能夠節(jié)煤和消煙的燃煤裝置
——CAO型燃煤裝置的消煙節(jié)能原理及應(yīng)用效果分析
賈河金
（太原工具廠研究所?太原?030009）
摘 要
介紹一種改變傳統(tǒng)加煤方法的燃煤裝置——CAO型消煙節(jié)能燃煤器。本裝置采用連續(xù)自動地將煤由下向上送進燃煤器，經(jīng)過科學(xué)合理的燃燒達到節(jié)煤和排放達標(biāo)的雙重目標(biāo)。本文還列舉了生產(chǎn)實例說明其具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
關(guān)鍵詞：下加煤、燃煤器、節(jié)煤、環(huán)保、生產(chǎn)實例
一、概述
CAO型消煙節(jié)能燃煤機是由太原科迪環(huán)保設(shè)備技術(shù)有限公司自行研究開發(fā)的一種新型燃煤裝置，該裝置改變了傳統(tǒng)的加煤方式，采用連續(xù)自動下加煤的方法把煤送進一個特殊的燃煤器。使煤在由下向上逐漸進入爐膛的過程中，經(jīng)過予熱、干燥、干餾、揮發(fā)分燃燒、固定炭燃燒及灰熔融等物理化學(xué)反應(yīng)過程，使煤得到了充分完全的燃燒。采用這種燃燒方法不僅爐膛內(nèi)燃燒溫度高，節(jié)煤25~35%，而且排放的煙道氣林格曼黑度可達一級，粉塵含量也可達到國家環(huán)保排放二級標(biāo)準(zhǔn)。
為了適應(yīng)不同用戶的要求，該裝置設(shè)置了自動控制連續(xù)加煤和手動加煤兩種加煤方式。它結(jié)構(gòu)緊湊改造施工方便造價較低，一般情況下經(jīng)過技術(shù)改造的窯爐投產(chǎn)后3~6個月即可用節(jié)煤費收回技術(shù)改造的全部投資。這種經(jīng)濟實用的技術(shù)，不僅節(jié)煤效果顯著而且能環(huán)保達標(biāo)排放，被國家環(huán)保局認(rèn)定為《最佳實用技術(shù)推廣計劃項目》還頒發(fā)了《環(huán)境保護科技成果》證書，并獲得了國家專利。
二、原理
CAO型燃煤器是一個空心的圓盤鑄造件，下部是圓形進煤孔，圓盤內(nèi)側(cè)有不同方向、不同高度、不同大小的空氣噴入孔。燃煤器的結(jié)構(gòu)和燃燒過程:煤由燃煤器中間的圓孔自下而上地推進爐內(nèi)進入A區(qū)，由于鑄鐵爐盤的導(dǎo)熱和上部燃燒層的輻射熱，水分開始蒸發(fā)。煤被推向B區(qū)時，隨著溫度的升高，煙煤有機質(zhì)開始分解，揮發(fā)分大量逸出，由于B區(qū)已有空氣吹進，揮發(fā)分隨時被空氣帶到上部高溫區(qū)燃燒，這時只剩下固定炭和灰分被推進C區(qū)。C區(qū)是空氣集中溫度較高的固定炭燃燒區(qū)，配有一定數(shù)量和方向的二次空氣，以確保固定炭充分燃燒，且使煤中不可燃組分在高溫下燒成熔融態(tài)的爐渣，被下面炭層推向爐盤最上層的D區(qū)。隨著燃燒過程的持續(xù)進行，下面炭層不斷上推，這些熔態(tài)爐渣在E區(qū)散去熱量成為固體，由人工定期勾出。
爐膛內(nèi)溫度最高的部位是燃燒著的炭層表面。細煤粉燃燒后的小灰粒及未燃燒的細煤末在隨氣流穿過煤層到達表層高溫區(qū)時，隨即被高溫的熔融態(tài)爐渣所粘附，而不被煙道氣帶入大氣，從而起到了燃燒過程自身除塵作用。由于采用了爐下連續(xù)封閉加煤，用不著經(jīng)常打開爐門，避免了向爐膛直接加進冷煤并帶進大量冷空氣而引起的爐膛溫度波動，爐膛內(nèi)始終保持著高溫下的平穩(wěn)。
