环保节能的热能中心

少研究与探讨环保节能的热能中地(中国林科院木材工业研究所,北京100091)摘要:以木材加工厂木质废料为燃料的热能中心,是一种先进的热能发生系统,可以适合燃烧各种性能、形状的木质废料,利用多种热媒体传输热量,自动控制程度髙,高效节能,环保性能优异,应该受到我国木材工业界的重视关键词:木质废料;能源利用;热能中心;节能;环保中图分类号:TK019文献标志码:B文章编号: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由于能源供应紧缺以及木材工业生产规模的扩大,料能源没有得到重视。由于没有专门的合适的热能发生木材工业的节能问题更加突显出来。在科学发展观的指装置,只是用了一部分木质废料采用原有的燃煤锅炉勉导下,中央提出“十一五”期间万元GDP能耗比“十强燃烧,燃烧不充分,不均匀,木质废料的热潜能没五”末期减少20%的约東性目标,对木材工业生产过有得到充分有效的利用,同时也造成了环境污染。还有程中的环保和节能有了新的目标和要求。按照我国木材一些不适合普通锅炉燃烧的木质废料积存下来,雨季时工业平均能耗水平估算,一个年产10万m3的中密度纤腐烂变质,天晴时随风漫天飞扬,影响周围环境,并维板厂,年耗煤大约3万t,热能消耗成本约占生产成且也是火灾隐患。近20年来国外以木材加工废料和其他本的15%。能源价格上涨以后,能源成本所占比例逐步生物质能源为燃料的热能中心(也称能源中心、能源工增加。另一方面,木材原料在加工过程中必然有一部分厂、热能工厂)逐步发展完善,因其显著的节能和环不再适合加工利用,只能作为能源利用,例如中密度纤保功能而被广泛采用。热能中心除了在木材工业企业里维板生产中的树皮、筛下来的碎屑、边条、锯末、砂光粉、作为热能发生系统外,在一些林业发达国家还利用森工废纤维、废板坯等,这一部分木质废料大约占木材原料总剩余物进行热电联产,满足社会需求,取得了很好的环量的2%。这些木质废料性能各异,热值约9780-18500保效益,在经济上也是成功的。采用综合燃烧技术的热kJ/kg之间,含水率变化也很大,从5%~100%。理论能中心在木材工业中应用前景十分广阔,我们应该突破计算表明,如能充分利用这部分木质废料产生的热能,基原有的思想禁区,硏究和开发这一新的能源技术。在木本上可以满足生产过程对热能的需要。过去我国的工业能材工业料范围内,高效利用木材原料,合理利源以化石能源为主生物质能源发展较慢特别是木质废用木材中国煤化工的环保节能水平1热CNMHG“圣象杯”获奖征文选登热能中心是以木材加工过程中产生的各种性能、形人透堕2007/12研究与探讨状的木质废料为燃料,采用层燃喷燃的组合燃烧方直接燃烧燃料供给系统:该系统可分为块状燃料供式,热交换成蒸汽、热水、高温导热油、洁净高温烟储系统和粉状废料供储系统。树皮、碎木、板边截头气等多种热媒体的髙效热能发生装置,可以满足木材加等块状废料经破碎机打碎以后运人料仓储存,碎料尺寸工工艺中各工序对热能的不同需求。般不要大于100mm×100mm,以免影响炉排和螺旋热能中心与常规锅炉的主要区别如下等输送设备的正常运转。破碎机的进料口要设置金属探测1)热能中心可以利用各种性能、形态的木质及生器,对破碎机的要求是动力输送扭矩要较大,以适合尺物质或木材加工厂的废弃物作为燃料,采用层燃+喷燃的寸变异较大的废料的破碎。经破碎的木质废料用运输机组合燃烧方式,在下部层燃室的炉排上燃烧树皮、边条、废械送入料仓,料仓下部有出料机构,根据燃烧系统的需板坯等块状废料,在上部燃烧室喷燃砂光粉,炉排和炉膛要量将块状燃料输送到加料斗内,进λ燃烧系统燃烧的设计适合木质废料含水率变化大、燃烧时烟焰长的特点,砂光粉、锯末等粉状废料由收尘系统搜集。为保持能燃烧各种形态的木废料,并使燃烧过程充分均匀。