2噸燃煤鍋爐生物質能源改造

工程技術方案

項目單位：南通利泰化工設備有限公司

項目名稱：2噸鏈條燃煤蒸汽鍋爐生物質氣化燃燒技術改造

計劃單位：徐州市元亨新能源開發有限公司

計劃內容：鍋爐改造技術方案及可行性分析、配置清單。

計劃日期：2016年05月15日

一、 改造依據及背景：

（一）n改造依據：

南通利泰化工設備有限公司現有一臺2噸鏈條燃煤蒸汽鍋爐，鍋爐型號為DZL2-1.0-A11，主要用于生產用汽。鍋爐設計壓力 1.0 MP，實際使用壓力 0.8 nMPa。鍋爐現有除塵方式是陶瓷除塵器。為解決鍋爐煙塵污染問題，同時為了節約一次性石化能源，需改造燃燒生物質成型燃料。

二、徐州市元亨新能源開發有限公司簡介

徐州市元亨新能源開發有限公司是一家從事生物質能源開發的企業，致力于為客戶提供生物質燃燒機，生物質燃料、生物質燃料自動化生產線、植物燃氣發電設備、合同能源管理以及鍋爐節能改造等業務。隨著環境的不斷惡化，化石能源的逐漸枯竭，節能、降耗、減排，開發新型清潔可再生能源是社會發展的必然，這不僅要依靠政府的政策推動，更要依靠企業科技技術進步，發展循環經濟，建設創新型國家，構建資源節約和環境友好型社會，不僅是社會的責任，更是企業的使命。元亨的企業文化是堅持以人為本，和諧共贏的理念，通過不斷的科技創新為實現節能減排、還一個碧水藍天，為人類的健康可持續發展做出貢獻

生物質能源（biomass energy ），就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。

近年來，公司一直致力于生物質可再生能源與環保鍋爐的開發與研究，并運用高校的科技優勢，在與中國礦業大學電力工程院產學研框架合作下，相繼研制了節能環保生物質燃燒機、生物質燃料成型設備以及生物質顆粒燃料鍋爐，獲得多項專利技術、專有技術。公司全面致力于改變中國使用清潔能源和節能產品的研發、不斷地貼近國家環保產業政策，全面滿足節能環保鍋爐市場的結構性需求。

公司經營理念：環保衛士 節能先鋒

l n貼近國家環保產業政策，研發高效節能的鍋爐產品；

l n不斷拓展余熱能源的利用，開發各種系列的余熱節能產品；

l n提供專業的節能方案和技術支持，推廣燃煤鍋爐改為燃燒生物質鍋爐；

l n促進節能減排降低企業成本，能減少二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物排放，達到環保要求。

二、生物質燃料達到國家環保要求

生物質燃料是一種新型的生物質再生能源，加工成本低、利潤空間大，又遠遠低于原油和天然氣的價格，更主要的是：環保節能，利國利民。

1、大氣污染物

生物質燃料纖維素含量高，為70%左右；煙氣中的CO、CO2 、SO2 、NOX等成分指標的測試及煙塵的排放濃度為大大低于《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2001）的指標，達到了國家環保要求，而且延長鍋爐使用壽命5年以上。經過測試，生物質燃料燃燒室溫度可達1060°，燃燒度比煤快15%以上，燃燒充分、無黑煙、灰分低、環保衛生，尾氣煙塵排放量為每立方米1.3毫克，二氧化硫排放量為每立方米24毫克，氮氧化物排放量為每立方米91.2毫克，達到國家I類排放標準。

生物質燃料不但能代替燃煤等常規能源，還能減少大氣污染物的排放量，有效改善城鄉空氣環境質量。所以從循環利用角度看，生物質燃燒對空氣的CO2的凈排放為零，燃燒后的灰分可以回收做鉀肥，實現“廢棄物——燃料——肥料”的有效循環。生物質燃料既節約資源，又可減排溫室氣體，保護環境。

2、固體廢棄物

生物質燃料鍋爐燃燒固體廢棄物主要為燃燒后的灰分，可以回收做鉀肥，資源綜合利用。

目前，國家環保部已經明確生物質燃料不屬于高污染燃料，見2007年國家頒布的《關于劃分高污染燃料規定》環發（2007）37號文件。生物質燃料屬于可再生能源，2005年國家已經頒布《可再生能源法》作為法律保障。

