環(huán)保節能的熱能中心

少研究與探討環(huán)保節能的熱能中地(中國林科院木材工業(yè)研究所,北京100091)摘要:以木材加工廠(chǎng)木質(zhì)廢料為燃料的熱能中心,是一種先進(jìn)的熱能發(fā)生系統,可以適合燃燒各種性能、形狀的木質(zhì)廢料,利用多種熱媒體傳輸熱量,自動(dòng)控制程度髙,高效節能,環(huán)保性能優(yōu)異,應該受到我國木材工業(yè)界的重視關(guān)鍵詞:木質(zhì)廢料;能源利用;熱能中心;節能;環(huán)保中圖分類(lèi)號:TK019文獻標志碼:B文章編號:1673-5064(2007)12-0008-04A Novel Protective Environment Energy Center(Research Institute of Wood Industry, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China)Abstract: A energy center using wood waste from wood processing factory as fuel is an advanced heat energy-roducing system. Wood waste of different performance and shape can be burned, and various heat medium canbe used to transfer heat energy. The energy center has high level automation energy saving and goodenvironmental performance. China wood industry should pay more attention to it.Key words: wood waste; energy utilization; energy centre; energy saving; environmental protection由于能源供應緊缺以及木材工業(yè)生產(chǎn)規模的擴大,料能源沒(méi)有得到重視。由于沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的合適的熱能發(fā)生木材工業(yè)的節能問(wèn)題更加突顯出來(lái)。在科學(xué)發(fā)展觀(guān)的指裝置,只是用了一部分木質(zhì)廢料采用原有的燃煤鍋爐勉導下,中央提出“十一五”期間萬(wàn)元GDP能耗比“十強燃燒,燃燒不充分,不均勻,木質(zhì)廢料的熱潛能沒(méi)五”末期減少20%的約東性目標,對木材工業(yè)生產(chǎn)過(guò)有得到充分有效的利用,同時(shí)也造成了環(huán)境污染。還有程中的環(huán)保和節能有了新的目標和要求。按照我國木材一些不適合普通鍋爐燃燒的木質(zhì)廢料積存下來(lái),雨季時(shí)工業(yè)平均能耗水平估算,一個(gè)年產(chǎn)10萬(wàn)m3的中密度纖腐爛變質(zhì),天晴時(shí)隨風(fēng)漫天飛揚,影響周?chē)h(huán)境,并維板廠(chǎng),年耗煤大約3萬(wàn)t,熱能消耗成本約占生產(chǎn)成且也是火災隱患。近20年來(lái)國外以木材加工廢料和其他本的15%。能源價(jià)格上漲以后,能源成本所占比例逐步生物質(zhì)能源為燃料的熱能中心(也稱(chēng)能源中心、能源工增加。