2吨燃煤锅炉改造生物质锅炉技术方案

2023-06-13 18:31:38

2吨燃煤锅炉生物质能源改造工程技术方案项目单位：南通利泰化工设备有限公司项目名称：2吨链条燃煤蒸汽锅炉生物质气化燃烧技术改造

2吨燃煤锅炉生物质能源改造

工程技术方案

项目单位：南通利泰化工设备有限公司

项目名称：2吨链条燃煤蒸汽锅炉生物质气化燃烧技术改造

计划单位：徐州市元亨新能源开发有限公司

计划内容：锅炉改造技术方案及可行性分析、配置清单。

计划日期：2016年05月15日

一、 改造依据及背景：

（一）n改造依据：

南通利泰化工设备有限公司现有一台2吨链条燃煤蒸汽锅炉，锅炉型号为DZL2-1.0-A11，主要用于生产用汽。锅炉设计压力 1.0 MP，实际使用压力 0.8 nMPa。锅炉现有除尘方式是陶瓷除尘器。为解决锅炉烟尘污染问题，同时为了节约一次性石化能源，需改造燃烧生物质成型燃料。

二、徐州市元亨新能源开发有限公司简介

徐州市元亨新能源开发有限公司是一家从事生物质能源开发的企业，致力于为客户提供生物质燃烧机，生物质燃料、生物质燃料自动化生产线、植物燃气发电设备、合同能源管理以及锅炉节能改造等业务。随着环境的不断恶化，化石能源的逐渐枯竭，节能、降耗、减排，开发新型清洁可再生能源是社会发展的必然，这不仅要依靠政府的政策推动，更要依靠企业科技技术进步，发展循环经济，建设创新型国家，构建资源节约和环境友好型社会，不仅是社会的责任，更是企业的使命。元亨的企业文化是坚持以人为本，和谐共赢的理念，通过不断的科技创新为实现节能减排、还一个碧水蓝天，为人类的健康可持续发展做出贡献

生物质能源（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。

近年来，公司一直致力于生物质可再生能源与环保锅炉的开发与研究，并运用高校的科技优势，在与中国矿业大学电力工程院产学研框架合作下，相继研制了节能环保生物质燃烧机、生物质燃料成型设备以及生物质颗粒燃料锅炉，获得多项专利技术、专有技术。公司全面致力于改变中国使用清洁能源和节能产品的研发、不断地贴近国家环保产业政策，全面满足节能环保锅炉市场的结构性需求。

公司经营理念：环保卫士节能先锋

l n贴近国家环保产业政策，研发高效节能的锅炉产品；

l n不断拓展余热能源的利用，开发各种系列的余热节能产品；

l n提供专业的节能方案和技术支持，推广燃煤锅炉改为燃烧生物质锅炉；

l n促进节能减排降低企业成本，能减少二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物排放，达到环保要求。

二、生物质燃料达到国家环保要求

生物质燃料是一种新型的生物质再生能源，加工成本低、利润空间大，又远远低于原油和天然气的价格，更主要的是：环保节能，利国利民。

1、大气污染物

生物质燃料纤维素含量高，为70%左右；烟气中的CO、CO2 、SO2 、NOX等成分指标的测试及烟尘的排放浓度为大大低于《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）的指标，达到了国家环保要求，而且延长锅炉使用寿命5年以上。经过测试，生物质燃料燃烧室温度可达1060°，燃烧度比煤快15%以上，燃烧充分、无黑烟、灰分低、环保卫生，尾气烟尘排放量为每立方米1.3毫克，二氧化硫排放量为每立方米24毫克，氮氧化物排放量为每立方米91.2毫克，达到国家I类排放标准。

生物质燃料不但能代替燃煤等常规能源，还能减少大气污染物的排放量，有效改善城乡空气环境质量。所以从循环利用角度看，生物质燃烧对空气的CO2的净排放为零，燃烧后的灰分可以回收做钾肥，实现“废弃物——燃料——肥料”的有效循环。生物质燃料既节约资源，又可减排温室气体，保护环境。

2、固体废弃物

生物质燃料锅炉燃烧固体废弃物主要为燃烧后的灰分，可以回收做钾肥，资源综合利用。

目前，国家环保部已经明确生物质燃料不属于高污染燃料，见2007年国家颁布的《关于划分高污染燃料规定》环发（2007）37号文件。生物质燃料属于可再生能源，2005年国家已经颁布《可再生能源法》作为法律保障。

