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能够节煤和消烟的燃煤装置
能够节煤和消烟的燃煤装置
            ——CAO型燃煤装置的消烟节能原理及应用效果分析

贾河金

                       (太原工具厂研究所•太原•030009)

摘   要
介绍一种改变传统加煤方法的燃煤装置——CAO型消烟节能燃煤器。本装置采用连续自动地将煤由下向上送进燃煤器,经过科学合理的燃烧达到节煤和排放达标的双重目标。本文还列举了生产实例说明其具有良好的经济和环境效益。
关键词:下加煤、燃煤器、节煤、环保、生产实例

一、概述
CAO型消烟节能燃煤机是由太原科迪环保设备技术有限公司自行研究开发的一种新型燃煤装置,该装置改变了传统的加煤方式,采用连续自动下加煤的方法把煤送进一个特殊的燃煤器。使煤在由下向上逐渐进入炉膛的过程中,经过予热、干燥、干馏、挥发分燃烧、固定炭燃烧及灰熔融等物理化学反应过程,使煤得到了充分完全的燃烧。采用这种燃烧方法不仅炉膛内燃烧温度高,节煤25~35%,而且排放的烟道气林格曼黑度可达一级,粉尘含量也可达到国家环保排放二级标准。
为了适应不同用户的要求,该装置设置了自动控制连续加煤和手动加煤两种加煤方式。它结构紧凑改造施工方便造价较低,一般情况下经过技术改造的窑炉投产后3~6个月即可用节煤费收回技术改造的全部投资。这种经济实用的技术,不仅节煤效果显著而且能环保达标排放,被国家环保局认定为《最佳实用技术推广计划项目》还颁发了《环境保护科技成果》证书,并获得了国家专利。
二、原理
CAO型燃煤器是一个空心的圆盘铸造件,下部是圆形进煤孔,圆盘内侧有不同方向、不同高度、不同大小的空气喷入孔。燃煤器的结构和燃烧过程:煤由燃煤器中间的圆孔自下而上地推进炉内进入A区,由于铸铁炉盘的导热和上部燃烧层的辐射热,水分开始蒸发。煤被推向B区时,随着温度的升高,烟煤有机质开始分解,挥发分大量逸出,由于B区已有空气吹进,挥发分随时被空气带到上部高温区燃烧,这时只剩下固定炭和灰分被推进C区。C区是空气集中温度较高的固定炭燃烧区,配有一定数量和方向的二次空气,以确保固定炭充分燃烧,且使煤中不可燃组分在高温下烧成熔融态的炉渣,被下面炭层推向炉盘最上层的D区。随着燃烧过程的持续进行,下面炭层不断上推,这些熔态炉渣在E区散去热量成为固体,由人工定期勾出。
炉膛内温度最高的部位是燃烧着的炭层表面。细煤粉燃烧后的小灰粒及未燃烧的细煤末在随气流穿过煤层到达表层高温区时,随即被高温的熔融态炉渣所粘附,而不被烟道气带入大气,从而起到了燃烧过程自身除尘作用。由于采用了炉下连续封闭加煤,用不着经常打开炉门,避免了向炉膛直接加进冷煤并带进大量冷空气而引起的炉膛温度波动,炉膛内始终保持着高温下的平稳。
整个燃烧过程加煤是均匀的、连续的,自下而上的。煤层被逐渐加热、干馏、燃烧成为灰烬。进入煤层的空气是按一定的比例和方向均匀的向炉膛内喷入。干馏出的挥发分及煤中的水分与高温层反应生成的煤气被炉盘上部喷出的二次空气所燃烧。故此不仅可使燃烧组分得到了有效利用,提高了炉膛温度,而且挥发分中一切有害气体经过充分燃烧不再有黑烟外排,成功地实现了连续上燃式层状燃烧。[1]
三、效果
近年来由于国家对节能和环保工作的重视,该装置在一些高能耗,高污染的中小企业得到了成功应用获得了良好的效果。
太原某工具厂对该厂一台锻造炉和三台闷罐式退火炉进行了技术改造,从96年改造后使用至今满足了生产工艺要求的温度,节能和环保方面也收到了明显的效果。太原市环保局为此召开了现场会,其改造前后的对比情况如表1[2]。

表1  锻造炉,闷罐式退火炉改造效果表
项目        名称        价格元/吨        加热1吨钢坯成本        环保指标        节煤率
                        用煤量,T        成本,元        林格曼黑度        粉尘,mg/m3       
锻造炉        改造前        大同块煤        220        3        660        超标        3345        0
        改造后        山西瘦煤        120        2.1        252        <1级        76        30%
退火炉        改造前        大同块煤        220        2.2        484        超标        3552        0
        改造后        山西瘦煤        120        1.4        168        <1级        85        36%
太原某金属制品厂钢筋拨丝退火炉,将原有的三个炉口全部进行改造并将原来的加热钢丝数量由8根扩大为16根,投产后效果很好。详情如表2。[3]