三、生物質鍋爐改造要求及經濟效益

1、改造及新建要求

將用戶現有燃煤蒸汽、熱水和有機熱載體鍋爐改造為燃燒生物質鍋爐，或新建生物質鍋爐，達到如下目標：

（一）保持原鍋爐的額定參數

（二）通過改造達到消除煙塵，滿足環保要求

（三）改造方案簡單易行、見效快，工期短。

2、生物質鍋爐與同類產品對比分析和經濟效益

為了減少大氣污染，各地相應出臺了許多措施，包括城市內中心區不得使用燃煤鍋爐，或者將燃煤鍋爐改為燃油燃氣鍋爐，電鍋爐等環保效果突出的清潔能源。燃煤鍋爐燃料成本相對較低，但是燃煤鍋爐存在冒黑煙，二氧化硫排放量高，氮氧化合物污染等無法徹底解決環保成本較高的嚴重缺點。燃油鍋爐雖然排煙效果比較理想，但是也存在這二氧化硫排放量高，運行費用高等問題，燃氣鍋爐和電加熱鍋爐等形式雖然環保，但是運行成本相對較高。

2t/h鍋爐常規能源與生物質能源(BMF)的性價比較

項目/2噸蒸汽鍋爐

0#輕柴油

天熱氣

II類煙煤

生物質(BMF)

額定功率(萬大卡)

120

120

120

120

燃料熱值(Kcal/Kg Kcal/NM3)

10200

9500

5000

4500

理論燃料消耗量(Kg/h NM3/h)

136

145

320

314

燃料單價(元/Kg n 元/NM3)

7.5

4.8

0.85

0.9

滿負荷一小時燃料費用(元/h)

1020

696

272

282.6

每日10小時燃料耗量(t NM3)

1.36

1450

3.2

3.14

每月30天燃料耗量(t NM3)

40.8

43500

96

94.2

1年10個月燃料耗量(t NM3)

408

435000

960

942

實際年產蒸汽量(噸/年)

6000

6000

6000

6000

年燃料費用(萬元)

306

208.8

81.6

84.8

年煙氣處理費(萬元) (脫硫除塵)

0

0

3.5

1

年人工費及維修費(萬元)

4.5

4.5

6

4.5

年費用總比較節約(萬元)

220.2

123

0.8

0

由此可見,公司上一臺2噸BMF蒸汽鍋爐，如果按年實際使用6000噸蒸汽測算；對比使用天然氣(天然氣價格按照4.8元 NM3)，一年可以節省運行費用123萬元；對比使用0#柴油(柴油價格按照7000元/噸)一年可以節省運行費用220.2萬元。

由前面分析可以看出，固體燃煤鍋爐運行成本最低，燃油鍋爐，燃氣鍋爐的運行成本都遠遠高于燃煤和生物質鍋爐。而燃煤鍋爐熱效率較低，環境污染和資源浪費都非常嚴重；燃油燃氣鍋爐和電加熱鍋爐雖然較為環保，但是不符合能源政策，而且經濟性很差，造成成本的居高不下，電本身就是一種由其他能源轉換而來的高位能源，消費電能實際上不過是間接消耗煤等化石能源，而生物質燃料鍋爐燃用生物質能作為一種可再生的能源，其價格與煤相近，不到油、氣、電的一半，消煙效果也好，節能效果顯著，司爐操作簡單，適合中國國情，具有廣闊的推廣前景。

四、燃煤鍋爐改建措施

（一）、生物質氣化原理：

生物質氣化技術就是生物質燃料在缺氧狀態下熱解反應的能量轉換過程。各種農作物秸稈都是由C、H、O等元素組成。當點燃時，供入少量空氣，控制其反應過程，使C、H、O等元素反應生成CO、CH4、H2等可燃氣體，生物質中的大部分能量轉移到氣體中，這就是氣化原理。

（二）、生物質燃燒器工作原理：

YH-R120-W型臥式顆粒生物質燃燒機基本工作原理是：生物質燃燒器主要有燃燒器本體、上料機、五次配風系統、電控系統（人機界面，PLC智能檢測控制）等組成。該燃燒機的燃燒室為二級組合式，燃料經自動上料系統分兩級進入高溫裂解半氣化燃燒室，5次配風，氣化裝置從爐子的下部供入，形成懸浮式半氣化燃燒并迅速發生裂解反應產生高溫燃氣。該過程會產生析出和中間產物H2、CH4、CmHn、CO等可燃成分，溫度達到1000℃以上，通過進入氧氣的燃燒室進行懸浮、氣化、燃燒并通過燃燒噴嘴進入配套被加熱設備，沖刷鍋爐受熱面替代煤炭做功。同時，氣化后的碳塊在原鍋爐鼓風機作用下繼續燃燒，直至燃盡落入灰室。