三、生物质锅炉改造要求及经济效益

1、改造及新建要求

将用户现有燃煤蒸汽、热水和有机热载体锅炉改造为燃烧生物质锅炉，或新建生物质锅炉，达到如下目标：

（一）保持原锅炉的额定参数

（二）通过改造达到消除烟尘，满足环保要求

（三）改造方案简单易行、见效快，工期短。

2、生物质锅炉与同类产品对比分析和经济效益

为了减少大气污染，各地相应出台了许多措施，包括城市内中心区不得使用燃煤锅炉，或者将燃煤锅炉改为燃油燃气锅炉，电锅炉等环保效果突出的清洁能源。燃煤锅炉燃料成本相对较低，但是燃煤锅炉存在冒黑烟，二氧化硫排放量高，氮氧化合物污染等无法彻底解决环保成本较高的严重缺点。燃油锅炉虽然排烟效果比较理想，但是也存在这二氧化硫排放量高，运行费用高等问题，燃气锅炉和电加热锅炉等形式虽然环保，但是运行成本相对较高。

2t/h锅炉常规能源与生物质能源(BMF)的性价比较

项目/2吨蒸汽锅炉

0#轻柴油

天热气

II类烟煤

生物质(BMF)

额定功率(万大卡)

120

燃料热值(Kcal/Kg Kcal/NM3)

10200

9500

5000

4500

理论燃料消耗量(Kg/h NM3/h)

136

145

320

314

燃料单价(元/Kg n 元/NM3)

7.5

4.8

0.85

0.9

满负荷一小时燃料费用(元/h)

1020

696

272

282.6

每日10小时燃料耗量(t NM3)

1.36

1450

3.2

3.14

每月30天燃料耗量(t NM3)

40.8

43500

94.2

1年10个月燃料耗量(t NM3)

408

435000

960

942

实际年产蒸汽量(吨/年)

6000

年燃料费用(万元)

306

208.8

81.6

84.8

年烟气处理费(万元) (脱硫除尘)

3.5

年人工费及维修费(万元)

4.5

年费用总比较节约(万元)

220.2

123

0.8

由此可见,公司上一台2吨BMF蒸汽锅炉，如果按年实际使用6000吨蒸汽测算；对比使用天然气(天然气价格按照4.8元 NM3)，一年可以节省运行费用123万元；对比使用0#柴油(柴油价格按照7000元/吨)一年可以节省运行费用220.2万元。

由前面分析可以看出，固体燃煤锅炉运行成本最低，燃油锅炉，燃气锅炉的运行成本都远远高于燃煤和生物质锅炉。而燃煤锅炉热效率较低，环境污染和资源浪费都非常严重；燃油燃气锅炉和电加热锅炉虽然较为环保，但是不符合能源政策，而且经济性很差，造成成本的居高不下，电本身就是一种由其他能源转换而来的高位能源，消费电能实际上不过是间接消耗煤等化石能源，而生物质燃料锅炉燃用生物质能作为一种可再生的能源，其价格与煤相近，不到油、气、电的一半，消烟效果也好，节能效果显著，司炉操作简单，适合中国国情，具有广阔的推广前景。

四、燃煤锅炉改建措施

（一）、生物质气化原理：

生物质气化技术就是生物质燃料在缺氧状态下热解反应的能量转换过程。各种农作物秸秆都是由C、H、O等元素组成。当点燃时，供入少量空气，控制其反应过程，使C、H、O等元素反应生成CO、CH4、H2等可燃气体，生物质中的大部分能量转移到气体中，这就是气化原理。

（二）、生物质燃烧器工作原理：

YH-R120-W型卧式颗粒生物质燃烧机基本工作原理是：生物质燃烧器主要有燃烧器本体、上料机、五次配风系统、电控系统（人机界面，PLC智能检测控制）等组成。该燃烧机的燃烧室为二级组合式，燃料经自动上料系统分两级进入高温裂解半气化燃烧室，5次配风，气化装置从炉子的下部供入，形成悬浮式半气化燃烧并迅速发生裂解反应产生高温燃气。该过程会产生析出和中间产物H2、CH4、CmHn、CO等可燃成分，温度达到1000℃以上，通过进入氧气的燃烧室进行悬浮、气化、燃烧并通过燃烧喷嘴进入配套被加热设备，冲刷锅炉受热面替代煤炭做功。同时，气化后的碳块在原锅炉鼓风机作用下继续燃烧，直至燃尽落入灰室。

