蒸汽锅炉节能技术改造项目可行性研究报告.docx

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蒸汽锅炉节能技术改造项目可行性研究报告

蒸汽锅炉节能技术改造项目

可行性研究报告

（代项目建议书）

第一章总论

1.1项目背景及改造的必要性

企业改制后组建的集团有限责任公司的前身为石家庄化肥厂，始建于1957年，1964年投产。

目前共有一二、三、四期三套合成氨装置，合成氨总设计能力24万吨/年。

主导产品尿素的年生产能力为11.4万吨，硝酸铵年生产能力15万吨，其它化工产品的年生产能力分别为硝酸钠2.5万吨、亚硝酸钠2.5万吨、纯碱5万吨、氯化铵5万吨、甲醇4万吨、浓硝酸2万吨。

由于受氨加工能力限制，目前合成氨总氨产量为20万吨/年。

随着企业改制后资金的注入，企业充满了活力，为了获得更大的经济效益，公司领导决定加大技改投资力度，产生规模效应，对落后的工艺及设备进行节能技术改造。

为合成氨生产、加工提供蒸汽来源的1＃～6＃蒸汽锅炉总设计能力110吨/时，3＃、4＃炉为链条炉，1＃、2＃、5＃、6＃炉为沸腾炉。

1＃～6＃蒸汽锅炉为60－80年代产品，炉型老、能耗高、热效率低、烟尘排放浓度高、烟气黑度时有超标、实际产汽能力不足，且年久失修，无论从节能还是环保角度考虑都很有必要进行改造。

该项目建成后可达到如下社会效益和环境效益:

1、环境治理

（1）严格控制燃料煤中Sar＜0.8％,积极推广Sar＜0.6%的低硫煤。

企业与晋煤集团合作后，燃料煤使用晋城煤,来源有保障；采用炉内固硫剂使烟气中SO2由722mg/Nm3降为400mg/Nm3，年减少SO2排放量292吨。

（2）配合石家庄市“蓝天白云工程”，由于新锅炉采用新工艺，锅炉内高效除尘加锅炉外四级电除尘，使烟尘排放浓度由316mg/Nm3降为185mg/Nm3以下，年减少烟尘排放总量107吨。

