循环流化床锅炉炉膛富氧燃烧节能改造项目节能评价报告.doc

240t/h循环流化床锅炉炉膛富氧燃烧节能改造项目
节能评估报告书

前 言

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。过去100多年里，发达国家先后完成了工业化，消耗了地球上大量的自然资源，特别是能源资源。当前，一些发展中国家正在步入工业化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。
中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济、摆脱贫困是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。20世纪70年代末以来，中国作为世界上发展最快的发展中国家，经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就，成功地开辟了中国特色社会主义道路，为世界的发展和繁荣做出了重大贡献。中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国，能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。
近年来，随着社会的快速发展，资源消耗多、能源短缺等问题日益突出，已成为危及国家安全的战略问题。我国政府正在以“科学发展观”为指导，加快发展现代能源产业，坚持“节约资源”和“保护环境”的基本国策，把建设“资源节约型、环境友好型”社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，努力增强可持续发展能力，建设创新型国家，继续为世界经济发展和繁荣做出更大贡献。
山东省政府也相继对资源节约工作进行了安排部署，提出了明确的要求。为贯彻执行《中华人民共和国节约能源法》、《山东省节约能源条例》、《国务院关于加强节能工作的决定》（国发[2006]28号）、《国家发展改革委员会关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（发改投资[2006]2787号）的有关规定，从源头上杜绝能源的浪费，保障各建设项目建成后在节能、节水及资源综合利用方面符合国家有关法律法规、标准和规定，落实好国务院和省政府关于加快建设节约型社会的通知精神。
根据《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》（国家发展和改革委员会令 第6号）的有关要求，受xxxxxxxxxxxxx有限公司的委托，我单位依据有关法律法规、产业政策、行业规划、节能标准和设计规范以及《xxxxxxxxxxxxx有限公司240t/h循环流化床锅炉炉膛富氧燃烧节能改造项目可行性研究报告》，对该公司“240t/h循环流化床锅炉炉膛富氧燃烧节能改造项目”进行节能评估，对其合理用能情况进行研究评价，按照《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》（国家发展和改革委员会令 第6号）要求和参照国家节能中心发布的《固定资产投资项目节能评估工作指南（2010年本）》，编制了《xxxxxxxxxxxxx有限公司240t/h循环流化床锅炉炉膛富氧燃烧节能改造项目节能评估报告书》。
由于水平所限，本节能评估报告书难免有不足及错误之处，敬请各位领导及专家批评指正。

目 录

第一章 编制说明 1
1.1 评估目的和意义 1
1.2 评估依据 4
1.3 评估范围和内容 7
1.4 评估工作程序 8
第二章 项目概况介绍 9
2.1 项目建设单位概况 9
2.2 项目建设方案 10
2.3 项目用能情况 23
第三章 能源供应情况分析评估 29
3.1 项目所在地能源供应条件及消费情况 29
3.2 项目能源消费对当地能源消费结构的影响 31
第四章 项目建设方案节能评估 32
4.1 项目选址、总平面布置节能评估 32
4.2 工艺流程、技术方案节能评估 32
4.3 主要用能工艺和工序节能评估 33
4.4 主要耗能设备节能评估 33
第五章 项目能源消耗及能效水平评估 34
5.1 项目能源消费种类、来源及消费量评估 34
5.2 能效水平分析评估 37
第六章 节能措施评估 38
6.1 项目节能措施概述 38
6.2 单项节能工程 44
6.3 节能效果分析 44
6.4 节能措施经济性评估 44
第七章 存在问题及建议 46
第八章 结 论 47
8.1 产业政策及规划指标符合性结论 47
8.2 能源选用合理性分析结论 47
8.3 工艺设备选用合理性结论 47
8.4 能耗指标分析结论 47

