木在余热回收方面的研究己经有很长的历史,自1973年的能源危以来各国对能源问题都给予了高度重视。 1976 年,美国.(Battele Columber Labs)就提出概念并进行市场预测,确信利用吸收式热泵回收余热技术技术有实用价值[10]。美国费城郊区,面积为407亩的Crozer-Chester医疗中心有25栋大楼,安装了一套能源转换系统。此系统的一部分利用一台工业热泵将来自该医疗中心的空调机房的废热转移到洗衣房用的热水中,单独此一设施在十年内将节省超过50万美元[11]。美国宾夕法尼亚州Bell电话公司的一座电话转换中心利用热泵吸取来自270冷吨的空调系统的冷却装置所聚集的废热,在10年的分析周期内将每年节省27000万美元[12]。日本三洋公司1981年以来就已经为日本和世界各地建立了20多套2000- 5OOOkW规模的AHT装置,大多用于回收石化企业蒸馏塔顶有机蒸汽的热量[13]。至今为止,先期建立的装置己经成功运转十多年。他们利用溟化铿/水单级热泵回收工业废热,将锅炉给水由93℃升高到117℃,且己经成功应用于工业领域,其应用装置总数占世界一半以上[14]。 近年来,热泵的发展取得长足的进步。Vander Pal[15]等人研发了一种压缩/吸收混合式热泵机组,将低于100℃的工业废热进行提升,对混合式热泵建立模拟计算模型并进行实测验证,结果显示当压缩机位于蒸发器和吸附反应器之间时,其对机组能效的影响显著大于压缩机位于吸附反应器和冷凝器之间时,后者与纯粹热驱动机组相比能效几乎相同,充分证明了研究系统内各部件之间相互影响的重要性。Miyazaki[16]等人提出了一种双蒸发器吸收式制冷机,这一新型制冷机由2个蒸发器、1个冷凝器和3个吸收器组成,蒸发和吸收同时在2个不同的压力下进行,可以扩大浓缩和稀释过程中吸附质的浓度变化范围。实验结果表明在给定条件下双蒸发器吸收式机组的性能系数是普通机组的倍。Christian Keil[17] 等研究了吸收式热泵在低温集中供热系统中的应用。 国内研究动态及发展趋势 我国的余热回收发展较国外要晚一些,回收利用的余热主要是烟气的显热和生产过程中排放的可燃气,低温余热利用还处于起步阶段。而且我国在余热(特别是低品位的余热)回收方面,还主要是采用压缩式热泵的方式。在吸收式热泵应用方面还很落后。近几年来,有不少人对利用吸收式热泵技术回收余热进行了大量的研究。 大连三洋制冷有限公司的肖永勤[18]提出利用溴化锂吸收式热泵回收地热尾水余废热为油田作业区提供采暖水方案,用一台溴化锂吸收式热泵机组取代原3台蒸汽锅炉,投入使用2个采暖季后,节约燃气费用121万元,节能率达原系统能耗的46%。 东北电力大学的周振起[19]对用热泵装置回收循环冷却水余热再加热锅炉进风进行研究,可以减少辅助蒸汽用量,也可减少抽汽消耗量,从而提高电厂的热经济性。 华电电力科学研究院的周崇波[20]等人对已经投产的125MW等级火电厂以及300MW等级火电厂采用大型吸收式热泵回收循环水余热用于城市集中供热的余热回收利用系统进行性能测试,得出热网水回水温度升高,驱动蒸汽压力减少等造成的劣行影响大于相应参数反方向变化带来的良性影响,且驱动蒸汽对制热量及回收余热量的影响要大于热网水与余热水的影响。 河北省电力研究院的郭江龙[21]利用电能的换热系数来讨论压缩式热泵和吸收式热泵两种系统的经济性,对于指导热泵选型具有重要意义。 吕太、刘玲玲[22]根据大唐第三热电厂的实际情况,对将工业抽汽、工业抽汽与采暖抽汽、采暖抽汽作为驱动热源这三种情况进行分析,进行热经济性计算。 吴星[23]等人研究发现循环水供热由于供回水温差较小(10-15℃),同样供热负荷下较城市热网需要更大的管网投资和水泵电耗。因此,循环水供热的适用范围为电厂周边半径3-5km。 西安交通大学的孙志新[24]建立了电厂循环水水源热泵的数学模型,分析了凝汽器温度对热泵蒸发温度和制热系数等主要参数的影响,并计算得到热泵供热优于抽汽供热的临界参数。 