富氧燃烧技术的经济性与环保性分析.pdf
《富氧燃烧技术的经济性与环保性分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《富氧燃烧技术的经济性与环保性分析.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、53燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 9 月第 54 卷第 5 期环境保护与节能减排富氧燃烧技术的经济性与环保性分析刘元德1,2刘开源1,2陈倩1,2兴连祺1,2王汉师1,2(1.中冶焦耐(大连)工程技术有限公司,大连116085;2.辽宁省低碳焦化专业技术创新中心,大连116085)摘要:介绍了富氧燃烧的基本概念和技术原理,并且与空气燃烧技术对比,分析了富氧燃烧技术的经济性和环保性。与空气燃烧技术相比,富氧燃烧技术既能降低燃烧炉排烟量及热损失、运行成本和设备投资,也能降低 CO2、SO2和 NOx的排放量,具有良好的经济性和环保性。关键词:富氧燃烧
2、;废液制酸;经济性;环保性 中图分类号:X784文献标识码:文章编号:1001-3709(2023)05-0053-06Economic and environmental analysis for oxygen-enriched combustion technologyLiu Yuande1,2Liu Kaiyuan1,2Chen Qian1,2Xing Lianqi1,2Wang Hanshi1,2(1.ACRE Coking&Refractory Engineering Consulting Corporation(Dalian),MCC,Dalian 116085,China;2.L
3、ow Carbon Coking&Chemical Professional Technology Innovation Center,Liaoning Province,Dalian 116085,China)Abstract:This paper introduces the basic concepts and technical principles of Oxygen-enriched combustion and analyses the economics and environmental friendliness of Oxygen-enriched combustion t
4、echnology in comparison to air combustion technologyOxygen enriched combustion technology,with good economy and environmental friendliness,can not only reduce the amount of exhaust gas,heat loss,operating cost and investment of combustion furnace,but also minimize the emission of CO2,SO2 and NOxKey
5、words:Oxygen-enriched combustion;Acid-making from waste desulfurization liquid;Economy;Environmental friendliness1前言国外在航空发动机、船舶和工业炉窑燃烧系统中都有富氧燃烧技术的应用,在化学领域、石油化工领域也有富氧燃烧技术的应用,均得出了能节约燃料、提高产量、延长炉龄等结论,取得了较好的经济和环保效益。国内富氧燃烧技术已经在炼铁高炉、玻璃熔炉和工业炉窑上有成功的应用,也取得了不错的经济效益。中冶焦耐在吸收、借鉴国内外各类燃烧技术特点的基础上,于2016年将富氧燃烧技术应用在焦化含