另一方面,木材原料在加工過(guò)程中必然有一部分廠(chǎng)、熱能工廠(chǎng))逐步發(fā)展完善,因其顯著(zhù)的節能和環(huán)不再適合加工利用,只能作為能源利用,例如中密度纖保功能而被廣泛采用。熱能中心除了在木材工業(yè)企業(yè)里維板生產(chǎn)中的樹(shù)皮、篩下來(lái)的碎屑、邊條、鋸末、砂光粉、作為熱能發(fā)生系統外,在一些林業(yè)發(fā)達國家還利用森工廢纖維、廢板坯等,這一部分木質(zhì)廢料大約占木材原料總剩余物進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn),滿(mǎn)足社會(huì )需求,取得了很好的環(huán)量的2%。這些木質(zhì)廢料性能各異,熱值約9780-18500保效益,在經(jīng)濟上也是成功的。采用綜合燃燒技術(shù)的熱kJ/kg之間,含水率變化也很大,從5%~100%。理論能中心在木材工業(yè)中應用前景十分廣闊,我們應該突破計算表明,如能充分利用這部分木質(zhì)廢料產(chǎn)生的熱能,基原有的思想禁區,硏究和開(kāi)發(fā)這一新的能源技術(shù)。在木本上可以滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程對熱能的需要。過(guò)去我國的工業(yè)能材工業(yè)料范圍內,高效利用木材原料,合理利源以化石能源為主生物質(zhì)能源發(fā)展較慢特別是木質(zhì)廢用木材中國煤化工的環(huán)保節能水平1熱CNMHG“圣象杯”獲獎?wù)魑倪x登熱能中心是以木材加工過(guò)程中產(chǎn)生的各種性能、形人透墮2007/12研究與探討狀的木質(zhì)廢料為燃料,采用層燃噴燃的組合燃燒方直接燃燒燃料供給系統:該系統可分為塊狀燃料供式,熱交換成蒸汽、熱水、高溫導熱油、潔凈高溫煙儲系統和粉狀廢料供儲系統。樹(shù)皮、碎木、板邊截頭氣等多種熱媒體的髙效熱能發(fā)生裝置,可以滿(mǎn)足木材加等塊狀廢料經(jīng)破碎機打碎以后運人料倉儲存,碎料尺寸工工藝中各工序對熱能的不同需求。般不要大于100mm×100mm,以免影響爐排和螺旋熱能中心與常規鍋爐的主要區別如下等輸送設備的正常運轉。破碎機的進(jìn)料口要設置金屬探測1)熱能中心可以利用各種性能、形態(tài)的木質(zhì)及生器,對破碎機的要求是動(dòng)力輸送扭矩要較大,以適合尺物質(zhì)或木材加工廠(chǎng)的廢棄物作為燃料,采用層燃+噴燃的寸變異較大的廢料的破碎。經(jīng)破碎的木質(zhì)廢料用運輸機組合燃燒方式,在下部層燃室的爐排上燃燒樹(shù)皮、邊條、廢械送入料倉,料倉下部有出料機構,根據燃燒系統的需板坯等塊狀廢料,在上部燃燒室噴燃砂光粉,爐排和爐膛要量將塊狀燃料輸送到加料斗內,進(jìn)λ燃燒系統燃燒的設計適合木質(zhì)廢料含水率變化大、燃燒時(shí)煙焰長(cháng)的特點(diǎn),砂光粉、鋸末等粉狀廢料由收塵系統搜集。為保持能燃燒各種形態(tài)的木廢料,并使燃燒過(guò)程充分均勻。廠(chǎng)區和車(chē)間內的環(huán)境衛生和安全生產(chǎn),采用嚴格可靠的2)熱能中心根據工藝過(guò)程對熱能的不同需求,可收塵系統,收集的粉塵送入料倉備用。料倉下的出料器以用不同的熱能利用方式選擇最合適的熱媒體來(lái)傳輸?？筛鶕t內的燃燒情況自動(dòng)調節粉狀木質(zhì)廢料的輸出量,如在中密度纖維板生產(chǎn)中,在磨漿和制膠工段所需的是噴入焚燒系統內燃燒。