CN103438436A - 燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺 - Google Patents

Abstract

本发明技术提供了一种锅炉掺杂沼气燃烧的一种新工艺，填补了国内同行业的空白。该工艺是我公司自主研发的，利用污水处理车间产生的沼气通过罗茨风机输送至锅炉，最后通过燃烧器完成。这样不仅大大节约公司的运行费用，而且还减少了环境污染。

Description

燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺

技术领域

本发明属于沼气燃烧技术领域，特别涉及一种利用再生能源、燃煤锅炉掺杂沼气燃烧的工艺。

背景技术

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少。因此，寻找一种可再生的替代能源，成为社会普遍关注的焦点。废气、废热是一种理想的可再利用能源，它来源广泛，每年都有大量的工业，农业废弃物产出。

利用废气发电、供热是能源再利用的一种重要方式之一。许多化工行业，农村都有大量的沼气产生。沼气是有机物在厌氧条件下经微生物分解发酵而成的一种可燃性气体，其主要成份是甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂），通常情况下，沼气中的甲烷（CH₄）含量为50%-70%，二氧化碳（CO₂）含量为30%-40%，其它气体含量很少，热值为21520KJ，相当于1.45m³煤气或0.69m³天然气的热值。最新研究显示，甲烷的温室效应是二氧化碳的23-25倍，所以甲烷的直接排放对环境造成的影响更为严重。另一方面，沼气本身是具有较高热值的可燃气体，以沼气为燃料，直接燃烧利用是能源的再利用也是减少污染物排放的有效途径之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的锅炉沼气混合燃烧工艺，达到合理利用沼气、避免其排到大气中对环境造成污染的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺，实现该工艺采用的系统包括水封系统、风机、变频器、燃气控制系统、防回火燃烧器、锅炉、回燃控制阀门及防回火设备，将沼气中的水分和杂质去除后输送至锅炉的炉膛内进行燃烧，其特征在于：沼气进入水封系统去除沼气中的水分和杂质后，通过风机进行整压和稳压，再经过稳焰器以增强着火的稳定性和燃烬性，并通过防回火燃烧器进入锅炉炉膛进行燃烧。

所述的风机为罗茨风机，共两台，一用一备，由燃气控制系统采用两台变频器分别控制。

所述的防回火燃烧器布置在锅炉炉膛的侧墙膜式壁上，并随膜式壁一起膨胀，燃烧器的空气风道和煤气通道均保证90～110mm的膨胀量。

所述的防回火燃烧器由燃烧器本体、配风器、稳焰器组成。

防回火燃烧器设有火检与气动快速切断阀连锁，实现灭火自动保护。

本发明具有以下有益效果：

1）低污染性：SO_x、NO_x排放浓度低，循环流化床锅炉还可实现炉内脱硫；

2）减轻温室效应：沼气作为燃料混烧时，可以使甲烷完全燃烧，大大减轻温室效应；

3）节能：沼气可以替代煤进行燃烧，减小燃料成本，从而达到节能的效果；

4）投资少见效快：沼气直接燃烧，无需复杂的前处理设备和昂贵的燃气轮机投资。

附图说明

图1为根据本发明实施的燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺示意图。

图中，1-水封系统、2-罗茨风机、3-燃气控制系统、4-防回火燃烧器、5-锅炉、6-回燃控制阀门。

具体实施方式

以下结合附图介绍本发明详细技术方案：

本发明提供一种燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺，将沼气中的水分和杂质去除后输送至锅炉的炉膛内进行燃烧。

如图1所示，实现该工艺采用的系统包括水封系统1、罗茨风机2、变频器、燃气控制系统3、防回火燃烧器4、锅炉5、回燃控制阀门6以及防回火设备，上述工艺包含以下步骤：

首先，沼气进入水封系统去除沼气中的水分和杂质，随后，通过罗茨风机进行整压和稳压，之后，经过稳焰器以增强着火的稳定性和燃烬性，最后通过防回火燃烧器送入锅炉炉膛进行燃烧。