附表：
1.主要耗能设备一览表
2.主要能源和耗能工质品种及年需求量表
附图：
1.项目区域位置图
2.项目总平面布置图

240t/h循环流化床锅炉炉膛富氧燃烧节能改造项目 节能评估报告书
第一章 编制说明

1.1 评估目的和意义
1.1.1 评估目的
开展节能评估工作的目的是为了贯彻科学发展观，落实节约资源的基本国策，加快建设节约型社会，避免盲目建设导致的能源浪费和用能不合理现象，促进科学合理利用能源,从源头上杜绝能源浪费，提高能源利用效率，以能源的高效利用促进经济社会的可持续发展，努力实现“十二五”期间单位国内生产总值能耗降低16%的约束性指标。
通过项目的节能评估，掌握该项目生产中能源消耗的种类和数量，分析项目的能耗水平及其生产用能效率；按国家和省有关法律、法规和产业政策，评价该项目能源利用的合理性、节能措施的可行性、工艺技术的先进性；是否符合国家和行业节能设计标准、规范。通过项目生产对浪费能源可能造成的影响进行客观分析，评估项目建设合理利用能源和节能方案的可靠性，并根据促进技术进步的原则提出改进意见，以保证固定资产投资项目做到合理利用能源和节约能源。从源头保证项目能源利用的科学性、合理性，理顺能源流向，优化项目能源使用流程，提高能源利用水平，为正常运营提供节能依据；为政府审核项目，加强能源管理，提供可靠的决策依据；为节能监察、监督能耗定额实施提供参考。
1.1.2 评估意义
能源是制约我国经济社会可持续、健康发展的重要因素。解决能源问题的根本出路是坚持“开发与节约并举、节约放在首位”的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。固定资产投资项目在社会建设和经济发展过程中占据重要地位，对能源资源消耗也占较高比例。固定资产投资项目节能评估和审查工作作为一项节能管理制度，对深入贯彻落实节约资源基本国策，严把能耗增长源头关，全面推进“资源节约型、环境友好型”社会建设具有重要的现实意义。
1.1.2.1 是相关法律、法规政策层面的要求
1、《中华人民共和国节约能源法》中明确规定：“国家实行固定资产投资项目节能评估和审查制度。不符合强制性节能标准的项目，依法负责项目审批或者核准的机关不得批准或者核准建设；建设单位不得开工建设；已经建成的，不得投入生产、使用。”
2、《国务院关于加强节能工作的决定》中明确要求有关部门和地方人民政府对固定资产投资项目（含新建、改建、扩建项目）进行节能评估和审查。
3、《国家发展改革委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（发改投资[2006)2787号）明确指出：“节能分析篇(章)应包括项目应遵循的合理用能标准及节能设计规范；建设项目能源消耗种类和数量分析；项目所在地能源供应状况分析；能耗指标；节能措施和节能效果分析等内容。”
4、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2007]15号）要求：“建立健全项目节能评估审查和环境影响评价制度。加快建立项目节能评估和审查制度，组织编制《固定资产投资项目节能评估和审查指南》，加强对地方开展‘能评’，工作的指导和监督。”
5、《国务院关于进一步加强节油节电工作的通知》（国发〔2008〕23号）要求：“强化固定资产投资项目节能评估和审查。按照《中华人民共和国节约能源法》的要求，尽快出台固定资产投资项目节能评估和审查条例，将节能评估审查作为项目审批、核准或开工建设的前置条件，未通过节能评估审查的，一律不得审批、核准或开工建设。”
1.1.2.2 是实现项目从源头控制能耗增长、增强用能合理性的重要手段
依据国家和地方相关节能强制性标准、规范及能源发展政策在固定资产投资项目审批、核准阶段进行用能科学性、合理性分析与评估，提出节能降耗措施，出具审查意见，可以直接从源头上避免用能不合理项目的开工建设，为项目决策提供科学依据。
1.1.2.3 是确保节能降耗目标实现、落实节能法规政策的制度有力支撑
开展固定资产投资项目节能评估和审查工作，建立相关制度和办法是促进“十二五”规划节能目标实现、落实《国务院关于加强节能工作的决定》、《中华人民共和国节约能源法》等中央重要战略部署及法规政策中相关规定的重要保障。
1.1.2.4 是贯彻国务院投资体制改革精神、改进政府宏观调控方式的具体体现
在《国务院关于投资体制改革的决定》中，要求对投资项目从维护经济安全、合理开发利用资源、保护生态环境等方面重点进行核准把关，固定资产投资项目节能评估和审查制度是贯彻落实国务院投资体制改革精神、转变和改进政府宏观监督管理职能的具体体现。