水蒸汽的熱量,則可以選擇用熱煙氣與水的熱交換獲得燃燒木質(zhì)廢料壓制顆粒的供給系統:產(chǎn)能稍小的熱水蒸汽;而熱壓所需的是低壓高溫的熱量,則可以選能中心,有時(shí)為了簡(jiǎn)化燃燒系統的結構,不設噴燃噴嘴。擇用熱煙氣與導熱油進(jìn)行熱交換而獲得高溫導熱油,免也有時(shí)因為燃料的尺寸形態(tài)無(wú)法噴燃,也不適合在爐排上除了汽化潛熱的損失而纖維干燥工段所需的熱空氣,則燃燒。由此先對廢料進(jìn)行壓塊處理,壓制成-定尺寸的木可直接利用高溫煙氣和新鮮空氣混合后,再經(jīng)過(guò)除塵后質(zhì)廢顆粒,再進(jìn)入塊狀燃料供儲系統。直接進(jìn)人干燥管道,不但可以省去煙氣和空氣的換熱過(guò)2)焚燒系統。程。而且干燥系統的出口排氣溫度比一般鍋爐煙囪的排焚燒系統通常由爐排、噴嘴、爐膛等部分組成,破煙溫度低100~-150℃,降低了排煙熱損失。還可以利用煙碎后的塊狀木質(zhì)廢料,經(jīng)加料斗進(jìn)入焚燒系統的爐排上燃氣的余熱生產(chǎn)熱水,用于釆瞹等生活用途。這一特點(diǎn)使燒。爐排是焚燒系統中的關(guān)鍵設備,大型的熱能中心主要熱能中心的熱效率大大提高,可達到95%。采用傾斜式往復爐排,而小型的熱能中心也有采用圓形燃3)經(jīng)過(guò)高溫除塵后的煙氣含塵量指標大大低于普燒床的。往復爐排片長(cháng)期在高溫條件下工作,爐排的有效通燃煤鍋爐的煙塵排放量,較易達到環(huán)保排放要求。冷卻對設備的安全可靠運行顯得尤其重要。為保證運行安熱能中心還可以處理人造板生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的少量全,鑄鐵材料的爐排必須采用水冷方式,而風(fēng)冷式爐排則廢水,如熱磨機螺旋壓榨部擠出的含多糖、單寧、木必須采用耐高溫合金鑄鋼爐排片。近年來(lái)國外生產(chǎn)的熱能質(zhì)素等熱水溶出物的廢水,制膠時(shí)產(chǎn)生的含甲醛的廢水中心絕大多數采用風(fēng)冷爐排我國進(jìn)口的熱能中心也幾乎等,可將這些廢水噴入燃燒室將污染物燒掉。當然,熱全部選用風(fēng)冷爐排。其主要原因是由于冷卻水帶走的大能中心處理污水,會(huì )降低燃燒溫度,也會(huì )影響熱能中心量熱量必須通過(guò)相關(guān)設備加以回收,使水冷系統復雜化的熱效率,但一般影響不超過(guò)10%。而且不可避免帶來(lái)熱損耗。爐排冷卻循環(huán)泵消耗不少電2熱能中心的主要組成部分能,甚至還需要配備應急電源系統。由于水冷爐排表面熱能中心主要由以下4部分組成:燃料供給系統、的溫度較低,燃燒高含水率的廢料時(shí)需要提髙一次風(fēng)的焚燒系統、換熱系統和控制系統。溫度才能正常燃燒,處理生產(chǎn)污水的能力也較低。而風(fēng)1)燃料供給系統。冷爐排的穩定運行主要靠高性能的耐熱鎳鉻鑄鋼來(lái)保證,熱能中心以木材加工產(chǎn)生的木質(zhì)廢料為燃料,供給可耐1100-1300℃的高溫,熱穩定性好,耐磨性能好,系統的作用是保證各種性能、形狀的木質(zhì)廢料穩定均衡并省去了冷卻水系統和應急電源系統。風(fēng)冷爐排還有一個(gè)地供給焚燒系統。燃料的供給系統也包括木質(zhì)廢料的收優(yōu)點(diǎn)是由于結構上的原因,比同樣面積的水冷爐排通氣隙集和儲運,因此這一工序也是減少木材加工廢棄物污面積中國煤化工約勻使爐膛內的飛染、消除火災隱患的重要環(huán)節,它又可以分為直接燃燒灰量CNMHG降低了煙氣的含塵燃料供給系統和燃燒木質(zhì)廢料壓制顆粒的供給系統。量。