整個燃燒過程加煤是均勻的、連續(xù)的，自下而上的。煤層被逐漸加熱、干餾、燃燒成為灰燼。進入煤層的空氣是按一定的比例和方向均勻的向爐膛內(nèi)噴入。干餾出的揮發(fā)分及煤中的水分與高溫層反應(yīng)生成的煤氣被爐盤上部噴出的二次空氣所燃燒。故此不僅可使燃燒組分得到了有效利用，提高了爐膛溫度，而且揮發(fā)分中一切有害氣體經(jīng)過充分燃燒不再有黑煙外排，成功地實現(xiàn)了連續(xù)上燃式層狀燃燒。[1]
三、效果
近年來由于國家對節(jié)能和環(huán)保工作的重視，該裝置在一些高能耗，高污染的中小企業(yè)得到了成功應(yīng)用獲得了良好的效果。
太原某工具廠對該廠一臺鍛造爐和三臺悶罐式退火爐進行了技術(shù)改造，從96年改造后使用至今滿足了生產(chǎn)工藝要求的溫度，節(jié)能和環(huán)保方面也收到了明顯的效果。太原市環(huán)保局為此召開了現(xiàn)場會，其改造前后的對比情況如表1[2]。
表1 鍛造爐，悶罐式退火爐改造效果表
項目 名稱 價格元/噸 加熱1噸鋼坯成本 環(huán)保指標(biāo) 節(jié)煤率
用煤量，T 成本，元 林格曼黑度 粉塵，mg/m3
鍛造爐 改造前 大同塊煤 220 3 660 超標(biāo) 3345 0
改造后 山西瘦煤 120 2.1 252 ＜1級 76 30%
退火爐 改造前 大同塊煤 220 2.2 484 超標(biāo) 3552 0
改造后 山西瘦煤 120 1.4 168 ＜1級 85 36%
太原某金屬制品廠鋼筋撥絲退火爐，將原有的三個爐口全部進行改造并將原來的加熱鋼絲數(shù)量由8根擴大為16根，投產(chǎn)后效果很好。詳情如表2。[3]
表2 鋼筋拔絲退火爐改造效果表
項目名稱 加熱室
溫度℃ 加熱線
溫度℃ 加熱數(shù)量根 生產(chǎn)能力
噸/年 燒煤量
噸/天 耗煤量
噸/噸 節(jié)煤率% 環(huán)保指標(biāo)
粉塵濃度mg/m3 林格曼黑度
改造前 800~1160 900~940 8 1200 1.83 0.549 0 超標(biāo) 超標(biāo)
改造后 800~1160 900~940 16 2500 1.6 0.24 56% 145.21 一級
由太原環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計院和太原煤炭氣化總公司科協(xié)合作采用該技術(shù)，針對耐火磚行業(yè)的爐窯，對太原某耐火磚廠的耐火磚倒焰窯的六個火口進行了技術(shù)改造收到了較好的效果，得到了山西省科委的重視和支持，組織專家對此進行了認(rèn)真的評議并通過了山西省科委的技術(shù)鑒定。改造的效果如表3[4]。
表3 耐火磚倒焰窯技術(shù)改造效果表
項目 工 藝 環(huán) 保
爐溫（℃） 耗煤量（T/窯） 耗電量（KWh/窯） 燒制用時（h/窯） 用工
（人/窯） 成品率（%） 窯利用率（次/年） 煙塵濃度（mg/Nm3） 林格曼黑度（級）
原狀 1350 28 0 108-116 1 90% 40-42 1039.71 5
改造后 1350 20.5 586.5 82 2 90% 46-48 113.28 1
對比 相同 -23.08% +586.5 -(16-24) +6 相同 +（7-8） 達標(biāo) 達標(biāo)
今年5月對山西省某金屬鎂廠的鎂合金爐進行了技術(shù)改造，不僅縮短了每鍋鎂合金的熔煉時間提高了生產(chǎn)率，與原來相比節(jié)煤率高達49%。每臺爐全年可節(jié)煤410噸，以每噸煤260元計算可節(jié)約資金10.7萬元。由于效果顯著該廠已將現(xiàn)有的19臺精煉爐和鎂合金爐全部改造完畢。改造效果如表4。[5]
