淺談高新技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用

淺談高新技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用

0富氧助燃技術(shù)膜法富氧輔助技術(shù)系統(tǒng)法富氧輔助技術(shù)與富氧輔助技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。前者系指利用空氣中各組分透過(guò)高分子膜時(shí)的滲透速率不同,在壓力差驅(qū)動(dòng)下,將空氣中的氧氣富集來(lái)獲得富氧空氣的技術(shù)。它和深冷法、PSA法相比,具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便和安全、起動(dòng)快、規(guī)模可小可中、不污染環(huán)境、投資少、用途廣等優(yōu)點(diǎn),工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家稱之為“資源的創(chuàng)造性技術(shù)”。而富氧助燃技術(shù)又分兩大部分,即整體增氧和局部增氧,前者主要用于FCC富氧再生、Claus硫回收、煉鐵煉鋼和有色金屬冶煉等[1～2],它的特點(diǎn)是整個(gè)助燃風(fēng)均用富氧替代,而后者則用于各種爐窯節(jié)能和環(huán)保等[2～21]。局部增氧助燃技術(shù)是局部增氧技術(shù)和助燃技術(shù)兩者的有機(jī)結(jié)合,所配富氧量?jī)H為所需助燃風(fēng)量的0.5%～15%,而原來(lái)助燃風(fēng)量和排煙量均顯著下降。關(guān)鍵是專用富氧噴嘴的設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù),還要和有關(guān)爐窯的特性匹配等。有關(guān)膜法富氧助燃技術(shù)用于節(jié)能和環(huán)保的機(jī)理已有不少報(bào)道[2～7],本文主要介紹有關(guān)膜法富氧助燃技術(shù)在節(jié)能和環(huán)保中的一些典型應(yīng)用。1火炬燃燒效果用玻璃窯包括馬蹄焰、橫火焰、單元窯和雙碹窯等,均可以采用局部增氧梯度燃燒技術(shù)。國(guó)內(nèi)最早使用的是北京六玻的馬蹄焰,由于取得極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,通過(guò)了北京市人民政府和中國(guó)科學(xué)院的聯(lián)合鑒定。之后我們經(jīng)過(guò)不斷創(chuàng)新和完善,有關(guān)“局部增氧”、“梯度燃燒”、“對(duì)稱燃燒”、“α型燃燒”、“S型燃燒”、“四角燃燒”、“分級(jí)燃燒”和“推遲燃燒”等高新集成技術(shù)和系統(tǒng)等均已十分成熟,并在燃煤、燃油和燃?xì)獾母鞣N玻璃窯爐、鍋爐、加熱爐、熱媒爐和焚燒爐上成功應(yīng)用[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21],還獲得多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。華北制藥股份有限公司玻璃分公司采用富氧燃燒技術(shù)后,火焰燃燒狀況有較大改善,火焰底部明顯發(fā)白發(fā)亮,火焰強(qiáng)度增加,火焰尾梢減小,大碹碹頂溫度下降20℃,火焰底部溫度提高60℃,從而既延長(zhǎng)了爐齡,又提高了玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量。對(duì)于燃天然氣的馬蹄焰,采用梯度燃燒技術(shù)綜合效果更好。我們1997年曾在四川一家生產(chǎn)高堿玻璃球、熔化面積60多平米的馬蹄焰上使用,平均節(jié)約天然氣12.6%,最高達(dá)17.8%,而且還提高了玻璃球的產(chǎn)量和質(zhì)量,大碹溫度下降了22℃,同時(shí)煙氣排放達(dá)標(biāo),綜合效益非常顯著,故他們自己還申請(qǐng)了專利。2003年我們又在生產(chǎn)玻璃纖維的單元窯應(yīng)用。第一套裝置配富氧量?jī)H180Nm3/h,綜合效益非常明顯:平均節(jié)油15%以上,大碹溫度(9個(gè)測(cè)試點(diǎn))平均下降了35.4℃,玻璃液溫度上升11.2℃,助燃風(fēng)量下降了25%,風(fēng)壓下降了60%,排煙溫度降低了60℃,爐況更穩(wěn)定。2004年他們又上了一套富氧裝置,而且要求配的富氧量是第一套的3倍多,使用后成絲率提高了2個(gè)百分點(diǎn),僅此一項(xiàng)每天就增加毛利7000多元,綜合效益達(dá)一萬(wàn)多元。所以2005年他們已經(jīng)將7座單元窯全部改成全氧燃燒,目前正在實(shí)施。需要說(shuō)明的是采用梯度燃燒技術(shù)時(shí),一定要注意富氧噴嘴的安裝角度等,否則還可能起副作用。如2005年1月我們?cè)谝患疑a(chǎn)水玻璃的馬蹄焰窯上實(shí)施局部增氧梯度燃燒技術(shù)時(shí),富氧噴嘴的安裝角度和設(shè)計(jì)圖紙相差比較大,設(shè)計(jì)向上傾斜1.5±0.5°,而用戶在安裝時(shí)向上傾斜了10°左右,結(jié)果導(dǎo)致反“梯度燃燒”,即火焰中心上移,大碹溫度上升了20℃,而玻璃液溫度卻下降了12℃。2壓力和效率注汽爐在油田用的比較多,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)大約有近千臺(tái),主要用于往油田的油井里注汽來(lái)強(qiáng)化采油。