锅炉节能减排的实践

谢绍锐

目录：

一、 现行的锅炉大气污染物排放标准 二、 节能减排工作简报 三、 节能减排的一些方法措施

四、 节能减排的一些新思路和技术难点

一、 现行的锅炉大气污染物排放标准.

有两个标准。

第一是GB13223－2011，《火电厂大气污染物排放标准》，适用于单台出力65T/h以上采用煤、生物质等为燃料的发电锅炉。在2011.7.29日发布，2012.元旦起实施。对蔗渣锅炉来说，两个指标，烟尘在30mg/m³以下，氮氧化物在100 mg/m³以下。

燃料和热能 转化设施类型 烟尘 污染项目 适用条件 全部 新建锅炉 二氧化硫 燃煤锅炉 氮氧化物（以NO2计） 汞及其化合物 现有锅炉 全部 全部 限值 （mg/m³） 30 100 200（1） 200 400（1） 100 200（2） 0.03 每二个是GB13271－2014《锅炉大气污染物排放标准》，简单的说就是适用65T/h及以下的蒸汽锅炉。在2014.5.16日发布，标准是

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烟尘在80mg/m³以下，氮氧化物在400 mg/m³以下。严格来说，在2014.5.16以前建成的65T/h及以下的蒸汽锅炉，现在执行的还是2011版的《标准》，限值比2014版的要高。但对我们正在运行的蔗渣锅炉，最晚也是今年的国庆节就要执行2014版标准，在这就不介绍了。

污染项目 燃煤锅炉 颗粒物 二氧化硫 氮氧化物 （以NO2计） 汞及其化合物 烟气黑度（林格曼黑度，级） 限值（mg/m³） 燃油锅炉 60 300 400 — ≤1 燃气锅炉 30 100 400 — 80 400 550（1） 400 0.05 简单说明一下蔗渣的燃料特性

项 目 应用基碳CY 应用基氢HY 应用基氧OY 应用基氮NY 应用基全硫SY 应用基灰份AY 应用基水份WY 低位发热值Qydm 单 位 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ KJ/Kg 设计煤种 22.05 3.05 23.9 0.1 0 0.9 50 7746 现在我们的特性分析是按50%的蔗渣水分来进行的。从蔗渣的燃料特性可以看出：

①󰀀 应用基氮NY的含量为0.1%，可以看出燃料型的氮氧化物应该生成的不多。

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②󰀀 应用基全硫SY份几乎为0，所以排烟中的二氧化硫基本可忽略不计。

③󰀀 灰份为0.9%。我们计算一下锅炉的原始飞灰浓度，按排烟处1.4的空气过剩系数，烟气量为3.84Nm3/kg，2%的飞灰含碳量时，计算出的锅炉排烟原始飞灰浓度在2400 mg/Nm3左右。当然这是把炉渣也算进去了。也就是说我们的除尘设备有99%以上的效率，排烟中的烟尘就能达标。

但是，甘蔗渣中含有较多的泥土、砂砾等夹杂物，还有石灰，燃烧不完全时还带中大量碳粒，所以很多蔗渣锅炉的原始飞灰浓度多在3000以上。

从蔗渣的特性分析可看出，蔗渣锅炉的烟气污染物就烟尘和氮氧化物两项。 二、节能减排工作简介

1、节能减排是个系统工程，锅炉是其中的重要一环。永鑫集团，特别是何副总裁，一贯高度重视锅炉的节能减排工作，一个是大力提高锅炉效率，第二个是努力通过燃烧控制，来减少烟尘和氮氧化物的排放。

这个是YX集团2014/2015榨季各公司的打包率（剩余蔗渣与蔗比）情况：

序号 1 2 3 单位 雷平 西场 来宾 打包数量（吨） 77966.52 35881.94 69222.38 第 3 页 共 12 页

打包率（%） 7.103 7.294 8.083 4 5 6 小平阳 都安 富宁 合计 平均值 80949.32 29210.10 76876.14 370106.40 10.867 9.011 7.833 8.231 YX集团2014/2015榨季平均打包率为8.23%，特别是来宾永鑫小平阳公司，打包率为10.87%，为我们树立了全新的标杆。