1.1.2.5 是提高固定资产投资效益、促进经济增长方式转变的必要措施
开展固定资产投资项目节能评估和审查，严把项目能源准入关是提高固定资产投资项目能源利用效率、促进产业结构调整、能源结构优化的重要举措。
开展节能评估工作的目的是为了贯彻科学发展观，落实节约资源的基本国策，加快建设节约型社会，避免盲目建设导致的能源浪费和用能不合理现象，以能源的高效利用促进经济社会的可持续发展，努力实现“十二五”期间节能降耗的总体目标。
通过项目的节能评估，掌握该项目生产中能源消耗的种类和数量，分析项目的能耗水平及其生产用能效率；按国家和省有关法律、法规和产业政策，评价该项目能源利用的合理性、节能措施的可行性、工艺技术的先进性；是否符合国家和行业节能设计标准、规范。通过项目生产对浪费能源可能造成的影响进行客观分析，评估项目建设合理利用能源和节能方案的可靠性，并根据促进技术进步的原则提出改进意见，以保证固定资产投资项目做到合理利用能源和节约能源。从源头保证项目能源利用的科学性、合理性，理顺能源流向，优化项目能源使用流程，提高能源利用水平，为正常运营提供节能依据；为政府审核项目，加强能源管理，提供可靠的决策依据；为节能监察、监督能耗定额实施提供参考。
1.2 评估依据
1.2.1 相关法律、法规、规划、产业政策
1.2.1.1 相关法律、法规
1、《中华人民共和国节约能源法》（2008年4月1日施行）；
2、《中华人民共和国清洁生产促进法》（2003年1月1日施行）；
3、《中华人民共和国环境影响评价法》（2003年9月施行）；
4、《中华人民共和国可再生能源法》（2006年1月1日施行）；
5、《固体废物污染环境防治法》（2005年4月1日起施行）；
6、《中华人民共和国大气污染防治法》（2000年9月1日施行）；
7、《中华人民共和国水污染防治法》（2008年6月1日施行）；
8、《能源效率标识管理办法》（国家发改委、国家质检总局2004年17号令）；
9、《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》（国发[2010]6号）；
10、《国务院关于加强节能工作的决定》（国发[2006]28号）；
11、《山东省企业技术改造项目节能评估审查暂行办法》（鲁经贸改字[2007]236号）；
1.2.1.2 相关规划
《节能中长期专项规划》（国家发改委发改环资[2004]2505号）；
1.2.1.3 产业政策
1、国家发展和改革委员会颁布的《产业结构调整指导目录》（2011年本）；
2、《中国节能技术政策大纲》（2006年）；
3、《中国节水技术政策大纲》（2005年）；
4、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2007]15号）；
5、《国务院关于进一步加强节油节电工作的通知》（国发［2008］23号）；
6、《国家发展改革委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（发改投资[2006]2787号）；
7、《国家发展改革委关于印发固定资产投资项目节能评估和审查指南（2006）的通知》（发改环资[2007]21号）；
8、《建设部关于贯彻〈国务院关于加强节能工作的决定〉的实施意见》（建科[2006]231号）；
9、《关于加强工业固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（工信部节［2010］135号）；
10、《山东省人民政府办公厅关于切实做好固定资产投资项目节能评估审查工作的通知》（鲁政办发[2007]42号）；
11、《山东省人民政府关于印发节能减排综合性工作实施方案的通知》（鲁政发〔2007〕39号）；
12、《山东省关于促进节能环保产业加快发展的指导意见（2009-2011）》；
13、《2009年各省、自治区、直辖市单位国内生产总值（GDP）能耗等指标公报》；
1.2.2 相关标准及规范
1、《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）；
2、《绿色建筑评价标准》（GB /T50378-2006）；
3、《公共建筑采暖空调能耗限额》（DB 37/935-2007）；
4、《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB 50243-2002）；
5、《民用建筑热工设计规范》（GB 50176-93）；
