沼氣摻燒

為了解沼氣的成分以便綜合利用，公司對(duì)沼氣的發(fā)熱量及成分進(jìn)行了分析測(cè)定。沼氣發(fā)熱量為27.63M J/m³(6600kcal/m³)，沼氣成分見表1。

CH₄的性能參數(shù):

(1)物理性質(zhì):氣體熔點(diǎn)-182.5℃，相對(duì)密度(空氣=1) 0.55，自燃點(diǎn)538℃，沸點(diǎn)一161.5℃，閃點(diǎn)一188℃，臨界溫度一82.6℃,爆炸極限(V%)的下限5%、上限15%;

(2)化學(xué)性質(zhì):極難溶于水的可燃性氣體，跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑(如KMn0₄)等一般不起反應(yīng)。燃燒性質(zhì)C H₄ 20₂點(diǎn)燃后生成CO₂ 2H₂O.

H₂的性能參數(shù):相對(duì)密度(空氣=1) 0.07，最小點(diǎn)火能0.02m J，燃燒熱286.9kJ/mol，自燃點(diǎn)560℃，最大爆炸壓力0.74MPa，擴(kuò)散系數(shù)0.635cm²/s,爆炸極限(V%)的下限4%、上限75.6%.

從發(fā)熱量、成分分析及成分性能參數(shù)情況看，公司的沼氣發(fā)熱量較高，甲烷、氫氣等可燃?xì)怏w含量高、硫化氫等腐蝕性氣體比例小，適合引入煤粉鍋爐摻燒。

厭氧污水處理系統(tǒng)沼氣燃燒 發(fā)電技改項(xiàng)目投運(yùn)后，優(yōu)化了鍋爐配風(fēng)方式，消除了沼氣投運(yùn)造成煙氣溫度升高等不利影響。2009年上半年，累計(jì)摻燒沼氣494641m3，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤466t，節(jié)約燃煤成本44萬元，經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益顯著。岳陽紙業(yè)公司年產(chǎn)40萬t含機(jī)械漿印刷紙項(xiàng)目于2009年9月投產(chǎn)，厭氧污水處理系統(tǒng)沼氣量最高可達(dá)22000m³/d，日均產(chǎn)量約為20000m³，按27.63MJ/m³(6600kcal/m³)折算，全年生成的沼氣約合標(biāo)煤7300t。該技術(shù)的成功實(shí)施，不但節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境，還能為企業(yè)創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益。將沼氣直接引入鍋爐與煤粉燃燒發(fā)電技術(shù)，工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，系統(tǒng)運(yùn)行安全有保障。利用工業(yè)廢水厭氧處理過程中產(chǎn)生的沼氣，也可利用城市污水厭氧處理過程中產(chǎn)生的沼氣用來摻燒鍋爐發(fā)電，其應(yīng)用前景十分廣闊。

據(jù)中國造紙協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2004年全國工業(yè)廢水排放總量為221.1億t，其中造紙業(yè)廢水排放量高達(dá)31.8億t，占總量的14.4%；全國工業(yè)C O D總排放量為509.7萬t，其中造紙業(yè)占了33.0%。在污水處理系統(tǒng)中，高濃度有機(jī)廢水主要采用厭氧處理法，以每噸C OD產(chǎn)CH40.5m3計(jì)算，可產(chǎn)CH4250萬m3，而CH4對(duì)空氣溫室效應(yīng)是CO2的21倍。因此，利用好沼氣發(fā)電是節(jié)約能源、資源、降低企業(yè)成本、解決沼氣排放對(duì)環(huán)境污染的一種行之有效的節(jié)能方式，利國利民。

國內(nèi)外廢水厭氧處理產(chǎn)生的沼氣一般用作生活燃料，數(shù)量少的企業(yè)直接燃燒排空；另一種方法是用來發(fā)電，沼氣燃燒發(fā)電主要采用沼氣脫硫后，用燃?xì)鈾C(jī)組進(jìn)行燃燒發(fā)電，但用這一方法，需要購買新的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組及配套設(shè)備，投資較大，而且其電產(chǎn)品需要變壓才能上網(wǎng)，對(duì)一般沼氣量不算很大的造紙企業(yè)來說不夠經(jīng)濟(jì)。對(duì)于制漿造紙企業(yè)來說，如果將沼氣直接引入鍋爐與煤粉燃燒發(fā)電，不但節(jié)約資源又保護(hù)環(huán)境，還能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。但是將沼氣直接引入鍋爐與煤粉燃燒發(fā)電還存在許多技術(shù)問題。岳陽紙業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新解決沼氣貯存壓力不穩(wěn)定、系統(tǒng)運(yùn)行安全性等關(guān)鍵技術(shù)問題，直接將沼氣送入鍋爐摻燒，用于發(fā)電，項(xiàng)目于2008年9月10日一次性開機(jī)成功，從近兩年運(yùn)行情況看系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定。

