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    上海某大廈燃?xì)鉄崴仩t低氮改造與環(huán)保效益分析

    2021-03-09 11:39:00
    節(jié)能與環(huán)保 2021年1期
    關(guān)鍵詞:熱水鍋爐熱效率大廈

    1 項(xiàng)目概況

    1.1 改造前鍋爐基本情況

    上海某大廈現(xiàn)有2 臺(tái)燃?xì)獬簾崴仩t(型號(hào)FB-H0.47),2012 年制造,為臥式天然氣常壓熱水鍋爐,放置在大廈的地下室,為大廈提供生活熱水。上海市某研究所對(duì)大廈現(xiàn)有的2 臺(tái)燃?xì)獬簾崴仩t的排放物和熱性能進(jìn)行了檢測(cè),如表1、2 所示。

    表1 上海市某大廈鍋爐改造前環(huán)保檢測(cè)結(jié)果

    表2 上海市某大廈鍋爐改造前能效檢測(cè)結(jié)果

    1.2 鍋爐改造方案

    現(xiàn)階段鍋爐低氮改造的燃燒控制方案可以有兩種形式:一是鍋爐整體更換,二是更換燃燒器+外部煙氣循環(huán)。鍋爐低氮改造的目的是使鍋爐的污染物排放滿足標(biāo)準(zhǔn)并且盡可能減少污染物排放。

    燃?xì)忮仩t燃燒形成的NOx的生成與燃燒溫度有直接關(guān)系,一般情況下,燃燒區(qū)域火焰溫度越高生成的NOx越多;相反,火焰溫度越低,則生成的NOx越少。用改變?nèi)紵臏囟?、含氧量、燃燒過程等方法來降低NOx排放濃度稱為低氮燃燒技術(shù)。更換新型的低氮燃燒器可以降低氮氧化物的生成量。煙氣再循環(huán)技術(shù)是將煙氣吸入燃燒器內(nèi),使煙氣在燃燒器內(nèi)循環(huán)。煙氣的混入導(dǎo)致燃燒過程氧濃度和燃燒溫度的降低,有效縮短了煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間且防止局部高溫產(chǎn)生,從而抑制NOx的產(chǎn)生。煙氣再循環(huán)分為外部煙氣再循環(huán)和內(nèi)部煙氣再循環(huán)。外部煙氣再循環(huán)技術(shù)是指煙氣從鍋爐的出口通過一個(gè)外部管道,接入燃燒器空氣入口,通過燃燒器再次加入鍋爐爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒;內(nèi)部煙氣再循環(huán)是指鍋爐爐膛內(nèi)的煙氣回流到燃燒區(qū)域進(jìn)行反應(yīng)。

    將當(dāng)前生活熱水鍋爐(型號(hào)FB-H0.47)更換為冷凝低氮燃燒鍋爐(型號(hào)為ecoCRAFT-700),這是較為直接的改造方案。原來的生活熱水鍋爐為常壓熱水鍋爐(型號(hào)FB-H0.47),該鍋爐的導(dǎo)熱火管內(nèi)置擾流板,可以有效降低排煙溫度;具有內(nèi)螺旋的水流設(shè)計(jì),其內(nèi)置翅片對(duì)爐體具有加強(qiáng)作用又使?fàn)t膛水冷均勻,無局部過熱沸騰且無膨脹噪聲。但生產(chǎn)年份較為久遠(yuǎn),鍋爐熱效率下降并且不能適應(yīng)當(dāng)前所限制的污染物排放要求。整體更換鍋爐需要對(duì)市面上已有的鍋爐進(jìn)行分析和選擇,冷凝低氮燃燒鍋爐(型號(hào)ecoCRAFT-700)使用冷凝低氮燃燒器,它的關(guān)鍵在于冷凝技術(shù),是一種新型節(jié)能環(huán)保的技術(shù)。該技術(shù)通過一定的裝置將鍋爐燃燒后排放的熱煙氣(一般在140℃左右)中的能量進(jìn)行回收,經(jīng)過回收后的排煙溫度只有60℃左右,這樣熱效率得到提高,將NOx排放控制在30mg/m3以內(nèi),可以達(dá)到低氮改造的目標(biāo)。