厂区和车间内的环境卫生和安全生产,采用严格可靠的2)热能中心根据工艺过程对热能的不同需求,可收尘系统,收集的粉尘送入料仓备用。料仓下的出料器以用不同的热能利用方式选择最合适的热媒体来传输。可根据炉内的燃烧情况自动调节粉状木质废料的输出量,如在中密度纤维板生产中,在磨浆和制胶工段所需的是喷入焚烧系统内燃烧。水蒸汽的热量,则可以选择用热烟气与水的热交换获得燃烧木质废料压制颗粒的供给系统:产能稍小的热水蒸汽;而热压所需的是低压高温的热量,则可以选能中心,有时为了简化燃烧系统的结构,不设喷燃喷嘴。择用热烟气与导热油进行热交换而获得高温导热油,免也有时因为燃料的尺寸形态无法喷燃,也不适合在炉排上除了汽化潜热的损失而纤维干燥工段所需的热空气,则燃烧。由此先对废料进行压块处理,压制成-定尺寸的木可直接利用高温烟气和新鲜空气混合后,再经过除尘后质废颗粒,再进入块状燃料供储系统。直接进人干燥管道,不但可以省去烟气和空气的换热过2)焚烧系统。程。而且干燥系统的出口排气温度比一般锅炉烟囱的排焚烧系统通常由炉排、喷嘴、炉膛等部分组成,破烟温度低100~-150℃,降低了排烟热损失。还可以利用烟碎后的块状木质废料,经加料斗进入焚烧系统的炉排上燃气的余热生产热水,用于釆瞹等生活用途。这一特点使烧。炉排是焚烧系统中的关键设备,大型的热能中心主要热能中心的热效率大大提高,可达到95%。采用倾斜式往复炉排,而小型的热能中心也有采用圓形燃3)经过高温除尘后的烟气含尘量指标大大低于普烧床的。往复炉排片长期在高温条件下工作,炉排的有效通燃煤锅炉的烟尘排放量,较易达到环保排放要求。冷却对设备的安全可靠运行显得尤其重要。为保证运行安热能中心还可以处理人造板生产过程中产生的少量全,铸铁材料的炉排必须采用水冷方式,而风冷式炉排则废水,如热磨机螺旋压榨部挤出的含多糖、单宁、木必须采用耐高温合金铸钢炉排片。近年来国外生产的热能质素等热水溶出物的废水,制胶时产生的含甲醛的废水中心绝大多数采用风冷炉排我国进口的热能中心也几乎等,可将这些废水喷入燃烧室将污染物烧掉。当然,热全部选用风冷炉排。其主要原因是由于冷却水带走的大能中心处理污水,会降低燃烧温度,也会影响热能中心量热量必须通过相关设备加以回收,使水冷系统复杂化的热效率,但一般影响不超过10%。而且不可避免带来热损耗。炉排冷却循环泵消耗不少电2热能中心的主要组成部分能,甚至还需要配备应急电源系统。由于水冷炉排表面热能中心主要由以下4部分组成:燃料供给系统、的温度较低,燃烧高含水率的废料时需要提髙一次风的焚烧系统、换热系统和控制系统。温度才能正常燃烧,处理生产污水的能力也较低。而风1)燃料供给系统。冷炉排的稳定运行主要靠高性能的耐热镍铬铸钢来保证,热能中心以木材加工产生的木质废料为燃料,供给可耐1100-1300℃的高温,热稳定性好,耐磨性能好,系统的作用是保证各种性能、形状的木质废料稳定均衡并省去了冷却水系统和应急电源系统。风冷炉排还有一个地供给焚烧系统。燃料的供给系统也包括木质废料的收优点是由于结构上的原因,比同样面积的水冷炉排通气隙集和储运,因此这一工序也是减少木材加工废弃物污面积中国煤化工约匀使炉膛内的飞染、消除火灾隐患的重要环节,它又可以分为直接燃烧灰量CNMHG降低了烟气的含尘燃料供给系统和燃烧木质废料压制颗粒的供给系统。量。有些小型热能中心使用的圆形燃烧床,靠新鲜的空气20072中国人核9研究与探讨来冷却进料螺旋和炉排,在突然失电的情况下要釆用措制系统,以满足生产线的要求。通常能源中心控制系统施防止过热和反烧。要保证:(1)一次循环油温的波动值小于±2℃,二砂光粉等由专门的喷嘴装置喷入炉膛内,在炉膛内次循环的油温波动值小于±1℃;(2)蒸汽压力波动悬浮燃烧,喷嘴沿圆周布置,在炉排上方的烟焰和二次风值小于±0.02MPa;(3)实现烟气的平衡,也就是正作用下产生强烈的扰动,从而使燃料和空气充分混合彻常运行时所产生的烟气最终全部用于干燥,由干燥系统底燃烧。