沼氣摻燒沼氣摻燒鍋爐工藝流程

沼氣儲(chǔ)柜的沼氣經(jīng)變頻加壓風(fēng)機(jī)加壓、過濾器過濾，通過鍋爐二次加壓進(jìn)口風(fēng)管進(jìn)入鍋爐內(nèi)的噴嘴燃燒，工藝流程見圖1。

沼氣摻燒沼氣摻燒鍋爐系統(tǒng)特點(diǎn)

鍋爐摻燒沼氣系統(tǒng)由沼氣加壓站、沼氣管網(wǎng)、爐內(nèi)沼氣燃燒器（氣槍）、放散裝置、吹掃系統(tǒng)（用于檢修前置換系統(tǒng)內(nèi)可燃?xì)怏w）、壓縮空氣系統(tǒng)（供氣動(dòng)快關(guān)閥用氣）和惰性氣體吹掃（用于沼氣燃燒器投運(yùn)前爐前管道的置換）等裝置以及控制系統(tǒng)組成。其主要目的是將供水車間厭氧處理站外排的沼氣通入熱電廠鍋爐中燃燒，以節(jié)能并改善鍋爐的燃燒狀況。

沼氣摻燒系統(tǒng)的燃燒器（沼氣槍）共兩個(gè)，分別安裝在#4鍋爐的甲、丙角中二次風(fēng)噴口中，由于摻燒沼氣量較小且設(shè)計(jì)流速不高，因此對(duì)鍋爐燃燒空氣動(dòng)力場(chǎng)影響很小；另一方面，由于沼氣的易燃易爆特性對(duì)鍋爐設(shè)備的安全性影響很大，該系統(tǒng)配備了相應(yīng)的控制系統(tǒng)及保護(hù)裝置。沼氣系統(tǒng)主要設(shè)備特性如表2。

沼氣摻燒沼氣輸送安全保護(hù)系統(tǒng)

沼氣輸送安全保護(hù)系統(tǒng)包括控制模塊、報(bào)警模塊、聯(lián)鎖保護(hù)模塊，各模塊以硬接線方式與沼氣儲(chǔ)柜、變頻加壓風(fēng)機(jī)、過濾器、鍋爐連接，由控制模塊對(duì)沼氣輸送及燃燒全過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，報(bào)警模塊根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作出相應(yīng)報(bào)警并由聯(lián)鎖保護(hù)模塊作出不同操作。鍋爐二次加壓進(jìn)口風(fēng)管內(nèi)各設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的噴嘴一支，在變頻加壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口、噴嘴進(jìn)口均設(shè)置有溫度壓力測(cè)量點(diǎn)，信號(hào)傳入安全保護(hù)系統(tǒng)。沼氣安全保護(hù)系統(tǒng)與鍋爐DCS控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連成一體，實(shí)現(xiàn)了沼氣安全監(jiān)控與鍋爐燃燒控制的有機(jī)結(jié)合。加壓機(jī)進(jìn)口氣動(dòng)閥為氣開式單動(dòng)閥，去厭氧排空閥為氣關(guān)式單動(dòng)閥。采用單動(dòng)式氣動(dòng)閥則可在控制電源或控制氣源中斷故障情況下及時(shí)自動(dòng)中斷沼氣發(fā)電，啟動(dòng)排空裝置。保護(hù)系統(tǒng)見圖2。

公司本著以產(chǎn)定銷的原則，主要從安全穩(wěn)定的角度出發(fā)，以儲(chǔ)氣柜的液位為主信號(hào)對(duì)加壓機(jī)進(jìn)行變頻控制，從而保證儲(chǔ)氣柜液位的相對(duì)穩(wěn)定。變頻加壓風(fēng)機(jī)精確調(diào)整壓力，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口壓差30k P a，整個(gè)系統(tǒng)保持正壓。當(dāng)產(chǎn)氣量大時(shí)，正常投入兩支噴嘴（只裝二支噴嘴）至150t/h的燃煤鍋爐對(duì)角二次加壓進(jìn)風(fēng)管里噴嘴進(jìn)入鍋爐直接摻燒發(fā)電；當(dāng)產(chǎn)氣量不夠時(shí)，爐前沼氣壓力下降至8k Pa以下時(shí)，自動(dòng)退出一支氣槍。為了保證沼氣系統(tǒng)安全運(yùn)行，采取措施：（1）當(dāng)儲(chǔ)氣柜液位低于20%下限值或增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力過低時(shí)，為防止增壓風(fēng)機(jī)將其進(jìn)口管道抽成真空，造成空氣進(jìn)入沼氣管道，系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)邏輯停運(yùn)風(fēng)機(jī)。（2）當(dāng)爐前總管壓力低時(shí)，為防止氣槍和爐前管道出現(xiàn)回火造成管道內(nèi)燃燒，系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)邏輯關(guān)閉氣源停運(yùn)風(fēng)機(jī)。（3）當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)出口總管壓力高時(shí)，為了防止因出口壓力過高而損壞風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)邏輯停運(yùn)風(fēng)機(jī)。（4）當(dāng)油泵出口油壓低時(shí)，為了防止增壓風(fēng)機(jī)因缺油而損壞，系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)邏輯停運(yùn)風(fēng)機(jī)。（5）當(dāng)鍋爐滅火，F(xiàn) S S S（鍋爐安全保護(hù)系統(tǒng)）動(dòng)作時(shí)，必須立即切斷進(jìn)入爐膛的所有燃料，以防止燃料聚集產(chǎn)生爆燃事故。（6）當(dāng)鍋爐各角火檢檢測(cè)到氣槍都熄滅時(shí)，為防止沼氣聚集產(chǎn)生爆燃事故，系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)邏輯關(guān)閉氣源停運(yùn)風(fēng)機(jī)。（7）當(dāng)鍋爐送風(fēng)機(jī)跳閘或M F T動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)按緊急停爐程序啟動(dòng)保護(hù)邏輯關(guān)閉氣源停運(yùn)風(fēng)機(jī)。上述保護(hù)邏輯啟動(dòng)后，其輸出結(jié)果是停運(yùn)整個(gè)沼氣輸送系統(tǒng)，并做相應(yīng)報(bào)警，系統(tǒng)能自動(dòng)切斷進(jìn)入加壓機(jī)的沼氣，同時(shí)打開排空通道直接燃燒排空。