华电电力科学研究院的王宝玉[25]根据热泵系统的冷凝器取代低压加热器的循环方式,以3台额定负荷分别为200MW,300MW,600MW机组为例,进行节能分析,该方式能够简化电厂加热系统,是系统优化和节能的重要途径。 清华大学基于吸收式热泵回收循环水余热的供热技术先后在内蒙古赤峰及山西大同等电厂实施,大大提高了其供热能力[26]。北京、山西等地的多家电厂采用吸收式热泵机组吸取循环水余热用于供热的实践工程已经取得了良好的企业效益和社会效益,在节能与环保方面率先垂范,如大同某电厂的余热利用项目年节水效益万元,年节约标煤万吨,年二氧化碳减排17万吨[27]。 中油辽河公司的金树梅[28]结合工程实例,比较了锅炉供暖与吸收式热泵供热系统的经济性,得出热泵系统的经济性更优于前者。 叶学民[29]以超临界660WM机组为例,利用等效焓降法计算分析吸收式热泵的经济性。 西山煤电集团刘振宇[30]根据燃煤电厂热电联厂集中供热中存在利用率低的现状,分别讨论了几种不同的乏汽余热回收供热的技术路线。 三、本选题拟主要研究的内容及采取的研究方案、技术路线 研究的主要内容 (1)根据吸收式热泵的理论循环过程,找出循环过程中各典型状态点,通过查阅资料,分析热泵实际循环中的影响因素; (2)以热泵系统各换热器为关键部件,建立吸收式热泵回收循环水余热的分析与计算模型; (3)以300MW供热机组为例,对机组的系统能效进行计算与分析; 研究方案 吸收式热泵可以分为输出热的温度低于驱动热源的第一类吸收式热泵(增热型)和输出热的温度高于驱动热源的第二类吸收式热泵(升温型),在热电厂循环水余热利用时,适合采用第一类吸收式热泵。本选题以溴化锂吸收式热泵为对象,通过了解工质的性质,分析吸收式热泵系统的循环过程,假设整个系统处于热平衡和稳定流动流动状态,蒸发器和冷凝器出口工质为饱和状态,吸收器发生器出口的溴化锂溶液为饱和溶液,不计换热器换热损失,节流阀内为绝热节流过程,不计热网水物性参数变化,对系统建立数学模型,求出各换热器的换热量以及系统的热力系数,并且在机组供热量情况下,分别从机组供热能力充足和供热能力不足两方面讨论热泵系统的经济性。 技术路线 (1)根据溴化锂溶液的焓-浓度图或溴化锂水溶液的比焓值计算方程,确定热泵系统各典型状态点的焓值; (2)以热泵系统各换热器为关键部件,建立吸收式热泵回收循环水余热的模型,根据热平衡列出各换热器的热负荷方程,由各状态点的焓值,求得各具体换热部件的换热负荷,再由整个系统的热平衡方程式求出系统的热力系数; (3)在供热负荷和蒸汽初终参数不变的情况下,求出供暖抽汽量和热泵驱动热源抽汽量,在供热不足的情况下直接以热泵回收的循环水余热量讨论经济性,在机组供热充足的情况下,计算出安装热泵系统所节省的抽汽量,求出机组增加的功率,算出节省煤量,得出其节能收益; 四、本选题在研究过程中可能遇到的困难和问题,提出解决的初步设想 可能遇到的困难和问题:热泵的实际运行过程中会受到很多因素的影响,使得模型的建立与计算十分困难。分析节能效益时,单纯的从热量角度出发,得到的结果可能与实际收益相差太大,能否找到一种相对准确的评判其经济性的方法。 解决的初步设想:首先要熟悉并了解溴化锂溶液的性质及溴化锂吸收式热泵的工作原理,在对热泵系统进行建模时,忽略一些影响因素,做出一些理想假设。对于其节能效益的分析时,从供热能力或供热需求方面进行探讨。在遇到具体问题要仔细查阅相关资料,向学长和老师请教。 五、本选题研究的进度安排及预期达到的目标 研究的进度安排 (1) 了解课题,查阅资料,撰写开题报告; (2) 完成开题报告,开始着手对热泵系统建立模型; (3) 对模型进行计算并进行经济性分析,完成小论文; (4) 中期答辩; (5) 撰写毕业论文,准备毕业答辩。 