为保证安全运行,设有火焰监测器和点火自动保出口排放(正常情况下应急烟囱是不排烟的)。因此要护以及炉膛防爆门。求整个热能中心系统能实现燃料输送、炉排速度、一次3)换热系统。风量、二次风量、导热油温度、蒸汽压力、干燥用烟焚烧系统设有多个烟焰出口,分别向导热油炉、蒸气温度的调节安全可靠的全自动控制。汽锅炉、热烟气混合室输出高温烟气。多个烟气通道上3热能中心实现清洁生产,环保性能优异均设有调节装置(烟道阀或变频控制风机等),可根据1)热能中心有效收集和消化了加工过程中产生的木导热油、蒸汽、烟气的温度和供热量,调节控制各通质废料。道内的热烟气流量。若烟气总量有余,可部分开启焚烧炉除了块状废料以外,在各个工序上对产生的锯末、砂上紧急排放烟道之门阀门,瞬间将部分烟气排空,同时燃光粉要进行有效的收集和分离,是保护环境、治理污染的烧控制系统会自动减少炉内的燃料供给量和助燃风量。第一步。解决了木质粉尘的污染,收集的粉尘及时焚烧处导热油炉内的主要部件是金属盘管,盘管经卷制后理以免日积月累。另一种污染物是混有木材碎屑和木材水焊接成炉壁,高温烟气通过时加热盘管中的导热油。导解后溶出物的废水,主要产生于木片水洗、木片蒸煮和热热油炉内还设有清灰装置,使换热表面不积灰、烟气通磨螺旋压榨部,用于干燥系统出口排放废气的洗涤,再进道不堵灰。经过自动控制和调节、导热油炉的出口油温人污水处理系统。波动度可控制在±2℃之内2)以木质废料为燃料大大减少了烟气中的飞灰量蒸汽锅炉产生蒸汽,其压力、温度、水位均可自动烟尘中产生的颗粒通常包括黑烟和飞灰两部分,黑控制在安全的范围内,供汽压力和供汽量可通过调节烟气量烟为未燃尽的炭粒,用烟气的林格曼黑度来表示。由于热来实现同样,蒸汽锅炉内需要有定期清灰装置以保证高的能中心的炉膛设计和进风设计完全是针对木质燃料的,避热交换效率但热能中心中的蒸汽锅炉过载能力不大,必须免了不适当燃烧,使木质燃料得到充分燃烧,降低了黑调节组织好有关设备的供汽时间和负荷,如错开设备启动度。飞灰主要是由燃料中所含的不可燃矿物质微粒组成和用气高峰时间。导热油炉和蒸汽锅炉排出的那部分有余热煤的灰分主要有SiO2、Al2O3、Fe3O;、Ca0、MgO等的烟气,分别通过多管除尘器后最终全部进入姻气混合室进成分。我国二类烟煤元素分析见表1。行混合,为调节温度,需加入一部分新鲜空气,使烟气混合表1二类烟煤元素分析指标%室出口温度达到230-250℃。再经多管除尘器除尘,一般C0Ns°灰分水分多管除尘器除尘效率可达到9%以上。洁净烟气由风机送给38.546583.036.108619432489.0注:表中Adf—千燥无灰基;ar—收到基。纤维干燥机,通常干燥热风温度控制在150-190℃。热能中心的木质废料中往往含有少量硅酸盐,砂光粉中含有磨料考虑到往复炉排燃烧方式对煤层的扰动等因素,可微粒这些物质在高温条件下有可能产生玻璃化结壳现象,计算出往复炉排锅炉燃烧二类烟煤烟尘初始排放浓度可达积聚在盘管和炉膛表面,影响热效率,必须注意控制焚烧如到3625-4833mgNm。而木质燃料中所含的灰分远远内燃烧温度,一般不超过850℃即可。同时热能中心焚烧炉低于烟煤。表2为美国黄松木材元素分析指标2。表2黄松木材元素分析指标内需要设除尘装置,定期吹灰除尘,防止烟尘积聚粘连。灰分A4)自动控制系统热能源中心燃烧多种性能、形状的木质燃料,生产注:d一干基出的热能有多种介质传输,供应到多台用热设备,各台用般木材灰分含量A为0.3%-0.8%,考虑到树皮中热设备的温度、供热量有不同的要求,而且是一个动态的含有的中国煤化工虑往复炉排燃烧过程,因此对燃烧过程中的燃料量、风量和烟气的温度、方式对CNMHG中悬浮状态等因流量以及新鲜空气的混入量的控制,需要一个较复杂的控素,可计算出在能源工厂中燃烧木材烟尘初始排放为10中国人板20072研究与探讨346mg/Nm3,远远低于燃煤锅炉烟尘初始排放浓度。