罗茨风机共两台，一用一备，当其中一台加压风机出现故障时，另一台风机自动投入运行；两台罗茨风机由燃气控制系统采用两台变频器分别控制，两台变频器可以单独控制，单独运行。沼气采用罗茨风机进行加压，罗茨风机叶片经特殊材料涂层处理；由于沼气量的波动较大（沼气量波动范围400～800Nm³/h），因此，电机采用变频防爆电机，同时配备进、出口消音器。罗茨风机电机的工作频率由沼气入口处气体压力（气体压力由压力变送器输出线性信号）的大小来控制，保证风机前气体管道的压力在既定的范围内波动，使进气入口保持一定余压，以免造成负压吸入空气形成爆炸性混合物或抽瘪设备。

根据炉膛截面尺寸和流化床的燃烧特性，合理设计火焰长度，以免火焰直接喷到对面水冷壁上，并且尽可能的减少燃烧温差。配风装置与沼气送入装置出口处受热部分均采用高强度耐热钢，可保证受热部分在1200℃高温下强度基本不下降，范围在60%～120%。

燃气控制系统中，每个补燃燃烧器均设有火检与气动快速切断阀连锁，实现灭火自动保护；调节阀和快速切断阀均采用防爆气动阀，使得它们具有启闭方便迅速、省力、流体阻力小，可以经常操作；低压下可以实现良好的密封；调节性能好；安全性高等优点。整套系统可以实现就地和远程控制。

沼气燃烧系统除设有火检与气动快速切断阀连锁实现灭火自动保护外，还设置了一级水封装置和一级阻火器，同时设置了点火前管道内气体放散装置及低压蒸汽置换装置，并在锅炉炉膛上部及水平烟道后部各装设防爆门。

防回火燃烧器布置在锅炉炉膛的侧墙膜式壁上，并随膜式壁一起膨胀，燃烧器的空气风道和煤气通道均保证100mm的膨胀量。防回火燃烧器由燃烧器本体、配风器、稳焰器组成，燃烧器本体为圆形截面，使混合气体及燃烧产物在火道内的速度得到严格控制，保证正常燃烧时既不脱火，又不回火；稳焰器安装在燃烧器前端，增强着火的稳定性和燃烬性。

对于整个系统，当沼气进气压力为5KPa，单套燃烧器额定燃气量为600Nm3/h时，燃气入锅炉燃烧器前压力在4KPa以上，单台燃烧器只能在50%-110%额定燃气量时温度燃烧，助燃空气压力5-8KPa。

以75t循环流化床锅炉为例，沼气发生器按12000立方米/天计算，沼气热值以5500大卡/标准立方米计算，则每天利用沼气提供的热量折合7000大卡/千克的标煤为：36000立方沼气相当于燃烧9.43吨煤，以每吨750元计算则相当于每天直接节省0.7万元，年（按330个工作日）直接节省231万元。混烧沼气后可以降低灰渣的排放量及工人的劳动强度，减少设备磨损，同时可以提高锅炉燃烧效率，降低灰渣含炭量。

Claims (5)

1.燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺，实现该工艺采用的系统包括水封系统、风机、变频器、燃气控制系统、防回火燃烧器、锅炉、回燃控制阀门及防回火设备，将沼气中的水分和杂质去除后输送至锅炉的炉膛内进行燃烧，其特征在于：沼气进入水封系统去除沼气中的水分和杂质后，通过风机进行整压和稳压，再经过稳焰器以增强着火的稳定性和燃烬性，并通过防回火燃烧器进入锅炉炉膛进行燃烧。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺，其特征在于：所述的风机为罗茨风机，共两台，一用一备，由燃气控制系统采用两台变频器分别控制。

3.根据权利要求1所述的燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺，其特征在于：所述的防回火燃烧器布置在锅炉炉膛的侧墙膜式壁上，并随膜式壁一起膨胀，燃烧器的空气风道和煤气通道均保证90～110mm的膨胀量。

4.根据权利要求1所述的燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺，其特征在于：所述的防回火燃烧器由燃烧器本体、配风器、稳焰器组成。

5.根据权利要求1所述的燃煤锅炉掺杂沼气燃烧工艺，其特征在于：防回火燃烧器设有火检与气动快速切断阀连锁，实现灭火自动保护。