6、硫废液制酸工艺的燃烧炉中,代替了传统的空气燃烧技术,取得了较好的经济与环保效益。目前,富氧燃烧技术已经在焦化含硫废液制酸工艺中得到广泛应用。收稿日期:2023-01-20作者简介:刘元德(1985-),男,高级工程师2富氧燃烧的基本概念富氧燃烧技术是指助燃空气中的氧气浓度超过20.94%的燃烧过程,助燃空气中氧气浓度的极限为纯氧。由于反应物浓度的提高,在单位时间内燃烧强度大,火焰变短,火焰温度更高,能提高反应物的燃尽率,增强内部的辐射传热。3富氧燃烧的技术原理氧气在空气中的体积分数约为20.94%,氮气及少量的惰性气体的体积分数约为79.06%。在燃烧过程中真正参与燃烧反应的只有氧气,因为氮气
7、及惰性气体不但不能助燃,而且还会在燃烧过程中带走大量的热量,所以严重制约了燃烧炉的热效率。在54燃 料 与 化 工Fuel&Chemical ProcessesSep.2023Vol.54 No.53 4003 2003 0002 8002 6002 4002 2002 0001 8001 6001 400烟气热损失/kW富氧空气中氧气浓度烟气热损失图 2烟气热损失量与富氧空气中氧气浓度的关系20.94%25%30%35%40%26 00024 00022 00020 00018 00016 00014 00012 00010 00020.94%25%30%35%40%18 00016 000
8、14 00012 00010 0008 0006 0004 000烟气量/(Nm3 h-1)助燃气体/(Nm3 h-1)富氧空气中氧气浓度烟气量助燃气体图 1燃烧炉出口的烟气量与富氧空气中氧气浓度的关系燃烧炉上采用富氧燃烧技术后,不参与反应的氮气量减少,因此由氮气带走的热损失也减小,不仅节省了燃料,而且还从根本上改善了炉膛内部热量的分布及反应物的燃烧状态。4富氧燃烧的经济性分析以焦化含硫废液在燃烧炉中的高温焚烧为研究对象,以科技参考文献1提到的宝钢化工含硫废液的组成及流量为基础计算数据,见表1。分别从降低排烟气量及热损失、降低运行成本和降低设备投资3个方面进行富氧燃烧技术的经济性分析。4.1降
9、低排烟量及热损失燃烧炉出口的烟气成分主要是燃烧产物和过量的空气。如图1所示,在相同的排烟温度(1 170)下,燃烧炉出口的烟气量随着富氧空气中氧气浓度的提高而降低。当采用传统的空气燃烧时,助燃气体(空气)的消耗量为17 707 Nm3/h,燃烧炉出口的排烟量为24 671 Nm3/h。当采用氧气浓度为40%的富氧空气燃烧时,助燃气体(富氧空气)的消耗量为5 724 Nm3/h,燃烧炉出口的排烟量为11 833 Nm3/h,和传统的空气燃烧相比,助燃气体消耗量降低了67.7%,排烟量降低了52%。随着燃烧炉出口排烟量降低,由烟气带走的热损失也降低。排烟热损失的计算基准为余热回收后烟气带走的热量。
10、如图2所示,在余热回收后烟气温度(350)相同的前提下,由烟气带走的热损失量随着富氧空气中氧气浓度的提高而降低。当采用传统的空气燃烧时,排烟热损失为3 209 kW;当采用氧气浓度为40%的富氧空气燃烧时,燃烧炉出口的排烟热损失为1 615 kW,和传统的空气燃烧相比,排烟热损失降低了49.7%。4.2降低运行成本运行成本包括原(辅)材料和动力的需求量。原(辅)材料的需求量主要是指制酸催化剂的消耗量;动力的需求量主要是指焦炉煤气、氧气、冷却水、除盐水、蒸汽和电的消耗量。采用富氧燃烧技术后,大幅度降低了燃烧炉排烟量,也就意味着原(辅)材料和动力的消耗量也随之减小,但是氧气的消耗量会增大。这里的氧
11、气消耗是指为提高助燃气体中氧气浓度而补充的纯氧量,不包括空气中已含有的氧气量。4.2.1催化剂焦化含硫废液制酸工艺中,原(辅)材料的需求量主要体现在催化剂的填装量。催化剂是一次性填装,使用寿命为810年。催化剂的年消耗量为催化剂的填装量/使用寿命。本文中催化剂的使用寿命按8年进行计算。如图3所示,催化剂的填装量和年消耗量,均随着富氧空气中氧气浓度的提高而降低。当采用传统的空气燃烧时,催化剂的填装量为50 m3,年消耗量为6.25 m3;当采用氧气浓度为40%的富氧空气燃烧时,催化剂的填装量为23 m3,年消耗量为2.88 m3。和传统的空气燃烧相比,催化剂的填装量和年消耗量均降低了54%。目前