6、《建筑照明设计标准》（GB 50034-2004）；
7、《建筑采光设计标准》（GB/T 50033-2001）；
8、《外墙外保温工程技术规程》（JGJ 144-2004）；
9、《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB 50242-2002）；
10、《空调通风系统运行管理规范》（GB 50365-2005）；
11、《采暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2003）；
12、《城市热力网设计规范》（CJJ 34-2002）；
13、《综合能耗计算通则》（GB/T 2589-2008）；
14、《企业节能量计算方法》（GB/T 13234-2009）；
15、《节能监测技术通则》（GB/T 15316-2009）；
16、《用能设备能量测试导则》（GB/T 6422-2009）；
17、《工业企业能源管理导则》（GB/T 15587-2008）；
18、《用能单位能源计量器具配备和管理通则》（GB 17167-2006）；
19、《评价企业合理用热技术导则》（GB/T 3486-1993）；
20、《评价企业合理用电技术导则》（GB/T 3485-1998）；
21、《节水型企业评价导则》（GB-T 7119-2006）；
22、《企业节能规划编制指南》（DB37/T 948-2007）；
23、《风机机组与管网系统节能监测》（GB/T 15913-2009）；
24、《企业节能标准体系编制通则》（GB/T 22336-2008）；
25、《公共建筑节能改造技术规范》（JGJ 176-2009）；
26、《公共建筑节能检测标准》（JGJ/T 177-2009）；
27、《固定资产投资工程项目可行性研究报告及初步设计节能篇（章）编写通则》（Q/CNPC 64-2002）；
28、《节电技术经济效益计算与评价方法》（GB/T 13471-2008）；
29、《风机、泵类负载变频调速节电传动系统及其应用技术条件》（GB/T 21056-2007）；
30、《通用灯光节电器技术条件》（DB37/T731-2007）。
1.2.3 节能技术、产品推荐目录
1.2.3.1 节能技术推荐目录
1、《国家推广节能技术目录》（第一批）；
2、《国家推广节能技术目录》（第二批）；
3、《国家推广节能技术目录》（第三批）。
1.2.3.2 节能产品推荐目录
1、《中国节能产品目录》；
2、工业和信息化部公告《节能机电设备推荐目录（第一批）》；
3、工业和信息化部公告《节能机电设备推荐目录（第二批）》；
4、工业和信息化部公告《节能机电设备推荐目录（第三批）》。
1.2.4 国家明令淘汰的用能产品、设备、生产工艺等目录
1、《国家明令淘汰用能设备、产品目录》；
2、其他明令淘汰的用能产品、设备、生产工艺目录。
1.2.5 其他评估依据
1、《xxxxxxxxxxxxx有限公司240t/h循环流化床锅炉炉膛富氧燃烧节能改造项目节能评估报告书技术合同》；
2、《xxxxxxxxxxxxx有限公司240t/h循环流化床锅炉炉膛富氧燃烧节能改造项目可行性研究报告》；
3、xxxxxxxxxxxxx有限公司提供的其他资料。
1.3 评估范围和内容
本次节能评估范围包括能源供应情况分析评估、项目建设方案节能评估、项目能源消耗及能效水平评估、节能措施评估等工作。具体由以下几方面组成：
1.3.1 能源供应情况及消费总体评估
1、能源供应保障情况
2、项目对当地能源消费影响评估
1.3.2 项目建设方案节能评估
1、项目选址、总平面布置节能评估
2、项目工艺流程、技术方案节能评估
3、项目主要用能工艺节能评估
4、主要耗能设备节能评估
5、项目辅助和附属生产设施节能评估
1.3.3 项目能源消耗和能效水平评估
1、项目能源消费种类、来源及消费量评估
2、能源加工、转换、利用情况评估
3、能效水平分析评估
1.3.4 节能措施评估
1、节能技术措施评估
2、节能管理措施评估
3、单项节能工程评估
4、节能措施效果评估
5、节能经济性评估
1.4 评估工作程序
1、接受项目节能评估委托；
2、确定评估依据等前期准备工作；
3、收集项目资料，熟悉、了解评估项目的相关内容；
4、选择评估方法；
5、能源利用和消耗评估；
6、节能措施评述；
7、形成评估结论及建议；
8、编制节能评估文件（报告书、报告表）；
9、组织审核；
10、修改节能评估文件；
11、将评估文件上报行政主管部门审批。
第二章 项目概况介绍