预期达到的目标 (1)通过学习了解热泵的原理和在电厂中的应用; (2)研究热泵系统各部件换热,对其进行热负荷计算并完成经济性分析; (3)发表2-3篇较高水平论文; (4)顺利完成硕士研究生论文。 六、参考文献 [1] 王振铭.热电联厂分布式能源与能源节约[J]. 节能,2005,(5):4-9 [2] 顾鑫,鹿娜,邵雁鹏.浅析火力发电厂节能减排的现实意义及措施[J].科技天地,2008,(15):178 [3] 李增平.31-25-1型汽轮机组循环水供热改造[J].四川电力技术,2006,(1):31-32 [4] F Moser,H pumps in industry[M].Amsterdam Qxford:Elsevier,1985 [5] 刘颖超.基于循环经济理念的电厂余热利用空调系统研究[D].保定:华北电力大学,2008 [6] 刘剑涛,马晓程,尤坤坤等.火电厂循环水余热利用方式的研究[J].节能,2012,(9):49-52 [7] 季杰,刘可亮,裴刚等.以电厂循环水为热源利用热泵区域供热的可行性分析[J].暖通空调,2005,35(2):104-107 [8] 赵斌,杨玉华,钟晓晖,邬志红.循环水吸收式热泵供热联产机组性能分析[J].汽轮机技术,2013,55(6):454-457 [9] 张理论,赵金辉,张力隽.电厂冷凝水余热回收系统设计与应用[J].节能,2013,(3):38-41 [10] 李荣生.浅析吸收式热泵技术[J].应用能源技术,2007,117(9):40-42 [11] Goldstick RT.余热回收手册[M].谢帮新等译.长沙:中南工业大学出版社,1986,12-13 [12] Y,Schaefer L,Hartkopf and exerrgy analysis of double effect(parallel andseriesflow)absorptionchillersystems[C]//10th IEA Heat Pump [13] Talbi. 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燃气锅炉的发展与经济性比较 摘要: 对三种炉型的比较,得出优选燃气锅炉的结论。 1. 前言 随着社会经济的发展和环保要求的提高,海口市作为海南生态旅游省的省会城市,在能源结构上发生了巨大的变化。建省以前,海口市绝大部分工业企业及居民用户使用煤炭作燃料,有的甚至用木柴作燃料(海南大学学生食堂亘到1998年7月才放弃木柴)。建省后,海南经济迅速发展,民用燃料渐渐被液化石油气或天然气替代,现气化率达95%以上。而工业用燃料除几家大型企业外,亦逐渐被柴油或重油替代。但是2000年以后,三亚崖-l3天然气,东方八所-l天然气和澄迈福山天然气田的开发以及大量的进日液化石油气供应,使海南省的气源不断增加;如何有效利用省内气源,调节冬夏季高低的用气矛盾,减少大气污染,真正把海南建设成为生态省,就应扩大工业用气量。在海南多数工业用户和酒店等公福用户均使用蒸汽锅炉。而燃煤锅炉,对大气的污染和对能源的浪费是惊人的,但它作为一种机械设备在国民经济发展中却又是必不可少的。据海南省技术监督局锅炉处不完全统计,海日市有180余台燃油、燃煤锅炉,要提高海日市大气质量,唯一方法是用燃气锅炉代替燃煤,燃油锅炉,下面对燃气锅炉的发展及经济性进行分析。 2. 锅炉选型的原则 在城区规划,锅炉改造,环境治理等工作中对锅炉台理选型是降低污染,节约能源,合理开支的重要环节。选用锅炉主要应考虑以下原则。 用户实际对热能的需求量 用户使用锅炉不外乎用蒸汽或热水去制冷、采暖、消毒、洗涤或工艺上加热其他物质,这首先要知道需用多少热水(蒸汽)才能满足需要。一般情况下对工艺需用的蒸汽量,设计院在设计时通过工艺的计算有一个明确的量的要求。对热能的需求量确定之后,选用锅炉时,可按其标准的蒸发量选取。