改造前后灰渣、烟气排放对比表

项目名称

改造以前

改造以后

排烟量（Nm3/h）

27.60×104

26.73×104

排烟温度（℃）

188

145

二氧化硫（mg/Nm3）

722

＜400

含尘量（mg/Nm3）

316

＜185

排灰渣量（kg/t）

52

36

排渣含碳（％）

26

＜8

烟气黑度

2

≤1

（3）本次将原45m高烟筒改建为120米高烟囱，使有害物质进一步扩散稀释，降低对周围环境污染的强度。

2、缓解市政供热压力

目前我市集中供热发展较快，热力公司供热能力有限，无法满足集中供热对热源的需求。

我厂由热电厂供汽15～55t/h，采暖期仅供15t/h。

项目投产后，由于新系统蒸汽品质提高，可缓解由于供热不足对工厂的影响。

随着体育北大街路段的改造，市里要求我公司将长达1000多米的蒸汽管道埋入地下，否则就停止供汽，对生产造成影响。

3、节能

（1）由于新型锅炉热效率高达90％，使蒸汽综合能耗由原来85.8×104kcal/t下降到69×104kcal/t，下降了23％。

（2）由于煤耗下降，并掺烧炉渣，年减少废渣排放量1.4万吨（不含掺的造气炉渣）。

并且排出的废渣由于含C＜8％，可做为生产优质水泥的原料，使废渣二次再利用，基本做到不向环境排放废渣。

4、经济效益

本次改造由于能耗下降，燃料有效利用率提高，降低蒸汽成本；并由于灰渣综合利用的好。

年可增加效益1293万元，为企业创造可观收益。

1.2项目范围

1＃～6＃蒸汽锅炉节能技术改造，总产汽能力110吨/时。

1.3项目建设指导思想

1、结合国情和工厂的具体情况，采用的技术力求先进适用、稳妥可靠。

2、充分利用现有的公用工程与辅助工程设施。

节省改造投资、加快项目建设进度。

3、吸取国内外锅炉建设的先进经验，结合工厂的实际情况，采取生产装置露天化布置。

4、主体工程与环境保护、安全生产、工业卫生同步考虑，以消除生产对环境的污染及对职工健康的危害。

5、充分考虑在项目的实施过程中，尽量不影响现有系统的生产。

1.4建设条件

1.4.1厂区条件

石家庄市交通发达，京广线纵贯南北，石太、石德线横贯东西，三条铁路在此交汇。

公路交通也十分便利，京广公路和高速公路通过石家庄市，全省各县与石家庄市均有公路相连，汽车运输四通八达。

厂区座落在石家庄市东北郊城乡结合部，已有铁路专用线10股，线路长5.8Km，通过设在石德线上的工业站，可与全国各地联系。

工厂现有机动运输车辆23辆，调车机车2辆，60吨车皮50辆，可满足本项目的要求。

1.4.2气象条件

1、气温

年平均气温12.9℃

月平均最高气温26.7—26.9℃

月平均最低气温－2.4—4.6℃

2、湿度

年平均相对湿度61％

月平均最高相对湿度80—85％

月平均最低相对湿度40—46％

3、雨

月平均最高降雨量525mm

小时最高降雨量251.3mm

4、雪

最大积雪厚度14cm

雪载荷147.1Pa

最大冻土深度0．53m

5、风

最大风速23m／s

主导风向东南

6、气压

年平均气压1.006×105Pa

绝对最高气压1.016×105Pa

绝对最低气压0.995×105Pa

1.4.3地质条件

地震烈度七度

厂区地耐力1.569×105—1.765×105N／m2

厂区地下水位26m以下

1.4.4原水水质

游离C0212.1mg／l

总固体446.5mg／l

Ca90.0mg／l

FeO.075mg／1

C1-28.4mg／1

SO42-129.68mg／1

总硬度6.25毫克当量／1

总碱度4.10毫克当量／1

1.5研究结论

经研究分析，本改造项目所采用的产汽技术是成熟、稳妥、可靠的。

通过节能技术改造，使新上锅炉达到燃烧效率高、煤种适应性广、负荷调节范围大、污染物排放浓度低的效果；而且，由于高品位蒸汽的产生，也缓解了市政供热紧张。

因此，具有良好的经济效益和社会效益，本项目是可行的。

第二章改造方案

2.1蒸汽系统

2.1.1炉型选择

蒸汽锅炉的型式主要有链条炉、沸腾炉、煤粉炉和循环流化床锅炉。

链条炉燃烧效率低、煤种适应性差、污染物排放浓度高，不利于环保。

沸腾炉是循环流化床锅炉的前身，该炉型具有可燃用劣质燃料的特点，但锅炉燃烧效率低、脱硫效率低、污染物排放浓度高，同时，沸腾炉还存在着埋管、炉墙及锅炉受热面磨损较严重的问题。

煤粉炉燃烧效率可高达90％以上，但负荷调节范围窄，对环境的污染也严重。

  循环流化床锅炉是一种新型、高效、低污染、洁净燃烧的锅炉。

其主要特点是锅炉炉膛内含有大量的物料，在燃烧过程中大量的物料被烟气携带到炉膛上部，经过布置在炉膛出口的分离器，将物料与烟气分开，并经过非机械式回送阀将物料回送至床内，多次循环燃烧。

由于物料浓度高，具有很大的热容量和良好的物料混合，一般每公斤烟气可携带若干公斤的物料，这些循环物料带来了高传热系数，使锅炉热负荷调节范围广，对燃料的适应性强。

循环流化床锅炉采用比鼓泡床更高的流化速度，而不像鼓泡床一样有一个明显的界面，由于床内强烈的湍流和物料循环，增加了燃料在炉膛内的停留时间，因此比鼓泡床具有更高的燃烧效率，在低负荷下能稳定运行，而无需增加辅助燃料。

循环流化床锅炉运行温度通常在850～900℃之间，是一个理想的脱硫温度区间，采用炉内脱硫技术，向炉内加入石灰石作为脱硫剂，燃料及脱硫剂经多次循环，反复进行低温燃烧和脱硫反应，加之炉内湍流运动剧烈，Ca/S摩尔比约为2.5时，可以使脱硫效率达到80～90%左右，SO2的排放量大大降低。

