CN101398182A

CN101398182A - 一种用于锅炉或工业窑炉的富氧空气助燃节能方法

Info

Publication number: CN101398182A
Application number: CNA2008102334463A
Authority: CN
Inventors: 吴仲贤; 邓卉戎; 李芃; 王文哲
Original assignee: WU ZHONGXIAN DENG HUIRONG
Current assignee: WU ZHONGXIAN DENG HUIRONG
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2009-04-01

Abstract

本发明是一种用正压膜分离法得到富氧空气，对锅炉或工业窑炉的燃烧过程助燃的节能方法。这种方法获得的富氧空气含氧浓度可调，用来提高锅炉和工业窑炉的热效率，并克服用负压膜分离助燃富氧空气中大量含水的问题。由鼓风机、多级空气过滤器、空气压缩机、气液分离罐、正压分离膜、气体混合罐、增压鼓风机、输气管道、富氧助燃空气压力调节阀以及配套智能自动控制装置组成系统。通过系统运行获得含氧率23％～40％的富氧空气，根据锅炉或窑炉运行热工状况参数，由配套的自控装置对富氧空气实现控制调节，送入锅炉或工业窑炉作为助燃空气；配套的自控装置由现场传感器、智能自动控制装置、控制执行装置组成。

Description

一种用于锅炉或工业窑炉的富氧空气助燃节能方法

发明技术领域：

本发明是一种用正压膜分离法得到富氧空气，对锅炉或工业窑炉的燃烧过程助燃的节能方法，具体地说是采用空气压缩机为分离动力，高分子分离膜为空气分离元件，获得含氧率大于40％的富氧空气，并根据锅炉或工业窑炉的燃烧需要，掺混适量普通空气，最终得到含氧率23％～40％的富氧空气作为锅炉或各种工业窑炉的助燃空气，调节锅炉或各种工业窑炉原有通风量，与富氧助燃空气匹配，达到提高窑炉热效率节约燃料的节能方法。

背景技术：

从空气中分离氧气和氮气的膜分离法，分为正压法(单侧加压)和负压法(一侧加低压一侧抽真空)已经得到工业应用，而采用负压法分离得到富氧空气的方法，受到分离装置所处地的海拔高度限制，氧氮分离效果明显下降，这在高原缺氧地区尤为明显。负压膜分离法得到的富氧空气中含有大量的水份，作为锅炉或工业窑炉的助燃空气，影响了助燃节能效果。

本发明是对正压法膜分离氧氮得到的富氧空气实现有效的节能使用，使锅炉或窑炉达到富氧空气助燃明显节能效果。本发明适用于各种锅炉如煤粉炉、循环流化床锅炉、抛煤机炉、沸腾炉、燃油炉、燃气炉、链条炉等，适用的工业窑炉有各种加热炉、注汽炉、焚烧炉、热媒炉、水泥窑炉、各种金属冶炼炉等。

发明技术内容：

为了克服现有膜分离负压法(一侧加低压一侧抽真空)的不足，本发明提出一种正压膜分离法得到富氧空气，用于锅炉或工业窑炉助燃的节能方法。按该方法设计建立的系统，由初级空气过滤器、鼓风机、精密空气过滤器、空气压缩机、汽水分离罐、高压过滤器、正压分离膜、混气调节阀、混气罐、增压鼓风机、富氧空气喷嘴、锅炉或窑炉由空气管道依次连接，并配有由现场传感器、智能自动控制器、执行机构等组成的自动控制系统。现场传感器包括温度、压力、流量等一次仪表，智能自动控制器可以是电子计算机、PLC程序控制器或其他专用的控制装置，执行机构包括调节阀门、变频器、气体调压器、燃料调节机构等。本发明的系统结构示意图见附图。