生产所需的热能。我国多家采用进口热能中心或国产热再经过多管除尘器处理烟气(效率设为90%),烟尘能中心的中密度纤维板企业已经做到了这一点。有的企排放量为346mg/Nm3,低于国家锅炉大气污染物排放业起初担心废料不够充足,以柴油或天然气作为补充燃标准规定的要求(80mg/Nm3)料,事实上很少应用。需要指出的是关于补充燃料,利3)以木质废料为燃料也降低了二氧化硫的排放量。用热烟气直接作为干燥气体的工厂不宜采用含硫的煤作为烟气中的二氧化硫来源于燃料中所含的硫。一般煤补充燃料,因为如果烟气中含有SO2,由于SO2是酸性炭的含硫量为0.5%-2%,而木材的元素分析表明木材的物质,它和水蒸汽结合成酸可能引起脲醛胶提前固化含硫量极低,据精确测定长白山落叶松天然林木材含影响产品质量。如果确定需要补充燃料,以购入木质废硫为137.5μg,占001375%;中林三北1“杨木材含硫料和农作物秸秆作为补充燃料为好。为148.3μgg,占0.0148%,几乎是煤炭含硫量的1%。人造板生产企业使用具有高效除尘、清洁环保的热因此木材废料作为燃料,其生成的烟气中含有SO2含量也能中心,可以大大节省木材加工企业的能源成本,经济是极低的。关于氮氧化合物(NOx),在燃烧温度不高时,上的优点是十分明显的。特别是在能源价格上涨以后,燃料中的固定氮生成燃料型的氮氧化合物,而在高温条件意义就更加重大。同时采用热能中心实现淸洁生产保护下是大气中的氮被氧化成氮氧化合物称为热型氮氧化合环境的效果也是明显的,因此热能中心在木材加工业中物。从木材中含有的元素含量来分析,木材中的含氮量极的应用前景是十分广阔的。尽管进口热能中心价格昂低,生成的氮氧化合物极少。值得注意的是:如木材废料贵,但从长远节能效果考虑,目前在新建中密度纤维板中含有废板坯、板边条等已施胶的木材原料,由于胶中的厂时,选用热能中心已成为共识。我国还有许多已建成含氮量,在燃烧时会生成燃料型的氮氧化合物。在设计时的中纤板和刨花板企业需要技术改造,许多中小型的木必须考虑这个因素。材加工企业也同样可以选择中小型的热能中心。研究开4热能中心在我国木材工业中的应用前景发适合我国国情和企业生产规模的热能中心是有很好市场木材加工厂可提供的木质废料与木材加工厂的加工前景的项目,国家环保部门和能源部门以及林业产业部工艺、木材原料质量、等级有关。一般估算中密度纤门应该给予高度重视。维板生产时采用对小径木、枝桠材、速生材剥皮的工艺参考文献则大约产生2%的木质废料,这些废料已不适合再加工]洪向道,锅炉房实用手册M]北京机械工业出版社利用,可以作为能源利用。由于采用综合燃烧技术,采凹2王泽强、热能工厂的环保指标及其应用前景分析U]用多种热介质传送热能等措施,热能中心的热效率可高业,2003,(6)31-33达90%,而一般的燃煤蒸汽锅炉仅70%。所以利用木材3鲍甫成,江泽慧,中国主要人工林树种木材性质M.中国林加工企业自身产生的木质废料产生的热能可基本满足企业业出版社,1998(责任编辑:关绍娴)二手人造軛设备转让现货供应以下人造板设备:年产15万m3、3万m、5万m中纤板成套设备;年产05万-3万m3刨花板成套设备;1200t贴面板设备一套;216、218削片机;466、468刨片机;转子式刨花干燥机、辊筒干燥机、热气流干燥机;9B、9D热磨机各一台;改造过加大420kW电机的9D热磨机一台;上海产6B大蒸缸热磨机一台;热压机四层、七层、十层、十五层各一台;四砂架、两砂机砂光机各一台。各种预压机、凉板机、锯边机、横截锯。收购调换各种人造板设备,以旧换新!联系人中国煤化工363997电话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中国人透板11