（三）、燃燒器主要技術指標：

型號

額定發熱量

熱效率

使用燃料

尺 寸

YH-R120-W

120萬大卡

90%

木質顆粒

2750*1500*2200

四、鍋爐改造方案：

根據生物質成型燃料與煤相比，具有比重小、體積大、熱值低的特性。在鍋爐受熱面積不變的情況下，要滿足鍋爐蒸發量的需要，鍋爐燃燒部分必須做相應的改造。

（一）、進料機構：

由于單位時間內進料量的增加，原斗式提升上料機構會頻繁工作，司爐工勞動強度加大，且不能滿足鍋爐用料量的需要。同時，由于生物質顆粒燃料燃點低，現有進料方式容易發生回燃現象。因此，上料機構需改為密封形式的螺旋上料機將顆粒燃料直接進入燃燒機、燃燒碎木塊要采用組合式推進器，將碎木塊送入燃燒室。

（二）、燃燒部分加裝生物質燃燒器：

要從根本上解決鍋爐冒煙的問題，同時起到節能的作用，生物質成型燃料必須是先氣化后燃燒，徹底改變原有的直接燃燒方式。因此，需要拆除鍋爐上的煤倉，在煤倉的基礎位置上安裝固定生物質燃燒器,并將燃燒器和鍋爐的結合部密封嚴實。

（三）、二次配風裝置：

為使燃燒充分，在燃燒器上需要配置氣化時需要的空氣氣化劑，在鍋爐爐膛即前爐拱位置加裝二次風的風腔和風嘴。

（四）、爐膛改造：

鏈條爐排停止使用，上層鋪設耐火土，前煤斗拆除，前拱拆除，達到燃燒效果重新澆筑。

（五）、風量調整：

由于單位時間內燃料量的大幅度增加，生物質容易氣化，為保證燃燒的充分進行，鍋爐的引風機風量需調節風量。因此，需要增加引風機變頻器調節風量。

（六）、電控部分：

由于新增電器和原有電器部分功率的增加，電控部分必須做相應的調整或更換。因此，為使鍋爐運行平穩，起到節能環保的作用，鍋爐引風機需要改為變頻。

（七）、安裝空氣預熱器：

鍋爐改造為了起到節能的目的，需要在鍋爐的煙道上安裝空氣預熱器，將現有鼓風機進入鍋爐的冷風經過空氣預熱器轉變為熱風，從而起到節能3~5%的目的(預熱器客戶自愿使用）。

（八）生產制造和安裝時間：

合同簽訂定金交付之日起，設備的生產制造需要10～15天，現場安裝需要3～5天。

（九）、改造后的調試：

安裝結束后，根據產生用汽負荷，需要調整上料和爐排的速度，同時調節鼓風機、引風機、二次風機的風量，使燃燒處于最佳狀態。

五、鍋爐除塵方案：

鍋爐改造后燃燒生物質燃料所產生的粉塵，與燃煤時產生的粉塵是有區別的。其一燃煤的粉塵比重比燃生物質燃料的粉塵比重大；其二煤的粉塵不易溶于水，而生物質的粉塵易溶于水不易沉淀。根據以上特性，原燃煤鍋爐的除塵方式都有不適應之處，需做必要的改進。

（一）、除塵設備選擇：

現有除塵設備可繼續使用，在此基礎上增加下列設備：

1、第一級除塵裝置------多管除塵，該裝置根據鍋爐的大小可設計成單級和多級形式。本鍋爐采用雙級形式。

2、第二級除塵裝置------水膜噴淋除塵。

（二）、除塵工藝流程：

鍋爐→多管除塵→n噴淋除塵器→煙囪。

工藝流程說明：鍋爐的煙氣經引風機引出后，以4~6m/s的流速進入多管除塵裝置的第一室。當煙氣進入第一室后由于除塵室，多管除塵器是利用離心分離的原理進行工作，當含塵氣體經除塵器入口進入按等高排列的旋風子的切口入口，顆粒在旋風子內受離心力的作用被分離出來，經灰斗排出，被凈化的氣體經芯管排出，達到凈化煙氣的目的，煙氣要從第一室進入第二室必須經水中過去。煙氣進入第二室后，由于第二室空間突然增大，氣流速度急劇減小，水霧及粉塵顆粒在自身重量作用下留在水中。從第二室流出的潔凈煙氣經旋流板除霧后由煙囪排入大氣。