2.1 项目建设单位概况
2.1.1 建设单位基本信息
企业名称：xxxxxxxxxxxxx有限公司
公司性质：有限责任公司
法人代表：xxxxxxxxxxxxx
项目负责人：xxxxxxxxxxxxx
电 话：xxxxxxxxxxxxx
传 真：xxxxxxxxxxxxx
邮 编：xxxxxxxxxxxxx
2.1.2 建设单位概况
xxxxxxxxxxxxx有限公司是xxxxxxxxxxxxx集团为壮大非煤经济、打造大非煤战略、适应国家经济发展形势而立项建设的，属xxxxxxxxxxxxx集团五大非煤重点项目之一，是集团公司骨干热电厂，被集团公司和xxxxxxxxxxxxx市列入了重点建设工程。xxxxxxxxxxxxx充分利用xxxxxxxxxxxxx煤矿煤矸石、洗混煤、掘进次煤等低热值燃料，属国家鼓励发展的变废为宝、环保节能的燃料综合利用项目。
xxxxxxxxxxxxx公司按2×50MW设计，现装有2台UG-240/9.8-M6型高温高压循环流化床锅炉，配1台C48-8.83/0.981型抽凝汽式汽轮机及1台QFW-60-2型（60MW）发电机。热工控制采用分散控制系统（DCS）及后备表盘方式，实现了科学高效、安全可靠的机、炉、电集中控制。
xxxxxxxxxxxxx公司自从并网发电以来，积极走产供销的道路，大力发展循环经济。建成了包括二机厂、铁运处尹洼站、滕南医院、xxxxxxxxxxxxx矿及生活区在内的供热管网，拆除了矿内、生活区原有的锅炉；建设了新型建材加汽砌块厂，将发电中产出的灰渣进行综合利用，既避免了环境的污染又增加了经济效益；采用了矿井水作为锅炉的补给水，大大提高了水资源的利用率；上马了源之源饮料厂，利用纯净水制造各种高档饮料，实现了效益最大化。
xxxxxxxxxxxxx公司为本项目建设和运营成立了专门班子，对项目的策划、资金筹措、建设实施、生产经营、债务偿还实行全过程负责。其组成人员素质、内部组织结构，满足项目管理和技术上的要求，符合国务院国办发[1999]16号《国务院办公厅关于加强基础设施工程质量管理的通知》中有关对建设项目法人责任制的要求。
截至2010年底，企业总资产48467.62万元，净资产42941.01万元，资产负债率48.22%。银行信誉等级AAA级。
2.2 项目建设方案
2.2.1 项目名称
240t/h循环流化床锅炉炉膛富氧燃烧节能改造项目
2.2.2 建设地点
本项目位于山东省xxxxxxxxxxxxx市xxxxxxxxxxxxx镇xxxxxxxxxxxxx公司现有厂区内
2.2.3 项目性质
技术改造
2.2.4 改造规模及内容
项目利用企业现有土地，主要利用现有主厂房的8米层合计150平方米，0米配电室和循环冷却水泵房等现有公用基础设施150平方米，不需新增车间和厂房。对现有240t/h循环流化床锅炉实施炉膛富氧燃烧节能技术改造。
项目新增膜法富氧局部增氧助燃系统共12台（套）设备及配套建设设备，
采用膜法富氧局部增氧助燃工艺，通过综合优化使整个锅炉给风更加合理，从而使燃料能在炉膛内完全燃烧，释放出有效热量，达到减少风量、降低排烟温度、节能和环保等目的。主要包括富氧浓度、富氧流量、富氧配电、循环水量、电气系统、控制系统等的功能设计、设备安装调试等内容。
2.2.5 项目工艺方案
2.2.5.1企业锅炉现状
根据企业目前实际运行数据，目前单台锅炉煤平均低发热值：20916kJ/kg，蒸汽量221.6t/h，蒸汽压力8.86MPa，蒸汽温度538.4℃，给水量277.7t/h，给水压力12.82MPa，给水温度198.7℃，耗煤量35.33t/h，一次风136.2kNm3/h，二次风83.9kNm3/h。
目前主要存在的问题是发电标煤耗居高不下，高于全国平均煤耗（325.7g/ kWh）8.9%。因此，如何进一步提升现有UG-240/9.8-M6型高温高压循环流化床锅炉的热效率，实现企业的节能减排，是摆在企业面前的一项重要任务。
2.2.5.2项目技术简述
根据企业的现有实际情况，项目节能改造拟采用膜法富氧局部增氧助燃技术。主要工艺技术特点分析如下：
一、膜法富氧局部增氧助燃技术介绍
1、富氧制备原理
空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在。膜法制备富氧系利用空气中各组分透过膜（高分子复合膜）时的渗透速率不同，在压力差驱动下，使空气中的氧气优先通过膜，膜分离后可得到富氧空气（氧含量27～45%可调）和低氧空气，根据锅炉的具体情况调整出氧浓度，供应锅炉助燃需要的富氧空气。