进行选择同时要考虑所选锅炉的适应性,因为燃气燃烧器由于气源不同,其热值、压力均不相同。 海口环保对锅炉排放的要求 为有效地保护环境,要防止边治理污染边制造污染。锅炉烟气是主要的大气污染源之一,因此我国环境保护局和国家技术监督局于1992年5月发布了《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-91),该标准对原始含尘浓度,锅炉烟尘允许排放浓度及SOX,NOX最高允许排放浓度,分别根据一、二、三类地区对环境保护的不同要求做了详细明确的说明和规定。 燃油锅炉虽然在烟尘排放大大低于燃煤锅炉,但燃油锅炉SOX和NOX排放量却远远高于燃气锅炉。人们在比较燃煤和燃油锅炉时往往忽略了燃油锅炉的SOX和NOX,等到酸雨成灾再考虑脱硫时已晚矣。 所以客观地说,燃气锅炉无论是从环保角度还是从能源利用角度来说都是较为理想的,这主要是由于气体燃料比固体、液体燃料更易充分燃烧,燃烧热效率更高。 锅炉的设置费用 用户在设置锅炉房时必须考虑锅炉房锅炉设置的经济性,从而使所选用的锅炉既满足上述要求又节省投资费用,主要从以下几个方面考虑: ①锅炉设备费用(机组); ②为满足锅炉正常运行的配套辅机费用; ③为放置上述设备的土地征用费; ④锅炉房土建投资费用及其他相关费用。 燃煤、油、气三种锅炉在热负荷相同的情况下,燃煤锅炉体积庞大,外加分散式的鼓、引风机、出渣机、除尘器等,还要有储煤厂、堆渣厂,占地面积着实惊人。相对而言燃气锅炉本身体积小,又无需引风机、出渣机、除尘器等辅机设施,连煤场、油罐都没有了,只有一个机具间和主机房,在设置上较为简单,占地最经济。但燃油、燃气锅炉到底在经济上与燃煤锅炉相比要相差多少?我们能否承受,其社会效益又如何?下面我们就以上海某锅炉厂4t/h锅炉中燃煤、燃油和燃气锅炉为例,从锅炉投资、锅炉房设置等几个方结果如表3和图2所示。 锅炉的运行费用 设置费用是一次性的投资,运行费用则是长时期的消耗。因此在锅炉房筹建、更新、改造中,对运行成本的分析和控制是至关重要的。锅炉的运行费用由三方面构成:(1)锅炉机组的耗电量;(2)燃料消耗量、燃料及废弃物的处理费用;(3)锅炉管理人员,司炉人员的工资费用、日常维修管理费用。 3. 结论 (1)从我国传统的经济角度和能源结构来看,燃煤锅炉由于一次性投资费用较低颇受人们青睬,特别是在煤资源丰富,环保要求不高的区域人们更喜欢选择它。但是在海日煤资源贫乏,煤价并不是很低,故油、气与煤相比有一定竞争能力。人们喜欢煤炉的另一个原因是操作简单。但燃煤锅炉的污染:废渣、废气、废水"三废"俱全,治理亦较困难(特别是脱硫,目前燃煤锅炉的脱硫技术已取得一定成果,但投资费用高,操作过程繁,占地面积大),从社会效益看燃煤锅炉应限制使用。 (2)燃油锅炉的烟尘排放量虽然较低,但其排放的有害NOx、SOx气体是造成"光化学烟雾"和酸雨的罪魁祸首,要象治理燃煤锅炉烟尘排放一样予以治理。 (3)燃气锅炉具有占地面积少、排放污染少的优点,而且锅炉房设置费用并不是最高,天然气使用后燃料价格下降,运行费用比燃油锅炉还低! (4)通过三种炉型的比较,燃气锅炉不但设置费用和运行费用较低,而且它的社会效益是无法比拟的。天然气是最清洁的燃料,是排放污染最少的燃料,燃气锅炉将是锅炉发展的最终趋势!面进行分析比较。从图1、表2清晰可见,燃煤锅炉不仅在烟尘,废气排放上不受大都市的欢迎,其占地面积亦是相当惊人,在海日这样的城市,土地的价值同样是一笔可观的投资。燃油锅炉和燃气锅炉在锅炉房的设置费用上燃气锅炉还相对便宜一点。

燃煤锅炉烟气余热回收毕业论文

酸露点太高,没有多少设计的价值啊!你的进水温度起码要保证115度啊,采用翅片管,才能保证不积灰腐蚀。采用115度的进水温度,烟气温度能降低到130度就不错了。不然低于露点温度,管子就报废了! 你还要弄85度的热水温度,只能采用再循环方式,保证入口热水温度达到115度!