有些小型熱能中心使用的圓形燃燒床,靠新鮮的空氣20072中國人核9研究與探討來(lái)冷卻進(jìn)料螺旋和爐排,在突然失電的情況下要釆用措制系統,以滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)的要求。通常能源中心控制系統施防止過(guò)熱和反燒。要保證:(1)一次循環(huán)油溫的波動(dòng)值小于±2℃,二砂光粉等由專(zhuān)門(mén)的噴嘴裝置噴入爐膛內,在爐膛內次循環(huán)的油溫波動(dòng)值小于±1℃;(2)蒸汽壓力波動(dòng)懸浮燃燒,噴嘴沿圓周布置,在爐排上方的煙焰和二次風(fēng)值小于±0.02MPa;(3)實(shí)現煙氣的平衡,也就是正作用下產(chǎn)生強烈的擾動(dòng),從而使燃料和空氣充分混合徹常運行時(shí)所產(chǎn)生的煙氣最終全部用于干燥,由干燥系統底燃燒。為保證安全運行,設有火焰監測器和點(diǎn)火自動(dòng)保出口排放(正常情況下應急煙囪是不排煙的)。因此要護以及爐膛防爆門(mén)。求整個(gè)熱能中心系統能實(shí)現燃料輸送、爐排速度、一次3)換熱系統。風(fēng)量、二次風(fēng)量、導熱油溫度、蒸汽壓力、干燥用煙焚燒系統設有多個(gè)煙焰出口,分別向導熱油爐、蒸氣溫度的調節安全可靠的全自動(dòng)控制。汽鍋爐、熱煙氣混合室輸出高溫煙氣。多個(gè)煙氣通道上3熱能中心實(shí)現清潔生產(chǎn),環(huán)保性能優(yōu)異均設有調節裝置(煙道閥或變頻控制風(fēng)機等),可根據1)熱能中心有效收集和消化了加工過(guò)程中產(chǎn)生的木導熱油、蒸汽、煙氣的溫度和供熱量,調節控制各通質(zhì)廢料。道內的熱煙氣流量。若煙氣總量有余,可部分開(kāi)啟焚燒爐除了塊狀廢料以外,在各個(gè)工序上對產(chǎn)生的鋸末、砂上緊急排放煙道之門(mén)閥門(mén),瞬間將部分煙氣排空,同時(shí)燃光粉要進(jìn)行有效的收集和分離,是保護環(huán)境、治理污染的燒控制系統會(huì )自動(dòng)減少爐內的燃料供給量和助燃風(fēng)量。第一步。解決了木質(zhì)粉塵的污染,收集的粉塵及時(shí)焚燒處導熱油爐內的主要部件是金屬盤(pán)管,盤(pán)管經(jīng)卷制后理以免日積月累。另一種污染物是混有木材碎屑和木材水焊接成爐壁,高溫煙氣通過(guò)時(shí)加熱盤(pán)管中的導熱油。導解后溶出物的廢水,主要產(chǎn)生于木片水洗、木片蒸煮和熱熱油爐內還設有清灰裝置,使換熱表面不積灰、煙氣通磨螺旋壓榨部,用于干燥系統出口排放廢氣的洗滌,再進(jìn)道不堵灰。經(jīng)過(guò)自動(dòng)控制和調節、導熱油爐的出口油溫人污水處理系統。波動(dòng)度可控制在±2℃之內2)以木質(zhì)廢料為燃料大大減少了煙氣中的飛灰量蒸汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽,其壓力、溫度、水位均可自動(dòng)煙塵中產(chǎn)生的顆粒通常包括黑煙和飛灰兩部分,黑控制在安全的范圍內,供汽壓力和供汽量可通過(guò)調節煙氣量煙為未燃盡的炭粒,用煙氣的林格曼黑度來(lái)表示。由于熱來(lái)實(shí)現同樣,蒸汽鍋爐內需要有定期清灰裝置以保證高的能中心的爐膛設計和進(jìn)風(fēng)設計完全是針對木質(zhì)燃料的,避熱交換效率但熱能中心中的蒸汽鍋爐過(guò)載能力不大,必須免了不適當燃燒,使木質(zhì)燃料得到充分燃燒,降低了黑調節組織好有關(guān)設備的供汽時(shí)間和負荷,如錯開(kāi)設備啟動(dòng)度。