图2-1 卷式膜组件结构示意图
2、节能减排机理
（1）提高火焰温度和黑度
因氮气量减少，空气量及烟气量均显著减少，故火焰温度和黑度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，进而提高火焰辐射强度和强化辐射传热等，如当空气中氧气的浓度为25%时，火焰的黑度经计算为0.2245，增加约6%，同时燃烧带火焰对物料的辐射传热量提高的程度约为20.4%。但富氧浓度不宜过高，国内外研究均表明，一般富氧浓度在26～31%时为最佳，而这也正是膜法富氧的最佳浓度范围，因为富氧浓度再高时，火焰温度增加较少，而制氧投资等费用猛增，综合效益反而下降，参见下图。
图2-2 富氧浓度与火焰温度及相对效益的关系

相对效益

火焰温度. K

100% 80%
60%
40%
20%
0

26-31% O2
2500
2000
1500
1000
500
0

O2
O2
20% 25% 30% 35%

（2）加快燃烧速度，促进燃烧完全，从而根治污染
燃料在空气和纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在纯氧中燃烧速度是在空气中的4.2倍，天然气则高达10.7倍左右，故用富氧助燃，不仅能提高燃烧强度，加快燃烧速度，获得较好的热传导，同时由于温度提高，将有利于燃烧反应完全，从而从根本上消除污染。
（3）降低燃料的燃点温度和燃尽时间
燃料的燃点温度不是一个常数，它与燃烧状况、受热速度、环境温度等有关，如CO在空气中为609℃，在纯氧中仅388℃，所以用富氧助燃能降低燃料的燃点，提高火焰强度、增加释放热量等。
（4）减少燃烧后的烟气量
用普通空气助燃，约五分之四的氮气不但不参于助燃，还要带走大量的热量。如用富氧助燃，氮气量要减少，故燃烧后的排气量亦减少，一般氧浓度每增加1%，烟气量约下降2～4.5%，从而能提高燃烧效率等。
（5）增加热量利用率
富氧助燃，热量的利用率会有所提高，如用普通空气助燃，当炉膛温度为1300℃时，其可利用的热量为42%，而用26%（体积百分数，以下同）的富氧空气助燃时，可利用的热量为56%，可利用热量增加了33%，而且富氧浓度越大，加热温度越高，所增加的比例就越明显，节能效果就越好。
（6）降低空气过剩系数
用富氧代替空气助燃，可适当降低空气过剩系数，这样燃料消耗就相应减少，从而节约能源。日本节能中心技术部长小西二郎在工业窑炉节能措施中，着重于降低空气过剩系数的研究。如他在一台热处理炉中经多次试验，将空气过剩系数从1.7降到1.2，平均节能达13.3%。本套局部增氧助燃系统中，空气过剩系数一般降低0.2～0.8。
3、关键技术
在对传统锅炉进行改造时，首先需进行现场考察，然后进行综合评估，找出影响热效率的关键因素，再采用膜法富氧局部增氧助燃集成技术（如采用“a型燃烧”、“S型燃烧”或“分级燃烧”中的一种或多种集成）等进行综合技术改造。对炉子本身无任何副作用，仅预热系统和富氧喷嘴与炉子接触。关键是将富氧送到最需氧的地方，而且通过综合优化使整个锅炉给风更加合理，初步考虑分三部分：富氧、助燃风匹配及优化、综合调优等，从而使燃料能在炉膛内完全燃烧，释放出有效热量，达到减少风量、降低排烟温度、节能和环保等目的。
本项目关键技术包括系列专用富氧喷嘴和“α型燃烧”、“S型燃烧”、“四角燃烧”等高新技术，下面分别介绍。
（1）富氧喷嘴
富氧喷嘴是输送带有一定压力富氧空气的专用喷嘴，它的设计原则是将富氧加在炉窑中最需氧的地方，而且不改变原有炉窑的结构，对炉窑和产品的性能及安全没有任何影响。喷嘴的位置（上、下、左、右、前、后）、形 图2-3 富氧喷嘴的相对位置示意图