产生富氧空气和窑炉的助燃调节的过程如下：经过初级过滤后的空气，由鼓风机加压，进入空气压缩机，压缩后的空气压力达到0.5～1.3MPa，再次经过精密过滤器，滤除水分后进入正压分离膜，在膜的分离作用下，得到含氧率大于40％的富氧空气。富氧空气进入气体混合罐，根据锅炉或工业窑炉的助燃需要，由智能自动控制装置和控制执行装置控制调节完成普通空气与富氧空气的混合，达到适合于助燃的23％～40％含氧浓度。混合后的富氧空气经过增压鼓风机的升压，以及预热升温，通过富氧空气喷嘴送进锅炉或窑炉助燃。

助燃富氧空气的含氧浓度和流量由系统中的自控装置完成控制调节。自控装置采集锅炉或窑炉运行的各项热工参数，通过预设的控制模型软件，计算得到窑炉运行所需的富氧空气浓度和流量范围，实现优化助燃。

附图说明

附图为本发明的结构示意图。由初级空气过滤器(1)、鼓风机(2)、精密空气过滤器(3)、空气压缩机(4)、汽水分离罐(5)、空气管道(16)、高压过滤器(7)、正压分离膜(8)、混气调节阀(6)、混气罐(9)、增压鼓风机(10)、富氧空气管道(17)富氧空气喷嘴(12)、锅炉或窑炉(13)由空气管道依次连接组成的富氧空气助燃节能系统，并配有由现场传感器(15)、智能自动控制器(11)、执行机构(14)等组成的自动控制系统。

技术方案和实施范例的效果

(1)在工业锅炉实施本发明，按照本发明设计安装正压膜分离法富氧空气系统。在一台20吨的燃煤链排式锅炉上安装根据本发明设计的系统后，输出的富氧空气含氧率达到30％，相对湿度6％。因为气体中含水量低，实测富氧空气助燃喷嘴四周的火焰温度达到2000℃以上。当燃煤的低发热值在18MJ/Kg时，吨煤产蒸汽量从原来的4.5吨，提高到5.13吨，鼓风机和引风机的综合耗电量下降了10％。

(2)在水泥回转窑实施本发明，按照本发明设计安装正压膜分离法富氧空气系统。在一台熟料产量为600吨/天的湿法水泥回转窑安装根据本发明设计的系统后，助燃的富氧空气含氧率为28％，相对湿度7％。加进水泥回转窑的煤粉燃烧器，减少原来的喷煤粉风量，使得燃烧器喷出的粉状煤炭，加快了燃烧速度和燃尽程度，提高火焰的燃烧强度，同时也减少了氮氧化合物的生成，降低了回转窑排烟中的NOx成分。日产600吨熟料的湿法回转窑上安装本系统后，减低燃煤用量7％，并完全可以使用低位发热值还不足15MJ/Kg的褐煤和烟煤混合劣质煤。烟气中的NOx成分完全符合环保标准。

Claims

1、一种用于锅炉或工业窑炉的富氧空气助燃节能方法，其特征是初级空气过滤器(1)、鼓风机(2)、精密空气过滤器(3)、空气压缩机(4)、气液分离罐(5)、高压过滤器(7)、正压分离膜(8)、混气调节阀(6)、气体混合罐(9)、增压鼓风机(10)、富氧空气喷嘴(12)、锅炉或窑炉(13)由空气管道和富氧空气管道依次连接，由配套的自动控制系统进行调节，将分离得到的助燃富氧空气由喷嘴送进锅炉或窑炉作为助燃空气。

2、根据权利要求1所述的配套的自动控制系统，其特征是由现场传感器(15)、智能自动控制装置(11)、控制执行装置(14)组成，根据锅炉或窑炉的运行热工参数，对锅炉或窑炉的助燃富氧空气浓度、富氧空气流量进行自动控制调节而实现节能。

3、根据权利要求1所述的正压分离膜(8)，其特征是分离膜的工作压力在0.5MPa～1.3MPa之间，分离膜可以是中空纤维膜、平板膜、卷式膜。

4、根据权利要求1所述的助燃富氧空气，其特征是富氧空气的浓度为23％～40％、富氧空气流速为32～230m/s。

5、根据权利要求1所述的富氧空气喷嘴(12)，其特征是喷嘴材质应该耐受2000℃的高温而不变形。