基于PID的锅炉温度控制系统设计 摘要:利用BP神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,将神经网络PID与LabVIEW友好地人 机交互结合,实现对锅炉温度的控制.仿真结果表明,该系统具有更小的超调量,并且更快地到达需要的控制温 度. 关键词:BP神经网络;PID控制;温度控制 温度是锅炉生产蒸汽质量的重要指标之一,也是保证锅炉设备安全的重要参数.同时,温度是影响锅 炉传热过程和设备效率的主要因素.例如,在利用烟化炉对锌、铝冶炼过程中,如果温度过低,则还原速度 和挥发速度都会降低;但温度也不宜过高,否则在温度超过1 250℃时,可能形成Zn-Fe合金,有害于烟 化炉的作业,因此温度的精确测量和控制是十分必要的.作为工业控制系统中的基本方式,PID控制对于 动态反应较缓慢的工业过程是非常好的控制规律[1].但是,当工业过程复杂,负荷变化很多,对象的纯滞 后又较大时常规PID控制达不到要求,为了解决上述问题系统采用PLC作为下位机,PC作为上位机,利 用labVIEW构造人机交互界面,应用神经网络PID对系统进行控制,设计锅炉温度的监制电路. 1 系统总体设计 系统通过热电偶传感器检测出锅炉的温度,采集的信号经过A/D电路转换后传给PLC控制器.PLC 根据数据做出判断,当锅炉处在升温阶段时对锅炉进行加热,当锅炉处于保温段时调用PID算法控制温 度满足输出要求.同时PLC把数据传给PC机,PC机做出显示和报警.具体电路如图1所示. 1·1 主控芯片 S7-300PLC是西门子生产的模块式中小型PLC,提供了大量可以选择的模块,包括:PS 电源模块、CPU模块、IM接口模块、SM信号模块、FM功能模块和CP通信模块.其中FM模块可实现高 速级数、定位控制、闭环控制功能;CP模块是组态网使用的接口模块常用的网络有PROFIBUS,工业以太 网及点对点连接网络.这些模块可以通过U形总线紧密地固定在轨道上,一条导轨共有11个槽号:1号槽 至3号槽分别放置电源、CPU、IM模块4号槽至11号槽 可以随意放置其他模块. 1·2 通信网络 一般的自动化系统都是以单元生产设备 为中心进行检测和控制,不同单元的生产设备间缺乏信息 交流,难以满足生产过程的统一管理.西门子全集成自动 化解决方案顺应了当今自动化的需求,TIA从统一的组态 和编程、统一的数据管理及统一的通信三方面集成在一 起,从现场级到管理级,可以使用如工业以太网、PROFIB- BUS,MPI,EIB等通信网络.根据设计的需要可以自由选择通信网络的配置[2]. 1·3 温度传感器 热电偶是将2种不同的导体焊接起来组成闭合回路,当两端节点有温度差时,两端点 之间产生电动势,回路中会产生电流,这种现象称为热电效应.热电偶温度传感器就是利用这一效应来工 作的.在工业生产过程中被测点与基准节点之间的距离常常过远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采 用补偿导线的方式进行补偿[3]. 1·4 显示界面 LabVIEW是美国NI公司推出的图形化工业控制测控开发平台,是目前应用最广、发展 最快、功能最强的图形软件集成开发环境.LabVIEW具有界面友好、开发周期短等优点,广泛应用于仪器 控制、数据采集、数据分析和数据显示等领域.所以,我们可以在计算机上采用它来实现对设备运行状态的 监控,同时也可以对各种数据进行采集显示.系统的温度显示界面如图2所示. 2 系统控制算法设计 PID控制是工业过程控制中最常用的一种控制方法, 但常规的PID控制在被控对象具有复杂的非线性时,如锅 炉的温度控制,不仅具有较大的纯延迟,而且模型也不确 定时,对于这种对象往往难以达到满意的控制效果.BP神 经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,通过神 经网络自身的学习,找到最佳组合的PID控制参数,以满 足控制系统的要求.具体的神经网络PID控制系统框图如 图3所示. 设PID神经元网络是一个3层BP网络,包括2个输入节点,3个隐含层节点,1个输出接点.输入节 点对应所选的系统运行状态量,如系统不同时刻的输入量和输出量等,必要时要进行归一化处理.输出节 点分别对应PID控制的3个可调参数KP,KI,KD.输入层的2个神经元在构成控制系统可分别输入系统 被调量的给定值和实际值.由文献[4]和[5]中的前向算法可得到输出层的权系数计算公式为: 3结论 PID控制算法是一种易于实现而且经济实用的方法,具有很强的灵活性,但在被控制对象具有复杂的 非线性时,难以满足控制要求,而神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,神经网络PID与 LabVIEW结合实现对锅炉温度的数据采集、控制和显示,提高了锅炉监控系统的效率. 参考文献: [1] 邓洪伟.供暖锅炉温度和压力的PLC控制[J].动力与电力工程,2008(18):93-94. [2] 张运刚.西门子S7-300/400PLC技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2007. [3] 何希才.传感器及其应用实例[M].北京:机械工业出版社,2004. [4] 何离庆.过程控制系统与装置[M].北京:重庆大学出版社,2003. [5] 舒怀林.PID神经元网络及其控制系统[M].北京:国防工业出版社,2006.

燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策 1 总则 1.1 我国目前燃煤二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的90% 以上,为推动能源合理利用、 经济结构调整和产业升级,控制燃煤造成的二氧化硫大量排放,遏制酸沉降污染恶化趋势,防 治城市空气污染,根据《中华人民共和国大气污染防治法》以及《国民经济和社会发展第十个五 年计划纲要》的有关要求,并结合相关法规、政策和标准,制定本技术政策。 1.2 本技术政策是为实现2005年全国二氧化硫排放量在2000年基础上削减10% ,“两控 区”二氧化硫排放量减少20%,改善城市环境空气质量的控制目标提供技术支持和导向。 1.3 本技术政策适用于煤炭开采和加工、煤炭燃烧、烟气脱硫设施建设和相关技术装备的开 发应用,并作为企业建设和政府主管部门管理的技术依据。 1.4 本技术政策控制的主要污染源是燃煤电厂锅炉、工业锅炉和窑炉以及对局地环境污染有 显著影响的其他燃煤设施。重点区域是“两控区”,及对“两控区”酸雨的产生有较大影响的周 边省、市和地区。 1.5 本技术政策的总原则是:推行节约并合理使用能源、提高煤炭质量、高效低污染燃烧以及 末端治理相结合的综合防治措施,根据技术的经济可行性,严格二氧化硫排放污染控制要求, 减少二氧化硫排放。 1.6 本技术政策的技术路线是:电厂锅炉、大型工业锅炉和窑炉使用中、高硫份燃煤的,应安 装烟气脱硫设施;中小型工业锅炉和炉窑,应优先使用优质低硫煤、洗选煤等低污染燃料或其 它清洁能源;城市民用炉灶鼓励使用电、燃气等清洁能源或固硫型煤替代原煤散烧。 2 能源合理利用 2.1 鼓励可再生能源和清洁能源的开发利用,逐步改善和优化能源结构。 2.2 通过产业和产品结构调整,逐步淘汰落后工艺和产品,关闭或改造布局不合理、污染严重 的小企业;鼓励工业企业进行节能技术改造,采用先进洁净煤技术,提高能源利用效率。 2.3 逐步提高城市用电、燃气等清洁能源比例,清洁能源应优先供应民用燃烧设施和小型工 业燃烧设施。 2.4 城镇应统筹规划,多种方式解决热源,鼓励发展地热、电热膜供暖等采暖方式;城市市区 应发展集中供热和以热定电的热电联产,替代热网区内的分散小锅炉;热网区外和未进行集中 供热的城市地区,不应新建产热量在2.8 MW 以下的燃煤锅炉。 2.5 城镇民用炊事炉灶、茶浴炉以及产热量在O.7 MW 以下采暖炉应禁止燃用原煤,提倡使 用电、燃气等清洁能源或固硫型煤等低污染燃料,并应同时配套高效炉具。 2.6 逐步提高煤炭转化为电力的比例,鼓励建设坑口电厂并配套高效脱硫设施,变输煤为 输电。 2.7 到2003年,基本关停50 MW 以下(含50 MW)的常规燃煤机组;到2010年,逐步淘汰不 能满足环保要求的100 MW 以下的燃煤发电机组(综合利用电厂除外),提高火力发电的煤炭 使用效率。 3 煤炭生产、加工和供应 3.1 各地不得新建煤层含硫份大于3%的。矿井。对现有硫份大于3%的高硫小煤矿,应予关闭。对现有硫份大于3% 的高硫大煤矿,近期实行限产,到2005年仍未采取有效降硫措施、或 无法定点供应安装有脱硫设施并达到污染物排放标准的用户的,应予关闭。 