富氧喷嘴

重油喷嘴
天然气喷嘴嘴
嘴
状（圆形、环形、扁形）、扩散角及材质等需根据有关炉窑参数和产品的性能等来综合优化确定。一般扩散角在正负30度之间，而材质的选择主要根据富氧喷嘴周围的温度和燃料的性能来确定，通常用耐热、耐腐蚀的金属和非金属材料，如耐热钢管、“2520”、刚玉等。
（2）α型燃烧、S型燃烧和四角燃烧
α型燃烧、S型燃烧和四角燃烧等高新技术适用于某些煤粉炉、抛煤机炉和链条炉等，目的是强化原有锅炉的火焰特性，使燃料和烟气在炉膛中的停留时间更长，从而充分彻底完全地燃烧，放出更多的有效热量。
4、创新点
改变传统的以燃烧化学及燃烧动力学为理论基础的操作调整方式；以膜法富氧局部增氧助燃集成系统，改变燃烧条件的新技术，提高燃烧火焰温度和火焰黑度；以局部增氧为基础，使整体入炉空气明显减少，减少送风、引风量，降低电耗；提高燃烧效率及窑炉效率；关键是富氧喷嘴的设计、布置和综合调优。通过将一定氧浓度的富氧空气补充到窑炉中燃料燃烧区需要增氧的区域内，可以实现：降低燃料燃点温度，加快燃烧速度，促进燃烧完全；提高燃烧区温度；降低排烟量，提高热利用率；减少排烟尾气中C、CO含量，降低排烟黑度；降低烟尘量，减少产渣量。
二、局部增氧助燃技术优点
实践证明，局部增氧助燃集成系统具有以下优点：①作为膜法富氧技术本身，可比深冷法和变压吸附法（PSA法）节省投资1/4左右；②局部增氧助燃集成系统所需的富氧空气量仅为整体增氧的0.5～10%，设备投资少，回收期短，故成为膜法富氧技术得以普及推广的最主要因素；③节能（3～30%）和增产（2～20%）效果均非常明显；④设备简单，操作方便，安全性好，可靠性高，基本上可免维修；⑤应用领域广泛，凡燃油燃气燃煤的窑炉、加热炉、焚烧炉、热煤炉、注汽炉、冶炼炉、造气炉等均可采用；⑥由于助燃风量可减少5～50%，燃烧效率提高，故不仅可大大减少废气排放量，而且还可大大提高排烟的达标水平，创造良好的社会效益，成为真正的高效节能环保设备。
三、技术来源
项目主要技术依托单位是北京富立东方科技有限公司（简称“富立科技”），该公司是经国家发改委核准成立的专注于节能减排领域的新型高科技企业，集研发、生产、销售、项目实施、技术咨询于一体。公司拥有丰富的节能工程实施经验，凭借多年的富氧技术研发与运用，研制出以膜法富氧组件生产、富氧燃烧设备制造为主导的国家级高科技环保节能产品。该产品依托中科院大连化物所，在国内外拥有广泛的客户，大量实践证明，该技术高效、节能，能为用户带来巨大的经济和社会效益，公司技术团队自1986年起就从事国家“七•五”和“八•五”等科技攻关项目的研发，包括卷式富氧膜、组件、装置及其应用和开发工作。其中，膜法富氧局部增氧助燃技术的研制成功，为公司赢得了多项国家级的奖励和荣誉。目前，该技术已经在国内各种燃料和多种窑炉上得到广泛而成功的应用，并已经推广到国外市场如韩国等。主要工程实例包括郑铝6号煤粉锅炉、齐鲁石化的燃油焚烧炉、齐鲁石化丙烯腈厂燃油炉、韩国SK集团公司等国内外多家企业。
2.2.5.3工艺技术方案
1、基本参数
燃煤成分及特性；单台锅炉耗煤量55t/h。
锅炉主要技术参数：
炉 型： 循环流化床（CFB）
型 号： UG－240/9.8-M6
额定蒸发量： 240t/h
额定蒸汽压力： 9.81MPa（表压）
额定蒸汽温度： 540℃
给水温度： 210℃（现场198℃）
一次风温度： 200℃
二次风温度： 200℃
2、设计技术参数
240t/h流化床锅炉富氧燃烧技改工程，根据数据分析和我们多年的经验，设计一套膜法富氧负压操作助燃系统用于锅炉的有关参数如下：
富氧浓度：27~30%；以锅炉燃烧工况最佳点确定浓度范围
富氧流量：3500±10% Nm3/h；
富氧配电：~302 kW；
循环水量：~36m3/h（采用电厂工业水并负责依据现场情况设计制作安装。仅水环真空泵用，基本不消耗）；
3、富氧装置设计性能指标：
要保证控制炉膛温度均匀度，不得超过没用富氧之前炉膛温度，不得对炉内脱硫和炉膛内的管件、浇筑料产生不利影响。具体指标如下：
节煤4.5%～7.5%（以吨蒸汽耗标煤为基准）。
助燃风减少8-16%。
CO2减排量4.5-7.5。
CO下降20%以上。
NOX和粉尘量明显降低。
4、工艺流程及说明
膜法富氧局部增氧助燃系统用于锅炉的负压工艺流程见下图：
富氧喷嘴
鐌____
聖___
寎_@_
z
_
觹__b_
6
v
鈣_
____
倉__j_
膤____
气水分离系统
_
泵
脱 湿系 统
稳压系统
膜装置
风机
过滤器
空气
富氧空气
电控/调节/报警系统
气水分离/脱湿/稳压系统