飛灰主要是由燃料中所含的不可燃礦物質(zhì)微粒組成和用氣高峰時(shí)間。導熱油爐和蒸汽鍋爐排出的那部分有余熱煤的灰分主要有SiO2、Al2O3、Fe3O;、Ca0、MgO等的煙氣,分別通過(guò)多管除塵器后最終全部進(jìn)入姻氣混合室進(jìn)成分。我國二類(lèi)煙煤元素分析見(jiàn)表1。行混合,為調節溫度,需加入一部分新鮮空氣,使煙氣混合表1二類(lèi)煙煤元素分析指標%室出口溫度達到230-250℃。再經(jīng)多管除塵器除塵,一般C0Ns°灰分水分多管除塵器除塵效率可達到9%以上。潔凈煙氣由風(fēng)機送給38.546583.036.108619432489.0注:表中Adf—千燥無(wú)灰基;ar—收到基。纖維干燥機,通常干燥熱風(fēng)溫度控制在150-190℃。熱能中心的木質(zhì)廢料中往往含有少量硅酸鹽,砂光粉中含有磨料考慮到往復爐排燃燒方式對煤層的擾動(dòng)等因素,可微粒這些物質(zhì)在高溫條件下有可能產(chǎn)生玻璃化結殼現象,計算出往復爐排鍋爐燃燒二類(lèi)煙煤煙塵初始排放濃度可達積聚在盤(pán)管和爐膛表面,影響熱效率,必須注意控制焚燒如到3625-4833mgNm。而木質(zhì)燃料中所含的灰分遠遠內燃燒溫度,一般不超過(guò)850℃即可。同時(shí)熱能中心焚燒爐低于煙煤。表2為美國黃松木材元素分析指標2。表2黃松木材元素分析指標內需要設除塵裝置,定期吹灰除塵,防止煙塵積聚粘連?；曳諥4)自動(dòng)控制系統熱能源中心燃燒多種性能、形狀的木質(zhì)燃料,生產(chǎn)注:d一干基出的熱能有多種介質(zhì)傳輸,供應到多臺用熱設備,各臺用般木材灰分含量A為0.3%-0.8%,考慮到樹(shù)皮中熱設備的溫度、供熱量有不同的要求,而且是一個(gè)動(dòng)態(tài)的含有的中國煤化工慮往復爐排燃燒過(guò)程,因此對燃燒過(guò)程中的燃料量、風(fēng)量和煙氣的溫度、方式對CNMHG中懸浮狀態(tài)等因流量以及新鮮空氣的混入量的控制,需要一個(gè)較復雜的控素,可計算出在能源工廠(chǎng)中燃燒木材煙塵初始排放為10中國人板20072研究與探討346mg/Nm3,遠遠低于燃煤鍋爐煙塵初始排放濃度。生產(chǎn)所需的熱能。我國多家采用進(jìn)口熱能中心或國產(chǎn)熱再經(jīng)過(guò)多管除塵器處理煙氣(效率設為90%),煙塵能中心的中密度纖維板企業(yè)已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。有的企排放量為346mg/Nm3,低于國家鍋爐大氣污染物排放業(yè)起初擔心廢料不夠充足,以柴油或天然氣作為補充燃標準規定的要求(80mg/Nm3)料,事實(shí)上很少應用。需要指出的是關(guān)于補充燃料,利3)以木質(zhì)廢料為燃料也降低了二氧化硫的排放量。用熱煙氣直接作為干燥氣體的工廠(chǎng)不宜采用含硫的煤作為煙氣中的二氧化硫來(lái)源于燃料中所含的硫。一般煤補充燃料,因為如果煙氣中含有SO2,由于SO2是酸性炭的含硫量為0.5%-2%,而木材的元素分析表明木材的物質(zhì),它和水蒸汽結合成酸可能引起脲醛膠提前固化含硫量極低,據精確測定長(cháng)白山落葉松天然林木材含影響產(chǎn)品質(zhì)量。如果確定需要補充燃料,以購入木質(zhì)廢硫為137.5μg,占001375%;中林三北1“楊木材含硫料和農作物秸稈作為補充燃料為好。為148.3μgg,占0.0148%,幾乎是煤炭含硫量的1%。