3.2 除定点供应安装有脱硫设施并达到国家污染物排放标准的用户外,对新建硫份大于1.5 %的煤矿,应配套建设煤炭洗选设施。对现有硫份大于2% 的煤矿,应补建配套煤炭洗选 设施。 3.3 现有选煤厂应充分利用其洗选煤能力,加大动力煤的人洗量。 3.4 鼓励对现有高硫煤选煤厂进行技术改造,提高选煤除硫率。 3.5 鼓励选煤厂根据洗选煤特性采用先进洗选技术和装备,提高选煤除硫率。 3.6 鼓励煤炭气化、液化,鼓励发展先进煤气化技术用于城市民用煤气和工业燃气。 3.7 煤炭供应应符合当地县级以上人民政府对煤炭含硫量的要求。鼓励通过加入固硫剂等 措施降低二氧化硫的排放。 3.8 低硫煤和洗后动力煤,应优先供应给中小型燃煤设施。 4 煤炭燃烧 4.1 国务院划定的大气污染防治重点城市人民政府按照国家环保总局《关于划分高污染燃料 的规定>,划定禁止销售、使用高污染燃料区域(简称“禁燃区”),在该区域内停止燃用高污染燃 料,改用天然气、液化石油气、电或其他清洁能源。 4.2 在城市及其附近地区电、燃气尚未普及的情况下,小型工业锅炉、民用炉灶和采暖小煤炉 应优先采用固硫型煤,禁止原煤散烧。 4.3 民用型煤推广以无烟煤为原料的下点火固硫蜂窝煤技术,在特殊地区可应用以烟煤、褐 煤为原料的上点火固硫蜂窝煤技术。 4.4 在城市和其它煤炭调入地区的工业锅炉鼓励采用集中配煤炉前成型技术或集中配煤集 中成型技术,并通过耐高温固硫剂达到固硫目的。 4.5 鼓励研究解决固硫型煤燃烧中出现的着火延迟、燃烧强度降低和高温固硫效率低的技术 问题。 4.6 城市市区的工业锅炉更新或改造时应优先采用高效层燃锅炉,产热量7 MW 的热效率 应在80%以上,产热量<7 MW 的热效率应在75%以上。 4.7 使用流化床锅炉时,应添加石灰石等固硫剂,固硫率应满足排放标准要求。 4.8 鼓励研究开发基于煤气化技术的燃气一蒸汽联合循环发电等洁净煤技术。 5 烟气脱硫 5.1 电厂锅炉 5.1.1 燃用中、高硫煤的电厂锅炉必须配套安装烟气脱硫设施进行脱硫。 5.1.2 电厂锅炉采用烟气脱硫设施的适用范围是: 1)新、扩、改建燃煤电厂,应在建厂同时配套建设烟气脱硫设施,实现达标排放,并满足 SO2排放总量控制要求,烟气脱硫设施应在主机投运同时投入使用。 2)已建的火电机组,若So2排放未达排放标准或未达到排放总量许可要求、剩余寿命(按 照设计寿命计算)大于1O年(包括l0年)的,应补建烟气脱硫设施,实现达标排放,并满足8o2 排放总量控制要求。 3)已建的火电机组,若S 排放未达排放标准或禾达到排放总量许可要求、剩余寿命(按 照设计寿命计算)低于10年的,可采取低硫煤替代或其它具有同样SO2减排效果的措施,实现 达标排放,并满足So2排放总量控制要求。否则,应提前退役停运。 4)超期服役的火电机组,若SO2排放未达排放标准或未达到排放总量许可要求,应予以淘汰。 5.1.3 电厂锅炉烟气脱硫的技术路线是: 1)燃用含硫量2%煤的机组、或大容量机组(200 MW)的电厂锅炉建设烟气脱硫设施时, 宜优先考虑采用湿式石灰石一石膏法工艺,脱硫率应保证在90%以上,投运率应保证在电厂 正常发电时间的95%以上。 