同时循环流化床采用分级送风燃烧，使燃烧始终在低过量空气下进行，从而大大降低了NOX的生成和排放。

循环流化床锅炉还具有高燃烧效率、可以燃用劣质燃料、锅炉负荷调节性好、灰渣易于综合利用等优点，因此在世界范围内得到了迅速发展。

随着环保要求日益严格，普遍认为，循环流化床是目前最实用和可行的高效低污染燃煤设备之一。

因此，本次改造拟选用两台55吨/时次高压循环流化床锅炉替代原有链条炉和沸腾炉。

2.1.2循环流化床锅炉工作原理

循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。

所谓的流态化是指固体颗粒在空气的作用下处于流动状态，从而具有许多流体性质的状态。

在循环流化床锅炉炉内存在着大量的床料（物料），这些床料在锅炉一次风、二次风的作用下处于流化状态，并实现炉膛内的内循环和炉外的外循环，从而实现燃料不断的往复循环燃烧。

与其他锅炉相比，循环流化床锅炉增加了物料循环回路部分即分离器回料阀。

分离器的作用在于实现气固两相分离，将烟气中夹带的绝大多数固体颗粒分离下来；回料阀的作用一是将分离器分离下来的固体颗粒返送回炉膛，实现锅炉燃料及石灰石的往复循环燃烧和反应；一是通过循环物料在回料阀进料管内形成一定的料位，实现料封，防止炉内的正压烟气反窜进入负压的分离器内造成烟气短路，破坏分离器内的正常气固两相流动及炉内正常的燃烧和传热。

冷渣器的作用是将炉内排出的高温底渣冷却到150℃以下，从而有利于底渣的输送和处理。

一般循环流化床锅炉处在850—950℃的工作温度下，在此温度下石灰石可充分发生焙烧反应，使碳酸钙分解为氧化钙，氧化钙与煤燃烧产生的二氧化硫进行盐化反应，生成硫酸钙，以固体形式排出达到脱硫的目的。

石灰石焙烧反应方程式：

CaCO3＝CaO+CO2—热量Q

脱硫反应方程式：

CaO+SO2+l／2O2＝CaSO4+热量Q

因此循环流化床锅炉可实现炉内高效廉价脱硫，一般脱硫率均在90％以上。

同时，出于较低的炉内燃烧温度，循环流化床锅炉中生成的NOx主要由燃料NOx构成即燃料中的N转化成的NOx；而热力NOx即空气中的N转化成的NOx生成量很小；同时循环流化床锅炉采用分级送风的方式即一次风从布风板下送入，二次风分层从炉膛下部密相区送入，可以有效地抑制NOx的生成。

因此循环流化床锅炉中的污染物排放很低。

在锅炉运行时，炉内的床料主要由给煤中的灰、未反应的石灰石、石灰石脱硫反应产物等构成，这些床料在从布风板下送入的一次风、和从布风板上送入二次风的作用下处于流化状态，部分颗粒被烟气夹带在炉膛内向上运动，在炉膛的不同高度一部分固体颗粒将沿着炉膛边壁下落，形成物料的内循环；其余固体颗粒被烟气夹带进入分离器，进行气固两相分离，绝大多数颗粒被分离下来，通过回料阀直接返送回炉膛，形成物料的外循环。

这样燃料及石灰石可在炉内进行多次的往复循环燃烧和反应，所以循环流化床锅炉具有很高的脱硫效率，同时石灰石耗量很低。

在循环流化床锅炉中，一般根据物料浓度的不同将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区三部分，密相区中固体颗粒浓度较大，具有很大的热容量，因此在给煤进入密相区后，可以顺利实现着火，因此循环流化床锅炉可以燃用无烟煤、矸石等劣质燃料，还具有很大的锅炉负荷调节范围；与密相区相比，稀相区的物料浓度很小，稀相区是燃料的燃烧、燃尽段，同时完成炉内气固两相介质与蒸发受热面的换热，以保证锅炉的出力及炉内温度的控制。

正是由于循环流化床锅炉具有燃料适应性广、脱硫效率高、氮氧化物排放低、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。

自循环流化床燃烧技术出现以来,循环流化床锅炉已在世界范围内得到广泛的应用。

2.1.3锅炉主要技术参数

额定蒸发量55t/h

额定蒸汽压力5.3MPa

额定蒸汽温度485℃

给水温度150℃

排烟温度~145℃

锅炉设计效率　＞90%

锅炉外形尺寸高×宽×深=33850×12000×16248mm。

2.1.4主要设备结构

循环流化床锅炉本体由燃烧设备、给煤装置、石灰石粉仓、床下点火装置、分离和返料装置、水冷系统、过热器、省煤