（三）、技術指標：

經以上裝置治理后的鍋爐煙氣質量指標可達到：

1、粉塵含量：≤ 30mg/m

3

；

2、林格曼黑度：﹤1級；

3、二氧化硫含量：≤100 mg/m

3

。

5、改造費用（附：投資預算清單一份、不含稅）

序

號

名 n 稱

規格型號

單

位

數

量

單

價

元

金額

元

備注

1

生物質燃燒機

YH-R120-W

套

1

50000

2

鏈接節能拱

臺

1

4000

3

材料、耗材

2000

4

安裝施工費

1

5000

5

運輸費用

3000

合計：陸萬肆仟元正（64000.00元）

備注：1、此費用僅為安裝施工設備費用、不含政府部門手續辦理費用。

2、此燃燒機為水冷蓄熱式，余熱再利用。

6、改造工期

根據不同鍋爐型號，經現場考察后確定。設備制造：10-15天內；安裝工期：自進入工地之日起3-5天內。

五、生物質鍋爐改建服務方案

為了降低污染物排放總量，避免煙氣排放超標、揚塵污染現象發生，根據用戶燃煤鍋爐的形式、功能、常規效能，徐州市元亨新能源開發有限公司可為用戶提供以下鍋爐改建服務方案：

1、EPC (總承包)模式

在鍋爐改造階段采用EPC總承包的服務模式。針對該鍋爐改建項目，由用戶投資，徐州市元亨新能源開發有限公司以總承包的服務模式，承擔鍋爐改造的規劃設計、設備采購、設備安裝、系統調試、試運行，并對改建工程的質量、安全、工期、造價全面負責。

六、生物質燃料介紹

（一）、環保：經省環境檢測站檢測，完全符合國家標準。

1、單一氣體含量分別為：

單一氣體

CO

H2

CH4

CO2

O2

N2

體積含量%

22

18

5

10

1.5

43.5

2、熱值：4100~4500千卡/公斤。

3、粉塵含量為：≤n50mg / m3

4、林格曼黑度：＜1級。

（二）節能：

與燃煤爐鍋爐相比：（1公斤5500大卡的煤用1.13公斤生物質成型燃料即可替代）

（1）、燃煤鍋爐的熱效率一般為65～75%，5500千卡/公斤煤實際熱值用量為：5500千卡/公斤×70 % =n3850千卡/公斤。

（2）、改為燃燒生物質成型燃料后，由于采用了先氣化后燃燒的特殊工藝，因而熱效率可達85 %以上。生物質成型燃料的熱值一般為3100～3500千卡/公斤，實際熱值用量為：

4000千卡/公斤×85%×1.13公斤 = 3842千卡。

（三）、原料來源廣泛，做到保質、保量、保價供應：

各種農作物秸稈、果殼、鋸末、刨花等壓制成型后都可使用。

我公司簽訂鍋爐改造合同的同時，可與用戶簽訂生物質成型燃料供貨合同。原料以鋸末、刨花為主，技術指標為：

1、熱值為4000～4500千卡/公斤；

2、灰分為5.13 %；

3、揮發分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、生物質燃料品種及價格

元亨公司主要使用生物質燃料主要包括破碎木質燃料、木屑顆粒燃料等。

生物質燃料價格表

燃料種類

熱值標準

價格

燃料來源

木屑顆粒燃料

4100kal/kgn --4800kal/kg

800-1000元/噸

采購

木屑顆粒

2、燃料消耗量

公司承擔各類型燃煤鍋爐改造和生物質環保鍋爐新建項目，生物質鍋爐按照燃料熱值4000kal/kg平均計算，在產生相同熱量的情況下，平均每小時需生物質燃料相比燃煤略有增加，約為燃煤的1.1--1.3倍。但生物質燃料的燃燒率是燃煤鍋爐的1.3-1.5倍，因此一噸4000kal/kg的生物質燃料的熱量利用率與一噸500大卡煤的熱量基本相同。

3、燃料供應方案

用戶只需在燃煤鍋爐改造的基礎上，根據生物質鍋爐負荷運行狀況，在燃料堆場預留200--500平米左右的生物質燃料儲備區域，硬化地面或搭建簡易棚區，堆放鍋爐至少7天所需燃料，燃料堆場永遠預留7天以上生物質燃料。

七、總結

綜上所述，燃煤鍋爐改造為生物質鍋爐是保證供汽（熱）和效益的最佳選擇和方向。燃煤鍋爐改造為生物質鍋爐是保留用戶原有燃煤鍋爐，只需進行局部工藝及設備改造，即可從鍋爐技術上完成生物質鍋爐的轉變，燃煤鍋爐改造為生物質鍋爐，燃燒生物質燃料，不僅能為企業帶來明顯的環保效益和經濟效益，而且符合國家節能減排的大政方針，節能減排，利國利民。

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7、公司主要業績