水位控制调节报警系统

燃烧室
预热系统

图2-4 膜法富氧局部增氧助燃系统用于锅炉的负压工艺流程
如上图可以看到空气经过滤器过滤后进通风机，然后经膜装置分离，得到的富氧空气经真空泵排入汽水分离器，分离后得到的富氧空气送至锅炉助燃。该工艺具有能耗较低、前处理简单、操作方便和安全、维护简单、总投资少、节能环保效益显著等优点。具体工艺技术参数如下：
过滤器：根据通风量选取，有关指标：＞0.5µ的灰尘除去率大于99.9%，阻力＜0.3 kPa；
通风机：全压2～3kPa，风量为富氧空气量的9～15倍；
膜装置：由空气均配箱、卷式膜组件、真空均分器和外壳等组成；
真空系统：包括真空泵、调节阀、真空止回阀、真空表和水循环控制等；
气水分离/脱湿/稳压系统：由气水分离系统、脱湿系统和稳压系统集合而成，目的是现场安装和使用方便。包括L型多孔气体混合器、水位调节显示器、除雾罩、百叶挡板、进水脱湿箱和水位自动控制报警器和排污阀等组成；
电控/调节/报警系统：由电控、调节和报警等部分组成；
软水循环系统：包括管道泵和控制阀等；
调节系统：由调节阀等组成；
富氧预热系统：采用耐热管制造；
富氧喷嘴系统：包括特制的耐热钢管和高温金属软管等组成。
整个系统操作比较简单，仅通风机、真空泵（和管道泵）需日常维护，其它均免维护，而且整个系统均处于监控之中，出现问题会立刻报警。
2.2.5.4 主要生产设备选择
本项目改造所需购置主要设备详见下表2-1。
表2-1 主要设备购置一览表
序号
名称
型号规格及厂家
单位
数量
1
高效空气过滤系统
组合，上海产595*595*295
套
1
2
通风机
4-72 10C上海产，37kW
台
1
3
天方地园
非标
台
1
4
膜装置
组合件
台
1
5
真空系统
2BEC/3 600 淄博产，250kW
台
1
6
气水分离脱湿稳压系统
φ2000×4000
只
1
7
进水调控系统
组合件
台
1
8
电控系统含DCS
组合件
台
1
9
增压系统
JWT-7.3A江苏产，15kW
套
1
10
富氧预热系统
组合件
套
1
11
富氧喷嘴系统
组合件
套
1
12
管道及配件

套
1

合计

12
2.2.5.5主要设备参数
该套设备方案的主要特点如下：
（1）利用率高;
（2）运行费用少;
（3）维护简单;
（4）运行人员数量少;
（5）确保人员和设备安全;
（6）节省能源、水和原材料;
（7）富氧装置的调试对机组运行的影响低;
（8）富氧装置应能快速启动投入，在负荷调整时有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行。应具有下列运行特性:
①富氧装置应能在最大和最小入炉煤热值调整范围内之间的任何值下运行，所排放的污染物不超出保证的排放值。
②富氧装置应能适应因负荷调整锅炉所引起的变动问题，包括负荷变化速度、最小负荷和最大负荷变化。富氧装置的检修时间间隔应与机组的要求一致，不应增加机组的维护和检修时间。
2.2.5.6 主要原、辅材料物耗
本项目主要原辅材料为膜及其它易损配件。原辅材料供应单位与该公司具有多年的合作关系，所需原辅材料均可由其按时保质的供应，完全能满足本项目的需要。
2.2.6 总平面布置
本工程富氧燃烧系统布置在现有综合服务楼8米层。生产设备占地面积约150平米，布置在主厂房8米层，公用工程设备利用现有0米配电室和循环冷却水泵房约150平方米，不需新建建筑。土建工程主要为设备基础和车间改造，遵照现行国家规范和设备安装要求合理选取结构方案，力争做到技术先进可靠，经济实用，并结合现场实际情况，尽量采用地方材料。
厂区总平面格局不变。现有厂区生产行政管理区主要建筑物办公楼、综合服务楼，位于厂区的西南部；主要生产设施建筑物主变压器、主厂房、烟囱等位于厂区中部；辅助生产设施净化站、化水站等位于厂区南部；110kV配电站、自然通风冷却塔、干煤棚及煤泥泵站等位于厂区东部；灰库、气化风机房、空压机房等布置在厂区北侧，厂区西侧为扩建预留场地。整个厂区分区明确、布局合理、工艺顺畅，煤灰渣进出方便，电热力出线通畅，预留充分。