表2  钢筋拔丝退火炉改造效果表
项目名称        加热室
温度℃        加热线
温度℃        加热数量根        生产能力
吨/年        烧煤量
吨/天        耗煤量
吨/吨        节煤率%        环保指标
                                                                粉尘浓度mg/m3        林格曼黑度
改造前        800~1160        900~940        8        1200        1.83        0.549        0        超标        超标
改造后        800~1160        900~940        16        2500        1.6        0.24        56%        145.21        一级
    由太原环境科学研究设计院和太原煤炭气化总公司科协合作采用该技术,针对耐火砖行业的炉窑,对太原某耐火砖厂的耐火砖倒焰窑的六个火口进行了技术改造收到了较好的效果,得到了山西省科委的重视和支持,组织专家对此进行了认真的评议并通过了山西省科委的技术鉴定。改造的效果如表3[4]。
表3  耐火砖倒焰窑技术改造效果表
项目        工         艺        环    保
        炉温(℃)        耗煤量(T/窑)        耗电量(KWh/窑)        烧制用时(h/窑)        用工
(人/窑)        成品率(%)        窑利用率(次/年)        烟尘浓度(mg/Nm3)        林格曼黑度(级)
原状        1350        28        0        108-116        1        90%        40-42        1039.71        5
改造后        1350        20.5        586.5        82        2        90%        46-48        113.28        1
对比        相同        -23.08%        +586.5        -(16-24)        +6        相同        +(7-8)        达标        达标
今年5月对山西省某金属镁厂的镁合金炉进行了技术改造,不仅缩短了每锅镁合金的熔炼时间提高了生产率,与原来相比节煤率高达49%。每台炉全年可节煤410吨,以每吨煤260元计算可节约资金10.7万元。由于效果显著该厂已将现有的19台精炼炉和镁合金炉全部改造完毕。改造效果如表4。[5]
表4  镁合金炉技术改造效果表
项目        每锅时间(小时)        每锅耗煤(kg)        日产镁合金(吨)        吨镁合金耗煤(kg)        节煤率%        环保效果
(目测)
改造前        10.8        585        2.05        650                加煤冒黑烟
改造后        6        300        3.6        330        49        加煤不冒烟
    由于该装置投资小回收资金快又有很好的节煤和环保效果受到广大用户的欢迎。我公司先后在山西、北京、内蒙、河北、湖南、湖北、辽宁、重庆等地五十余家工厂使用。例如湖北省黄石市某铸轧厂用4套本装置取代了原有一套庞大的煤气发生炉装置节省了大量的水、煤、电费用和设备维修费,大幅度地降低了生产成本。近来,山西某金属镁厂采用本装置对金属镁还原炉进行了技术改造,把传统的每台炉4个火口改为两个火口,不仅满足了生产工艺要求的温度简化了施工,每台炉每天节煤1~1.5吨。
    四、前景
    我国煤炭产量居世界之首,全国约70%的能源来于煤炭,其中电力、机械、冶金、化工、建材、耐火材料及轻工陶瓷等行业是用煤大户。基于这一能源结构决定了我国的大气污染主要是煤烟型污染,它严重的影响着国家经济建设和人们的身心健康。
    煤烟型大气污染主要来自工业炉窑和工业锅炉,特别是中小型企业和乡镇企业。因为传统的炉蓖子上加煤燃烧方法是一种简捷通用的烧煤方法,所以这种浪费能源严重污染的烧煤方法比比皆是。[6]
    在当前我国能源紧缺,倡导建立节约型社会大力开展节约能源保护环境构建文明社会的形势下,采用消烟节能燃煤装置或利用其科学的燃煤机理对现有的窑炉及其他直接烧煤的设施进行技术改造是十分必要的,它必将取得十分可观的经济效益和环境效益,对我国构建节约型社会创建文明的生存环境有着重大的现实意义。

参  考  资  料
[1]  曹玉登。介绍一种工业窑炉改造的新方法,—CAO型燃煤器,《煤炭科学技术》1996(6)16。
[2]  闫光成等。应用CAO型消烟节能燃煤装置对锻造炉和退火炉进行改造《节能与环保》2005(2)44。
[3]  郜书灵等。应用CAO型燃煤器改造退火炉的实践与分析《山西能源与节能》1998(2)30。
[4]  张秀梅等。倒焰窑治理的实践与分析《环境工程》2000(4)35。
[5]  贾河金。采用节能燃煤器对镁合金炉进行改造的试验报告2005.5.4~5.7。
[6]  傅志华等。燃煤倒焰窑的消烟研究《工业炉》1996(2)13。

第一作者介绍:曹玉登1938年出生,毕业于太原业余化工学院,高级工程师,长期从事化工,煤化工的管理与科研工作。研究开发的CAO型消烟节能燃煤器消烟节煤效果显著,获国家环保局科技成果证书,最佳实用技术推广计划项目并获国家专利。著有:《小焦炉炼焦》、《煤制活性炭及污染防治》等专著并在国家级刊物发表多篇论文。
| 发布时间:2012.08.03    来源:    查看次数:
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