博晟科技智能配煤摻燒管理系統(tǒng)以燃料配煤摻燒精確計(jì)算、精益實(shí)施、精細(xì)管理為目標(biāo)，系統(tǒng)以配煤摻燒模型為基礎(chǔ)，以鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)、來煤信息、發(fā)電計(jì)劃、負(fù)荷分布、煤場(chǎng)庫存、歷史摻配評(píng)價(jià)、設(shè)備運(yùn)行工況等因素為基礎(chǔ)生成最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保、綜合最優(yōu)的摻配方案，系統(tǒng)支持線性、非線性算法（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），提供支持模擬摻配、經(jīng)濟(jì)摻配多種方式，基于電廠負(fù)荷自動(dòng)生成摻配列表，形成最優(yōu)排序，從sis取鍋爐數(shù)據(jù)監(jiān)控?fù)脚淙济簩?duì)鍋爐影響，優(yōu)化摻配模型并對(duì)入爐煤質(zhì)分析，通過定位裝置監(jiān)控斗輪機(jī)（堆取料機(jī)）實(shí)時(shí)工況，跟蹤摻配執(zhí)行。

配煤摻燒模型：

系統(tǒng)提供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等多種最優(yōu)方案求解的算法模型，主要有：最經(jīng)濟(jì)方案、最環(huán)保方案、綜合最優(yōu)方案。以設(shè)定的目標(biāo)為優(yōu)化方向，在保證鍋爐穩(wěn)定燃燒的前提下，進(jìn)行配比計(jì)算。對(duì)求解得到的優(yōu)化摻配結(jié)果，按原則（成本、環(huán)保、綜合）進(jìn)行排序。用戶可以在自動(dòng)計(jì)算所得到的原始配方的基礎(chǔ)上，自動(dòng)執(zhí)行5%調(diào)整（也可以設(shè)定為其它的調(diào)整比例）。用戶可以手工調(diào)整原始配方或執(zhí)行5%調(diào)整后得到的各煤種的摻配數(shù)量，重新進(jìn)行計(jì)算與比較，得到實(shí)用配方。

本系統(tǒng)以智能摻配計(jì)算為手段，摻配精確執(zhí)行為目標(biāo)，特點(diǎn)如下：

1） 以配煤摻燒閉環(huán)管理確保應(yīng)用效果

2） 以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控確保摻配執(zhí)行

3） 基于煤場(chǎng)數(shù)據(jù)的多種方案精確計(jì)算

4） 基于負(fù)荷計(jì)劃的多種方案精確計(jì)算

5） 基于負(fù)荷計(jì)劃的配煤調(diào)度單的管理

6） 與SIS同步模擬入爐煤質(zhì)燃燒監(jiān)視

智能配煤摻燒管理系統(tǒng)目前已在華電西塞山電廠、國電銅陵電廠、中電投分宜電廠、大唐南京電廠、華能瑞金電廠、粵電中粵能源等二十幾家火電廠得到深入應(yīng)用，有效降低了提升了摻配，提高了數(shù)據(jù)傳遞效率，應(yīng)用效果具體體現(xiàn)在：

1) 配煤數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化，實(shí)現(xiàn)摻配數(shù)據(jù)數(shù)字化

2) 摻配計(jì)算智能化，實(shí)現(xiàn)配煤配比數(shù)字化

3) 摻配實(shí)施流程化，實(shí)現(xiàn)實(shí)施管理數(shù)字化

4) 摻配執(zhí)行數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)摻配調(diào)度數(shù)字化

5) 摻燒過程圖形化，實(shí)現(xiàn)摻配評(píng)價(jià)數(shù)字化