（三）、燃烧器主要技术指标：

型号

额定发热量

热效率

使用燃料

尺寸

YH-R120-W

120万大卡

90%

木质颗粒

2750*1500*2200

四、锅炉改造方案：

根据生物质成型燃料与煤相比，具有比重小、体积大、热值低的特性。在锅炉受热面积不变的情况下，要满足锅炉蒸发量的需要，锅炉燃烧部分必须做相应的改造。

（一）、进料机构：

由于单位时间内进料量的增加，原斗式提升上料机构会频繁工作，司炉工劳动强度加大，且不能满足锅炉用料量的需要。同时，由于生物质颗粒燃料燃点低，现有进料方式容易发生回燃现象。因此，上料机构需改为密封形式的螺旋上料机将颗粒燃料直接进入燃烧机、燃烧碎木块要采用组合式推进器，将碎木块送入燃烧室。

（二）、燃烧部分加装生物质燃烧器：

要从根本上解决锅炉冒烟的问题，同时起到节能的作用，生物质成型燃料必须是先气化后燃烧，彻底改变原有的直接燃烧方式。因此，需要拆除锅炉上的煤仓，在煤仓的基础位置上安装固定生物质燃烧器,并将燃烧器和锅炉的结合部密封严实。

（三）、二次配风装置：

为使燃烧充分，在燃烧器上需要配置气化时需要的空气气化剂，在锅炉炉膛即前炉拱位置加装二次风的风腔和风嘴。

（四）、炉膛改造：

链条炉排停止使用，上层铺设耐火土，前煤斗拆除，前拱拆除，达到燃烧效果重新浇筑。

（五）、风量调整：

由于单位时间内燃料量的大幅度增加，生物质容易气化，为保证燃烧的充分进行，锅炉的引风机风量需调节风量。因此，需要增加引风机变频器调节风量。

（六）、电控部分：

由于新增电器和原有电器部分功率的增加，电控部分必须做相应的调整或更换。因此，为使锅炉运行平稳，起到节能环保的作用，锅炉引风机需要改为变频。

（七）、安装空气预热器：

锅炉改造为了起到节能的目的，需要在锅炉的烟道上安装空气预热器，将现有鼓风机进入锅炉的冷风经过空气预热器转变为热风，从而起到节能3~5%的目的(预热器客户自愿使用）。

（八）生产制造和安装时间：

合同签订定金交付之日起，设备的生产制造需要10～15天，现场安装需要3～5天。

（九）、改造后的调试：

安装结束后，根据产生用汽负荷，需要调整上料和炉排的速度，同时调节鼓风机、引风机、二次风机的风量，使燃烧处于最佳状态。

五、锅炉除尘方案：

锅炉改造后燃烧生物质燃料所产生的粉尘，与燃煤时产生的粉尘是有区别的。其一燃煤的粉尘比重比燃生物质燃料的粉尘比重大；其二煤的粉尘不易溶于水，而生物质的粉尘易溶于水不易沉淀。根据以上特性，原燃煤锅炉的除尘方式都有不适应之处，需做必要的改进。

（一）、除尘设备选择：

现有除尘设备可继续使用，在此基础上增加下列设备：

1、第一级除尘装置------多管除尘，该装置根据锅炉的大小可设计成单级和多级形式。本锅炉采用双级形式。

2、第二级除尘装置------水膜喷淋除尘。

（二）、除尘工艺流程：

锅炉→多管除尘→n喷淋除尘器→烟囱。

工艺流程说明：锅炉的烟气经引风机引出后，以4~6m/s的流速进入多管除尘装置的第一室。当烟气进入第一室后由于除尘室，多管除尘器是利用离心分离的原理进行工作，当含尘气体经除尘器入口进入按等高排列的旋风子的切口入口，颗粒在旋风子内受离心力的作用被分离出来，经灰斗排出，被净化的气体经芯管排出，达到净化烟气的目的，烟气要从第一室进入第二室必须经水中过去。烟气进入第二室后，由于第二室空间突然增大，气流速度急剧减小，水雾及粉尘颗粒在自身重量作用下留在水中。从第二室流出的洁净烟气经旋流板除雾后由烟囱排入大气。