12、,市场上项目成分质量分数/%质量流量/(kg h-1)S9.68 533.08NH4SCN17.00 936.19(NH4)2S2O318.00 991.26(NH4)2SO45.00 275.35(NH4)2CO30.88 48.46(NH4)2Sx0.44 24.23NH3微量微量H2O49.00 2 698.43合计100.00 5 507表1宝钢化工含硫废液的组成及流量55燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 9 月第 54 卷第 5 期催化剂的价格为40 000元/m3。与传统的空气燃烧相比,采用氧气浓度为40%的富氧燃烧后催化剂的运行成本降低
13、了13.48万元/a。氧气能源折算为109.4 kgce/h。与传统的空气燃烧相比,采用氧气浓度为40%的富氧燃烧后,综合焦炉煤气和氧气两方面,能源消耗降低了574 kgce/h。4.2.3冷却水冷却水包含循环冷却水和低温冷冻水。循环冷却水的供水温度以32、回水温度以45 为基准计算循环冷却水的需求量;低温冷冻水的供水温度以18、回水温度以25 为基准计算低温冷冻水的需求量。根据GB 213422013焦炭单位产品能源消耗限额,焦炉煤气折标准煤系数为0.571 4 kgce/Nm3,氧气折标准煤系数为0.080 2 kgce/Nm3,空气折标准煤系数取为0。以此为依据进行能源折算,1 196
14、Nm3/h的焦炉煤气能源折算为683.4 kgce/h;1 364 Nm3/h的4.2.2焦炉煤气和氧气如图4所示,焦炉煤气的消耗量随着富氧空气中氧气浓度的提高而降低;而氧气的消耗量,随着富氧空气中氧气浓度的提高而升高。当采用传统的空气燃烧时,焦炉煤气的消耗量为1 460 Nm3/h,空气的消耗量为17 707 Nm3/h,氧气的消耗量为0。当采用氧气浓度为40%的富氧空气燃烧时,焦炉煤气的消耗量为264 Nm3/h,空气的消耗量为4 360 Nm3/h,氧气的消耗量为1 364 Nm3/h。和传统的空气燃烧相比,焦炉煤气的消耗量降低了1 196 Nm3/h,空气的消耗量降低了11 983 N
15、m3/h,氧气的消耗量增加了1 364 Nm3/h。1 6001 4001 2001 0008006004002001 4001 2001 0008006004002000-20020.94%25%30%35%40%焦炉煤气消耗量/(Nm3 h-1)氧气消耗量/(Nm3 h-1)富氧空气中氧气浓度焦炉煤气消耗量氧气消耗量图 4焦炉煤气的消耗量和氧气的消耗量与富氧空气中氧气浓度的关系图 3催化剂的填装量和年消耗量与富氧空气中氧气浓度的关系富氧空气中氧气浓度504540353025206.56.05.55.04.54.03.53.02.5催化剂填装量/m3催化剂年消耗量/(m3 a-1)催化剂填装
16、量催化剂年消耗量20.94%25%30%35%40%图 5循环冷却水和低温冷冻水的需求量与富氧空气中氧气浓度的关系富氧空气中氧气浓度20.94%25%30%35%40%800750700650600550500450400350200180160140120100806040200循环冷却水用量/(t h-1)低温冷冻水/(t h-1)循环冷却水用量低温冷冻水如图5所示,循环冷却水的需求量随着富氧空气中氧气浓度的提高而降低,仅在空气燃烧时需要低温冷冻水,富氧燃烧时不需要。当采用传统的空气燃烧时,循环冷却水的需求量为750 t/h,低温冷冻水的需求量为170 t/h。当采用氧气浓度为40%的富氧
17、空气燃烧时,循环冷却水的需求量为435 t/h。与传统的空气燃烧相比,循环冷却水的需求量降低了315 t/h(42%),低温冷冻水的需求量降低了170 t/h(100%)。焦化厂循环冷却水折标准煤系数为0.143 kgce/t,低温冷冻水折标准煤系数为0.757 kgce/t,以此为依据进行能源折算。315 t/h的循环冷却水,能源折算为45 kgce/h;170 t/h的低温冷冻水,能源折算为128.69 kgce/h。与传统的空气燃烧相比,采用氧气浓度为40%的富氧燃烧后,在冷却水方面能源消耗降低了173.69 kgce/h。4.2.4除盐水和蒸汽采用废热锅炉回收炉气的余热产生中压蒸汽。自
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 燃烧 技术 经济 环保 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。