人造板生產(chǎn)企業(yè)使用具有高效除塵、清潔環(huán)保的熱因此木材廢料作為燃料,其生成的煙氣中含有SO2含量也能中心,可以大大節省木材加工企業(yè)的能源成本,經(jīng)濟是極低的。關(guān)于氮氧化合物(NOx),在燃燒溫度不高時(shí),上的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的。特別是在能源價(jià)格上漲以后,燃料中的固定氮生成燃料型的氮氧化合物,而在高溫條件意義就更加重大。同時(shí)采用熱能中心實(shí)現淸潔生產(chǎn)保護下是大氣中的氮被氧化成氮氧化合物稱(chēng)為熱型氮氧化合環(huán)境的效果也是明顯的,因此熱能中心在木材加工業(yè)中物。從木材中含有的元素含量來(lái)分析,木材中的含氮量極的應用前景是十分廣闊的。盡管進(jìn)口熱能中心價(jià)格昂低,生成的氮氧化合物極少。值得注意的是:如木材廢料貴,但從長(cháng)遠節能效果考慮,目前在新建中密度纖維板中含有廢板坯、板邊條等已施膠的木材原料,由于膠中的廠(chǎng)時(shí),選用熱能中心已成為共識。我國還有許多已建成含氮量,在燃燒時(shí)會(huì )生成燃料型的氮氧化合物。在設計時(shí)的中纖板和刨花板企業(yè)需要技術(shù)改造,許多中小型的木必須考慮這個(gè)因素。材加工企業(yè)也同樣可以選擇中小型的熱能中心。研究開(kāi)4熱能中心在我國木材工業(yè)中的應用前景發(fā)適合我國國情和企業(yè)生產(chǎn)規模的熱能中心是有很好市場(chǎng)木材加工廠(chǎng)可提供的木質(zhì)廢料與木材加工廠(chǎng)的加工前景的項目,國家環(huán)保部門(mén)和能源部門(mén)以及林業(yè)產(chǎn)業(yè)部工藝、木材原料質(zhì)量、等級有關(guān)。一般估算中密度纖門(mén)應該給予高度重視。維板生產(chǎn)時(shí)采用對小徑木、枝椏材、速生材剝皮的工藝參考文獻則大約產(chǎn)生2%的木質(zhì)廢料,這些廢料已不適合再加工]洪向道,鍋爐房實(shí)用手冊M]北京機械工業(yè)出版社利用,可以作為能源利用。由于采用綜合燃燒技術(shù),采凹2王澤強、熱能工廠(chǎng)的環(huán)保指標及其應用前景分析U]用多種熱介質(zhì)傳送熱能等措施,熱能中心的熱效率可高業(yè),2003,(6)31-33達90%,而一般的燃煤蒸汽鍋爐僅70%。所以利用木材3鮑甫成,江澤慧,中國主要人工林樹(shù)種木材性質(zhì)M.中國林加工企業(yè)自身產(chǎn)生的木質(zhì)廢料產(chǎn)生的熱能可基本滿(mǎn)足企業(yè)業(yè)出版社,1998(責任編輯:關(guān)紹嫻)二手人造軛設備轉讓現貨供應以下人造板設備:年產(chǎn)15萬(wàn)m3、3萬(wàn)m、5萬(wàn)m中纖板成套設備;年產(chǎn)05萬(wàn)-3萬(wàn)m3刨花板成套設備;1200t貼面板設備一套;216、218削片機;466、468刨片機;轉子式刨花干燥機、輥筒干燥機、熱氣流干燥機;9B、9D熱磨機各一臺;改造過(guò)加大420kW電機的9D熱磨機一臺;上海產(chǎn)6B大蒸缸熱磨機一臺;熱壓機四層、七層、十層、十五層各一臺;四砂架、兩砂機砂光機各一臺。各種預壓機、涼板機、鋸邊機、橫截鋸。收購調換各種人造板設備,以舊換新!聯(lián)系人中國煤化工363997電話(huà)CNMHG8-4867379◆心心冷心心心令心心心心心心心令心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心心200712中國人透板11