表4 鎂合金爐技術(shù)改造效果表
項目 每鍋時間（小時） 每鍋耗煤（kg） 日產(chǎn)鎂合金（噸） 噸鎂合金耗煤（kg） 節(jié)煤率% 環(huán)保效果
（目測）
改造前 10.8 585 2.05 650 加煤冒黑煙
改造后 6 300 3.6 330 49 加煤不冒煙
由于該裝置投資小回收資金快又有很好的節(jié)煤和環(huán)保效果受到廣大用戶的歡迎。我公司先后在山西、北京、內(nèi)蒙、河北、湖南、湖北、遼寧、重慶等地五十余家工廠使用。例如湖北省黃石市某鑄軋廠用4套本裝置取代了原有一套龐大的煤氣發(fā)生爐裝置節(jié)省了大量的水、煤、電費用和設(shè)備維修費，大幅度地降低了生產(chǎn)成本。近來，山西某金屬鎂廠采用本裝置對金屬鎂還原爐進行了技術(shù)改造，把傳統(tǒng)的每臺爐4個火口改為兩個火口，不僅滿足了生產(chǎn)工藝要求的溫度簡化了施工，每臺爐每天節(jié)煤1~1.5噸。
四、前景
我國煤炭產(chǎn)量居世界之首，全國約70%的能源來于煤炭，其中電力、機械、冶金、化工、建材、耐火材料及輕工陶瓷等行業(yè)是用煤大戶�；谶@一能源結(jié)構(gòu)決定了我國的大氣污染主要是煤煙型污染，它嚴(yán)重的影響著國家經(jīng)濟建設(shè)和人們的身心健康。
煤煙型大氣污染主要來自工業(yè)爐窯和工業(yè)鍋爐，特別是中小型企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。因為傳統(tǒng)的爐蓖子上加煤燃燒方法是一種簡捷通用的燒煤方法，所以這種浪費能源嚴(yán)重污染的燒煤方法比比皆是。[6]
在當(dāng)前我國能源緊缺，倡導(dǎo)建立節(jié)約型社會大力開展節(jié)約能源保護環(huán)境構(gòu)建文明社會的形勢下，采用消煙節(jié)能燃煤裝置或利用其科學(xué)的燃煤機理對現(xiàn)有的窯爐及其他直接燒煤的設(shè)施進行技術(shù)改造是十分必要的，它必將取得十分可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，對我國構(gòu)建節(jié)約型社會創(chuàng)建文明的生存環(huán)境有著重大的現(xiàn)實意義。
參 考 資 料
[1] 曹玉登。介紹一種工業(yè)窯爐改造的新方法，—CAO型燃煤器，《煤炭科學(xué)技術(shù)》1996（6）16。
[2] 閆光成等。應(yīng)用CAO型消煙節(jié)能燃煤裝置對鍛造爐和退火爐進行改造《節(jié)能與環(huán)�！�2005（2）44。
[3] 郜書靈等。應(yīng)用CAO型燃煤器改造退火爐的實踐與分析《山西能源與節(jié)能》1998（2）30。
[4] 張秀梅等。倒焰窯治理的實踐與分析《環(huán)境工程》2000（4）35。
[5] 賈河金。采用節(jié)能燃煤器對鎂合金爐進行改造的試驗報告2005.5.4~5.7。
[6] 傅志華等。燃煤倒焰窯的消煙研究《工業(yè)爐》1996（2）13。
第一作者介紹：曹玉登1938年出生，畢業(yè)于太原業(yè)余化工學(xué)院，高級工程師，長期從事化工，煤化工的管理與科研工作。研究開發(fā)的CAO型消煙節(jié)能燃煤器消煙節(jié)煤效果顯著，獲國家環(huán)保局科技成果證書，最佳實用技術(shù)推廣計劃項目并獲國家專利。著有：《小焦?fàn)t煉焦》、《煤制活性炭及污染防治》等專著并在國家級刊物發(fā)表多篇論文。 |
