專利名稱：富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置的制作方法
技術領域：
富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置技術領域[0001 ] 本實用新型是關于一種用于燃煤鍋爐的節(jié)能裝置。
技術背景[0002]隨著我國經濟建設的高速增長，多能源的需求和消耗亦達到10%的增長速度。據(jù)統(tǒng)計，進入2010年，我國僅煤炭的需求接近30億噸，其中60%以上的煤炭被火力發(fā)電廠所消耗。我國現(xiàn)在燃煤的火電廠一年的發(fā)電量大約是2萬億度，每度電比發(fā)達國家多消耗50 克煤，一年就多消耗煤炭1億噸，按每噸600元計算即600億元人民幣；如果我們的煤耗減低1克/KWH，全國相當于節(jié)約沈0萬噸標準煤，這相當于我們國家一個特大型煤礦一年的煤炭產量。因此，針對我國火電行業(yè)燃煤粉鍋爐，開發(fā)出新型的節(jié)煤技術，意義十分重大。[0003]目前，國內各種不同類型的節(jié)煤劑產品，多數(shù)是以固體為主，少數(shù)是液體節(jié)煤劑。 這些產品主要用于小型的燃煤鍋爐，而且節(jié)煤的使用方式是人工方式將固體節(jié)煤劑與煤混合后使用；液體節(jié)煤劑則是用簡易物理操作向煤堆噴灑。這兩種人工原始方式在實踐中較難將節(jié)煤劑與煤混合均勻，操作不便，難以定量，從而難以取得穩(wěn)定可靠的結果。目前國產節(jié)煤劑尚未見于大型燃煤粉鍋爐，特別是火電行業(yè)燃煤粉爐中使用成功的案例。[0004]富氧燃燒技術上世紀70-80年代國際上已進入開發(fā)階段，在鋼鐵行業(yè)，如煉鐵高爐中使用富氧噴煤技術工藝，以減低焦鐵比，提高產能減少焦耗。我國在鋼鐵行業(yè)的富氧噴煤技術開發(fā)推廣已有10年歷史，此行業(yè)所用富氧技術裝備主要為深冷制氧技術，將高濃度氧用空氣稀釋后引入高爐內。在有色冶金特別是銅礦石冶煉制粗銅行業(yè)，應用富氧空氣 (35% )可以節(jié)能25%，同時增加產品產量20%以上，這一行業(yè)的富氧燃燒已有成熟的應用。膜法制氧技術于上世紀80年代由日本、美國興起，由于膜法制氧在低濃度(30%)以及中小制氣量范圍內有其優(yōu)勢，所以在中小鍋爐及窯爐領域，如玻璃窯爐、陶瓷窯爐、小型加熱爐等已有成功應用。我國以膜法制氧技術用于熱工設備助燃方面的研究和應用開發(fā)剛剛起步。實用新型內容[0005]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠鍋爐熱效率的富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置。[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術方案一種富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，包括液態(tài)催化劑調配設備、富氧空氣生成設備及用于連接鍋爐的氣液霧化設備，所述液態(tài)催化劑調配設備和富氧空氣生成設備均與所述氣液霧化設備連接。[0007]進一步的，所述液態(tài)催化劑調配設備包括具有第一液位控制儀的催化劑母液罐、 加水管路、具有第二液位控制儀的配液罐、高壓輸液泵及流量計，所述催化劑母液罐和加水管路均連接所述配液罐的進液口，所述配液罐的出液口連接配成液管路，所述流量計及高壓輸液泵設于所述配成液管路，所述配成液管路連接所述氣液霧化設備。催化劑母液罐和加水管路可以連接在配合罐的同一個進液口，也可以連接在不同的進液口。加水管路、配成液管路可以由一段或多段管路組成，各段管路可以采用并聯(lián)、串聯(lián)或并串聯(lián)組合的方式連接。[0008]進一步的，所述液態(tài)催化劑調配設備還包括具有另一所述第二液位控制儀的另一配液罐，所述催化劑母液罐和加水管路均連接所述另一配液罐的進液口，所述另一配液罐的出液口連接所述配成液管路。[0009]進一步的，所述配成液管路設有配成液過濾器和壓力傳感器。