    1.3 方案的比較與選擇

    更換低氮燃燒器+煙氣循環(huán)方案是較常用的低氮改造方式,需對(duì)當(dāng)前兩臺(tái)鍋爐的接口處進(jìn)行改造,使其能夠適應(yīng)新型的低氮燃燒器,并在鍋爐的尾部增設(shè)一個(gè)煙氣循環(huán)管道,改造費(fèi)用相對(duì)較低。但由于該大廈鍋爐房地下室空間狹小,管道密集,難以安裝煙氣再循環(huán)管道,而更換鍋爐后鍋爐的體積更加緊湊,可以滿足鍋爐房大小要求。綜合考慮到鍋爐已經(jīng)使用8 年,因此本次改造最終確定整體更換鍋爐的方案。更換鍋爐方案包括向廠家提供需求,由廠家制定設(shè)計(jì)方案以及施工安裝、調(diào)試運(yùn)行等。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是改造質(zhì)量有保證,鍋爐的熱效率提高,排放相應(yīng)降低,并且更換鍋爐之后具有較長(zhǎng)的使用年限。

    2 鍋爐低氮改造后環(huán)保能效檢測(cè)

    2.1 環(huán)保檢測(cè)

    對(duì)鍋爐進(jìn)行環(huán)保檢測(cè)時(shí),測(cè)試過程中鍋爐燃燒狀態(tài)良好,負(fù)荷平穩(wěn),煙氣波動(dòng)小,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的測(cè)定要求,測(cè)量結(jié)果如表3 所示。

    表3 上海市某大廈鍋爐系統(tǒng)改造后環(huán)保檢測(cè)結(jié)果

    2.2 能效檢測(cè)

    為了確定鍋爐低氮改造之后效率是否提高,需要進(jìn)行能效測(cè)試,其方法是反平衡法。反平衡法是通過測(cè)定各種燃燒產(chǎn)物熱損失和鍋爐散熱損失來確定效率的方法,其公式為:

    式中q2為鍋爐排煙熱損失占鍋爐輸入熱量的百分率,%;q3為氣體未完全燃燒熱損失占鍋爐輸入熱量的百分率,%;q4為固體未完全燃燒熱損失占鍋爐輸入熱量的百分率,%;q5為散熱損失占鍋爐輸入熱量的百分率,%;q6為灰渣物理熱損失占鍋爐輸入熱量的百分率,%。

    基于以上所述的反平衡法,對(duì)改造后的鍋爐進(jìn)行測(cè)試,將鉑電阻和數(shù)顯表放置在燃燒器進(jìn)風(fēng)口處測(cè)量入爐冷空氣溫度,將鉑電阻和數(shù)顯表放置在鍋爐煙道出口一米內(nèi),用來測(cè)量排煙溫度和煙氣成分。鍋爐能效檢測(cè)結(jié)果如表4。

    表4 上海市某大廈鍋爐改造后能效檢測(cè)結(jié)果

    3 低氮改造環(huán)保效益分析

    3.1 改造后鍋爐情況

    整體更換鍋爐方案是將兩臺(tái)生活熱水鍋爐(型號(hào)FBH0.47)更換成兩臺(tái)低氮燃?xì)鉄崴仩t(型號(hào)ecoCRAFT-700)。整體更換鍋爐之后兩臺(tái)鍋爐NOx排放量成功控制在25mg/m3內(nèi),并且新的熱水鍋爐熱效率較原來的鍋爐熱效率得到提高。

    3.2 節(jié)能效益分析

    低氮改造之后鍋爐熱效率提高,由于所需生活熱水用量相同,鍋爐改造后燃?xì)庥昧肯鄳?yīng)降低。該大廈生活熱水用量較小,改造前后鍋爐燃?xì)庥昧咳绫? 所示,一年燃?xì)庥昧恳草^小,改造前生活熱水鍋爐平均每天需要10m3,而鍋爐熱效率提高程度有限,因此此次改造所帶來的節(jié)能效果有限。

    表5 生活熱水鍋爐改造前后燃?xì)庥昧?/p>

    3.3 環(huán)保效益

    鍋爐更換之后檢測(cè)到煙氣中NOx含量大幅度降低,由煙氣中污染物排放指標(biāo)減少帶來的減排效果更加明顯,具體污染物排放量如表6 所示。

    表6 鍋爐低氮改造前后NOx排放量

    4 結(jié)語(yǔ)

    綜合考慮實(shí)際工程情況,對(duì)比分析了整體更換鍋爐和更換燃燒器兩個(gè)方案之后,低氮改造選擇了整體更換鍋爐方案。本次低氮改造環(huán)保和能效測(cè)試得出:可以將鍋爐煙氣中NOx含量由120~130mg/Nm3降低至25mg/Nm3以內(nèi),實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。更換鍋爐帶來的環(huán)保效益明顯,能效也有所提高,為小型燃?xì)鉄崴仩t低氮改造提供了經(jīng)驗(yàn),值得借鑒。

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