2、在永鑫集团， 65t/h及以下锅炉有 6台，其余9台均为65t/h以上，全部为蔗渣锅炉。除都安永鑫公司外，其他都安装了烟气在线监测。其中富宁永鑫公司的130t/h锅炉、和来宾永鑫公司的85t/h锅炉安装了布袋除尘器，其余均为麻石水膜除尘器。

下面是摘录一部分在正常工况时段的在线监测平均数据，在表中可以看出，使用布袋除尘器的富宁永鑫公司130t/h锅炉和来宾永鑫公司的85t/h锅炉烟尘都是达标的。小平阳公司的65t/h锅炉烟尘是32、氮氧化物是160，大大的低于排放标准。65t/h以上锅炉氮氧化物则只有富宁永鑫公司130t/h锅炉能达标。说明一下，表中两个同样的检测项目名称，第一个检测值，另一个折算值，是根据检测值统一在1.8的空气过剩系数下进行折算，环保监测是以折算值为准的，运行管理则是检测值更有实际意义。

序号 检测项目 1 2 烟尘（Avg）mg/m³ 烟尘（Zs Avg）mg/m³ 雷平永鑫西场永鑫来宾永鑫小平阳富宁永鑫130t/h 120t/h 85t/h 85t/h 65t/h 44.67 52.72 87.35 81.88 23 42.43 32 19.31 18.27 第 4 页 共 12 页

3 4 氮氧化物（Avg）mg/m³ 207.79 氮氧化物（Zs Avg）mg/m³ 242.57 165.63 1.48 183 231.81 160 95.96 90.84 三、介绍一下永鑫集团节能减排的一些措施

1、首先是各公司都基本实现全部燃烧蔗渣髓，提高了燃烬率，飞灰含碳量较低。看一下来宾永鑫公司85T/h锅炉的冲灰水，可以说是很透亮的。

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还有小平阳公司的两台65t/h锅炉，燃烧工况也很好，但没有保留照片。

我们看一下一些公司的对蔗渣髓进行筛分的情况，按1mm、2mm网孔进行筛分。

来宾永鑫小平阳公司:

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西场永鑫公司：

我们可看出2mm以下比例占70～80%。这很容易理解，蔗渣颗粒越小越均匀，就烧得越干净，能效就越高。

上面我们提到了蔗渣的燃料特性，但单一就蔗渣髓来说，特性还是它的特点的。在这引用刘心志教授的一组数据。“蔗渣是一种特殊的生物质燃料，堆积密度极小，灰熔点极低；蔗髓与除髓蔗渣差异显

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著。蔗渣中，蔗髓含量为35～40％；蔗髓的风干水分是除髓蔗渣的2.4倍；蔗髓的灰分是除髓蔗渣的2.0倍；0.5~3毫米的粒度，在蔗髓中占62%以上。

应当指出，完全燃烧蔗渣髓与燃烧一般的蔗渣的燃烧方式是不同的，特别是配风上是不同的。现在一般锅炉运行炉排上的燃料是很少的，层燃在现在的蔗渣锅炉燃烧方式上，可以说已经不重要，我们的做法是除播料风、底风以外的二次风提高比列，占总风量的60%左右，并简单分了层次。

2、第二是控制较低的烟气含氧量，减少排烟损失。永鑫集团大部份锅炉一般能控制炉膛出口的含氧量在 3～5%左右。控制得又好又稳定的是小平阳公司的两台65 t/h锅炉，基本都在3%以下，主要在于喂料器运行得很好，配风也很合理。相应的，低氮燃烧在何副总裁的指示和推动下已成为锅炉管理和操作的纲领。

3、第三是在设备上，我们采用了较低的炉膛容积热负荷，控制燃烧中心温度，减少氮氧化物的生成。比如富宁永鑫公司的130t/h锅炉，是广西西江锅炉公司设计制造的。这台炉的设计，可以说是总结了我们公司多年的锅炉操作管理经验，我们充分参与了这台锅炉的设计。这台锅炉在2012年建设，选择的容积热负荷约为66Kw/m3，额定负荷工况下，炉膛出口烟气温度在750℃以下。这台锅炉是目前永鑫集团内65t/h以上氮氧化物排放控制得最低最稳定的一台锅炉。按富宁永鑫公司的经验，在3%以下炉膛出口烟气含氧量时，氮氧化物最低，但在给料不均匀时易造成燃烧不完全。

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这是一个富宁永鑫公司锅炉烟气在线监测界面截图，氧含量为4%，氮氧化物为75.