（三）、技术指标：

经以上装置治理后的锅炉烟气质量指标可达到：

1、粉尘含量：≤ 30mg/m

3

；

2、林格曼黑度：﹤1级；

3、二氧化硫含量：≤100 mg/m

3

。

5、改造费用（附：投资预算清单一份、不含税）

序

号

名 n 称

规格型号

单

位

数

量

单

价

元

金额

元

备注

生物质燃烧机

YH-R120-W

套

50000

链接节能拱

台

4000

材料、耗材

2000

安装施工费

5000

运输费用

3000

合计：陆万肆仟元正（64000.00元）

备注：1、此费用仅为安装施工设备费用、不含政府部门手续办理费用。

2、此燃烧机为水冷蓄热式，余热再利用。

6、改造工期

根据不同锅炉型号，经现场考察后确定。设备制造：10-15天内；安装工期：自进入工地之日起3-5天内。

五、生物质锅炉改建服务方案

为了降低污染物排放总量，避免烟气排放超标、扬尘污染现象发生，根据用户燃煤锅炉的形式、功能、常规效能，徐州市元亨新能源开发有限公司可为用户提供以下锅炉改建服务方案：

1、EPC (总承包)模式

在锅炉改造阶段采用EPC总承包的服务模式。针对该锅炉改建项目，由用户投资，徐州市元亨新能源开发有限公司以总承包的服务模式，承担锅炉改造的规划设计、设备采购、设备安装、系统调试、试运行，并对改建工程的质量、安全、工期、造价全面负责。

六、生物质燃料介绍

（一）、环保：经省环境检测站检测，完全符合国家标准。

1、单一气体含量分别为：

单一气体

CH4

CO2

体积含量%

1.5

43.5

2、热值：4100~4500千卡/公斤。

3、粉尘含量为：≤n50mg / m³

4、林格曼黑度：＜1级。

（二）节能：

与燃煤炉锅炉相比：（1公斤5500大卡的煤用1.13公斤生物质成型燃料即可替代）

（1）、燃煤锅炉的热效率一般为65～75%，5500千卡/公斤煤实际热值用量为：5500千卡/公斤×70 % =n3850千卡/公斤。

（2）、改为燃烧生物质成型燃料后，由于采用了先气化后燃烧的特殊工艺，因而热效率可达85 %以上。生物质成型燃料的热值一般为3100～3500千卡/公斤，实际热值用量为：

4000千卡/公斤×85%×1.13公斤 = 3842千卡。

（三）、原料来源广泛，做到保质、保量、保价供应：

各种农作物秸秆、果壳、锯末、刨花等压制成型后都可使用。

我公司签订锅炉改造合同的同时，可与用户签订生物质成型燃料供货合同。原料以锯末、刨花为主，技术指标为：

1、热值为4000～4500千卡/公斤；

2、灰分为5.13 %；

3、挥发分72.01 %；

4、硫含量0.03～0.11 %；

5、固定碳含量16.31 %；

6、密度：0.8～1.2 Kg/cm

3

。

1、生物质燃料品种及价格

元亨公司主要使用生物质燃料主要包括破碎木质燃料、木屑颗粒燃料等。

生物质燃料价格表

燃料种类

热值标准

价格

燃料来源

木屑颗粒燃料

4100kal/kgn --4800kal/kg

800-1000元/吨

采购

木屑颗粒

2、燃料消耗量

公司承担各类型燃煤锅炉改造和生物质环保锅炉新建项目，生物质锅炉按照燃料热值4000kal/kg平均计算，在产生相同热量的情况下，平均每小时需生物质燃料相比燃煤略有增加，约为燃煤的1.1--1.3倍。但生物质燃料的燃烧率是燃煤锅炉的1.3-1.5倍，因此一吨4000kal/kg的生物质燃料的热量利用率与一吨500大卡煤的热量基本相同。

3、燃料供应方案

用户只需在燃煤锅炉改造的基础上，根据生物质锅炉负荷运行状况，在燃料堆场预留200--500平米左右的生物质燃料储备区域，硬化地面或搭建简易棚区，堆放锅炉至少7天所需燃料，燃料堆场永远预留7天以上生物质燃料。

七、总结

综上所述，燃煤锅炉改造为生物质锅炉是保证供汽（热）和效益的最佳选择和方向。燃煤锅炉改造为生物质锅炉是保留用户原有燃煤锅炉，只需进行局部工艺及设备改造，即可从锅炉技术上完成生物质锅炉的转变，燃煤锅炉改造为生物质锅炉，燃烧生物质燃料，不仅能为企业带来明显的环保效益和经济效益，而且符合国家节能减排的大政方针，节能减排，利国利民。

1、徐州阿翠食品有限公司2吨蒸汽锅炉成功案例