2)燃用含硫量<2%煤的中小电厂锅炉(<200 MW),或是剩余寿命低于10年的老机组 建设烟气脱硫设施时,在保证达标排放,并满足SO2排放总量控制要求的前提下,宜优先采用 半干法、干法或其它费用较低的成熟技术,脱硫率应保证在75%以上,投运率应保证在电厂正 常发电时间的95%以上。 5.1.4 火电机组烟气排放应配备二氧化硫和烟尘等污染物在线连续监测装置,并与环保行政 主管部门的管理信息系统联网。 5.1.5 在引进国外先进烟气脱硫装备的基础上,应同时掌握其设计、制造和运行技术,各地应 积极扶持烟气脱硫的示范工程。 5.1.6 应培育和扶持国内有实力的脱硫工程公司和脱硫服务公司,逐步提高其工程总承包能 力,规范脱硫工程建设和脱硫设备的生产和供应。 5.2 工业锅炉和窑炉 5.2.1 中小型燃煤工业锅炉(产热量<14 MW )提倡使用工业型煤、低硫煤和洗选煤。对配 备湿法除尘的,可优先采用如下的湿式除尘脱硫一体化工艺: 1)燃中低硫煤锅炉,可采用利用锅炉自排碱性废水或企业自排碱性废液的除尘脱硫工艺; 2)燃中高硫煤锅炉,可采用双碱法工艺。 5.2.2 大中型燃煤工业锅炉(产热量14 MW)可根据具体条件采用低硫煤替代、循环流化床 锅炉改造(加固硫剂)或采用烟气脱硫技术。 5.2.3 应逐步淘汰敞开式炉窑,炉窑可采用改变燃料、低硫煤替代、洗选煤或根据具体条件采 用烟气脱硫技术。 5.2.4 大中型燃煤工业锅炉和窑炉应逐步安装二氧化硫和烟尘在线监测装置。 5.3 采用烟气脱硫设施时,技术选用应考虑以下主要原则: 5.3.1 脱硫设备的寿命在15年以上; 5.3.2 脱硫设备有主要工艺参数(pH值、液气比和SO2出口浓度)的自控装置; 5.3.3 脱硫产物应稳定化或经适当处理,没有二次释放二氧化硫的风险; 5.3.4 脱硫产物和外排液无二次污染且能安全处置; 5.3.5 投资和运行费用适中; 5.3.6 脱硫设备可保证连续运行,在北方地区的应保证冬天可正常使用。 5.4 脱硫技术研究开发 5.4.1 鼓励研究开发适合当地资源条件、并能回收硫资源的技术。 5.4.2 鼓励研究开发对烟气进行同时脱硫脱氮的技术。 5.4.3 鼓励研究开发脱硫副产品处理、处置及资源化技术和装备。 6 二次污染防治 6.1选煤厂洗煤水应采用闭路循环,煤泥水经二次浓缩,絮凝沉淀处理,循环使用。 6.2 选煤厂的洗矸和尾矸应综合利用,供锅炉集中燃烧并高效脱硫,回收硫铁矿等有用组份, 废弃时应用土覆盖,并植被保护。 6.3 型煤加工时,不得使用有毒有害的助燃或固硫添加剂。 6.4 建设烟气脱硫装置时,应同时考虑副产品的回收和综合利用,减少废弃物的产生量和排 放量。 6.5 不能回收利用的脱硫副产品禁止直接堆放,应集中进行安全填埋处置,并达到相应的填 埋污染控制标准。 6.6 烟气脱硫中的脱硫液应采用闭路循环,减少外排;脱硫副产品过滤、增稠和脱水过程中产 生的工艺水应循环使用。 6.7 烟气脱硫外排液排人海水或其它水体时,脱硫液应经无害化处理,并须达到相应污染控 制标准要求,应加强对重金属元素的监测和控制,不得对海域或水体生态环境造成有害影响。 6.8 烟气脱硫后的排烟应避免温度过低对周边环境造成不利影响。 6.9 烟气脱硫副产品用作化肥时其成份指标应达到国家、行业相应的肥料等级标准,并不得 对农田生态产生有害影响。

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