四、我们对节能减排的一些新思路和面临的技术难点

1、首先说一下烟尘（烟气除尘）。目前锅炉除尘的方法也不是很繁杂，我们也有布袋除尘器成功的使用经验。但是，我们应该说是更关心水膜除尘器，毕竟目前蔗渣锅炉的除尘绝大多数为水膜除尘，投资、使用和维护成本都很低。一般认为水膜除尘的效率在95%左右，加文丘里或多回程内外喷淋，能达到96～98%。但就算达到了98%，一般依然达不到65t/h以上火电厂烟尘排放的标准30 mg/m³以下。有没有办法通过进一步改良，或者辅助其他的方式方法，在水膜除尘的基础上达标排放呢？

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25.00烟气量：166100Nm/h（140°C252000m/h）33φ190013.6013.0012.01750x1750φ40007.60旋流板(捕捉器)φ35003.45m/s12m/s面积600x160010m/s35m/s0.00φ36001000排料阀

这是一个85t/h锅炉的文丘里水膜除尘器+旋风分离除尘器的排烟除尘方案。

文丘里水膜除尘器总高25米，水盘标高13米，主塔的烟速为3.5m/s，文丘里喉部烟速约50 m/s。特点是采用较高压的喷淋水和射流反射屏装置，在文丘里喉部形成分布均匀的水雾，使烟尘与水滴充分混合，在主塔下部也安装了一组横截面的喷淋水，上部安装了3组旋流板（液滴捕捉器）。

旋风分离除尘器是普通大管型，总高约14米，直径4米，总重约20吨。它的效率范围，可以大略的说为，5μm以上的颗粒除尘效率为50%以上，5μm以下就基本没什么作用了。

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烟尘粒径（μm） 5-20 15-40 ＞40 我们这样计算：

效率范围（%） 50-80 80-95 95-99 如果水膜除尘器达到设计96～98%效率的上限，则总效率：1-（1-50%）（1-98%）＝99%。在锅炉良好的燃烧工况下，原始烟尘浓度在3000 mg/m³以下，将能达到30 mg/m³以下的烟尘标准。

这个方案中的旋风分离除尘器的使用，是在2014/2015年度榨季在来宾永鑫公司的经验上提出的。2014年来宾永鑫公司一台85吨锅炉的除尘项目是旋风+布袋除尘，旋风分离出的烟尘约占总量的60%～70%。

现在的主要的技术难点在于： ①

第一，旋风分离后剩下的小颗粒烟尘，水膜除尘器还能有

98%的效率吗？我们知道颗粒越小就越难捕捉。

② 第二、如何形成文丘里喉部喷淋水的良好雾化：比如烟速是多少更合理，喷嘴的选型、水压的区间、反射屏的结构形成等等。还要考虑通风阻力不能太大。

希望各位专家能找出更好的办法。 2、第二、低氮燃烧技术的应用

一般认为使用像煤粉炉结构形式的低氮燃烧器，并采用深度空气分级燃烧技术，才能在锅炉的运行中，较好的降低氮氧化物的生成，一般认为能降低20～25%。它的原理，简单的说，就是在下部燃烧区

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形成缺氧燃烧，控制氮氧化物的生成，上部富氧燃烧，控制飞灰含碳量的燃烧方式。

但目前蔗渣锅炉均采用了层燃炉的炉膛结构，进入燃烧室的蔗渣颗粒度差异大，燃烧方式为室燃+层燃，可以说从蔗渣的干燥、着火、燃尽的整个过程空气都是过剩的，不利于低氮燃烧技术的充分应用。集团提出了新的思路，真正应用低氮燃烧技术。

蔗渣锅炉容积热负荷一般在85Kw/m3左右，炉膛出口烟气温度在900℃以下，低氮燃烧技术的应用将是降低氮氧化合物的必经之路。

目前的难点在于蔗渣破碎机的结构形式、产能等的开发，以及全新的锅炉配风系统的试验。蔗渣锅炉能否通过良好的运行管理，使氮氧化物的排放在国标以下，还须更多的努力和摸索。

谢谢大家！

2015年5月24日

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