注汽爐一般有2種,即23t和11t,所產(chǎn)蒸汽干度的設(shè)計(jì)值一般為80%左右,但實(shí)際情況下蒸汽干度均較設(shè)計(jì)值低,所用燃料為原油或混合油或天然氣。對(duì)于注汽爐在國(guó)內(nèi)首次采用局部增氧對(duì)稱燃燒技術(shù)的是中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所膜中心,用于遼河油田曙光采油廠熱注一區(qū)某一臺(tái)23t燃油注汽爐,所配富氧量大約200Nm3/h,根據(jù)遼河油田曙光采油廠生產(chǎn)技術(shù)管理科自己應(yīng)用一年多的統(tǒng)計(jì),平均節(jié)能8.5%,即一天節(jié)約2t多原油。勝利油田孤島采油廠孤四站的1號(hào)23t燃油樣板注汽爐,該爐當(dāng)時(shí)已經(jīng)采用了多種先進(jìn)的節(jié)能技術(shù),如風(fēng)機(jī)調(diào)頻、紅外高溫涂料等,經(jīng)勝利石油管理局能源監(jiān)測(cè)站2003年7月測(cè)試,富氧使用前熱效率達(dá)87.68%,使用后達(dá)92.28%,相當(dāng)于200t/h的正常熱效率。平均節(jié)能5.0%,蒸汽溫度提高15℃,蒸汽壓力提高0.8Mpa,蒸汽的干度提高了12.15個(gè)百分點(diǎn),排煙溫度下降了21.5℃,煙氣中CO含量下降了89.9%,空氣過(guò)剩系數(shù)從1.28下降到1.19,排煙達(dá)標(biāo)等。大港油田某站的全自動(dòng)燃油管道加熱爐上實(shí)施局部增氧對(duì)稱燃燒技術(shù)后,平均節(jié)能10.85%,排煙處空氣過(guò)剩系數(shù)下降35%,排煙溫度下降了7℃,熱負(fù)荷提高了10.86%,排煙中CO明顯降低,而且煙氣排放達(dá)標(biāo)。經(jīng)他們自己統(tǒng)計(jì),和1998年的使用對(duì)比,平均節(jié)能在15%左右。遼河油田某站的一組熱媒爐(五臺(tái))上實(shí)施局部增氧助燃技術(shù),所配富氧量大約200Nm3/h,由于計(jì)量?jī)x表不太準(zhǔn)確,考核采用了相對(duì)值,平均相對(duì)誤差均小于4%。和一周的空白數(shù)據(jù)相比,平均節(jié)油20%以上,而且煙氣排放達(dá)標(biāo),效果非常明顯。3煤粉鍋爐采用膜法富氧助燃集成技術(shù)的可行性燃煤爐目前是國(guó)內(nèi)主要耗能大戶,采用局部增氧助燃綜合集成技術(shù)意義更大!根據(jù)燃煤爐的特性可以采用“α型燃燒”、“S型燃燒”、“四角燃燒”、“分級(jí)燃燒”和“推遲燃燒”等高新技術(shù)或其優(yōu)化組合集成技術(shù)。目前已經(jīng)成功應(yīng)用于鏈條爐和拋煤機(jī)爐。特別是拋煤機(jī)爐,由于著火條件好、燃燒強(qiáng)度高、煤種適應(yīng)性廣、起爐產(chǎn)汽快、負(fù)荷調(diào)整迅速和反應(yīng)快等特點(diǎn),上世紀(jì)90年代前上的比較多,但它燃燒效率低、煤耗高、煙塵濃度高、特別是黑煙嚴(yán)重,林格曼黑度一般在2～4級(jí),嚴(yán)重地污染環(huán)境。采用局部增氧助燃集成技術(shù)一般可以將林格曼黑度降到1級(jí)以下,煙塵量降低三分之一左右,對(duì)于35～65t拋煤機(jī)爐,平均節(jié)能在6%～15%。而煤粉爐一般燃燒效率比較高,大多數(shù)用于電廠。由于管理和煤質(zhì)等原因,使得煤粉鍋爐的熱效率一般均比設(shè)計(jì)值低,而且煙囪經(jīng)常冒黑煙。根據(jù)我們多年的調(diào)研和考察,認(rèn)為目前膜法富氧局部增氧助燃綜合集成技術(shù)可以用在220t以下的煤粉爐,可以采用對(duì)稱燃燒、四角燃燒和分級(jí)燃燒等與煤粉鍋爐匹配的綜合集成技術(shù)。膜法富氧局部增氧助燃系統(tǒng)用于中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司(原中國(guó)長(zhǎng)城鋁業(yè)公司)河南公司熱力廠150t粉煤鍋爐節(jié)能和環(huán)保的可行性研究報(bào)告終于通過(guò)了中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司有關(guān)專家的初評(píng)和復(fù)審。目前該爐正在實(shí)施膜法富氧局部增氧助燃集成技術(shù)。4綠化效益顯著在燃油和燃?xì)鉅t上采用局部增氧對(duì)稱燃燒技術(shù)比燃煤爐要簡(jiǎn)單得多!1996年大連某化學(xué)廠的30t/h燃油鍋爐,所配富氧量為300Nm3/h,通富氧后煙囪黑煙立即消失,風(fēng)機(jī)風(fēng)門關(guān)閉了三分之一,蒸汽流量從28t/h增加到31t/h,而油壓從2.1MPa降到1.9Ma,平均節(jié)能大于6%,綜合效益非常顯著。江蘇油田的2臺(tái)4t/h油鍋爐,每臺(tái)僅用40Nm3/h的富氧空氣,由江蘇油田節(jié)能監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè),平均噸蒸汽節(jié)油為16.64%,通富氧后爐膛溫度提高了約50℃,全爐熱效率提高了8.3個(gè)百分點(diǎn),而且煙囪不冒黑煙。每年每臺(tái)爐平均節(jié)約原油330多噸,并且裝置運(yùn)行平穩(wěn)可靠,操作管理、維修方便。5實(shí)用與實(shí)用并