[0010]進一步的，所述富氧空氣生成設備包括機械往復式真空泵、富氧發(fā)生器及高壓風機，所述富氧發(fā)生器連接在所述機械往復式真空泵的進氣口和所述高壓風機的出氣口之間，所述機械往復式真空泵的出氣口連接所述氣液霧化設備。[0011]進一步的，所述富氧發(fā)生器包括并聯(lián)組合的多個卷式富氧膜元件。[0012]進一步的，所述富氧空氣生成設備還包括空氣過濾器，所述空氣過濾器連接在所述高壓風機的進風口。[0013]進一步的，所述機械往復式真空泵的進氣口和出氣口均連接有壓力傳感器。[0014]進一步的，所述氣液霧化設備包括氣液霧化噴槍。[0015]節(jié)能裝置有機組合了富氧燃燒和煤的化學催化燃燒的各自優(yōu)勢，使之設備化和操作自動化，根據(jù)煤粉鍋爐的燃燒特性和實際工況(煤質的變化和負荷的變化)，可即時跟蹤爐內火焰溫度的變化，人工或自動調整本裝置，使煤粉在爐內的燃燒效率得以提高和優(yōu)化。[0016]節(jié)能裝置的功能是在燃煤粉鍋爐的噴燃器風道內利用富氧空氣將液態(tài)催化劑霧化后，通過氣液霧化設備與煤粉同向混合噴射進入爐膛內。[0017]節(jié)能裝置的富氧發(fā)生器采用卷式富氧膜形式，卷式富氧膜元件尺寸為 Φ 200x1000，膜元件并聯(lián)組合設計；膜元件的工作流程采用負壓操作，真空泵進氣口與富氧發(fā)生器出氣口相連，工作壓力-0. 05 -0. 09Mpa ；真空泵為機械往復式，出口壓力0. 05 0. 25Mpa ；富氧發(fā)生器工作風由高壓風機供給，風壓在3000 5000Pa，工作風經箱板式多孔棉過濾，除去空氣塵埃，過濾精度100 μ ；該富氧空氣生成設備可設計為產氧濃度25 35%，產氣量 50 1200m3Aο[0018]催化劑母液與水的配制比例是利用液位控制儀實現(xiàn)?？梢栽O置兩個帶有攪拌器的配液罐，可一個配液而另一個工作，從而實現(xiàn)連續(xù)的液體物料輸送過程；高壓輸液泵可以采用耐腐蝕的多級離心泵；液態(tài)物料輸送楊程可達160m 200m。液態(tài)物料輸送工藝可以由 PLC程序控制，無需人工操作運行。[0019]氣液通過各自管道匯集于同一壓力空間，該壓力空間由具有一定壓力氣體充填 (富氧空氣)，并在氣液霧化噴槍中心線端口處同一出口，通過高流速氣體使液體霧化；氣體壓力和流量與液體壓力和流量的合理匹配，決定了最終的霧化效果或狀態(tài)即液體被霧化的顆粒大小以及噴射距離。霧化最佳狀態(tài)參數(shù)氣體壓力0. 05 0. 25Mpa,液體壓力0. 1 0.3Mpa。[0020]節(jié)能裝置適合于調配液態(tài)物(不含固體物)；與之配套的液態(tài)催化劑，適用于大、 中、小型燃煤粉鍋爐；其是通過催化燃燒實現(xiàn)節(jié)約燃煤的目的。[0021]本實用新型的有益效果是該裝置集成了液態(tài)復合型燃煤催化劑和富氧技術，利用富氧空氣和壓力通過霧化液態(tài)催化劑與煤粉同步吹入爐內，可有效地提高煤粉中揮發(fā)份的釋放量和燃燒速率，促進煤的著火過程，提高火焰溫度，進而降低化學不完全燃燒和機械不完全燃燒熱損失，提高鍋爐熱效率。

[0022]圖1是本實施方式的結構示意圖。
具體實施方式
[0023]下面通過具體實施方式
結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。[0024]本實施方式提供一種富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置。該節(jié)能裝置包括富氧空氣生成設備、液態(tài)催化劑調配設備及氣液霧化設備。該節(jié)能裝置的功能是將燃煤液態(tài)催化劑通過富氧空氣霧化后隨著煤粉噴燃器同向混合噴入鍋爐爐膛內，實現(xiàn)煤粉火焰催化燃燒，從而達到節(jié)能消煙的目的。[0025]如圖1所示，液態(tài)催化劑調配設備包括帶有第一液位控制儀11的催化劑母液罐 10，吸液泵17，自來水過濾器4、7，帶有攪拌器24、32和第二液位控制儀25、33的配液罐A、 B，配成液過濾器52、59，高壓輸液泵67、74，壓力傳感器2、9、14、16、48、63、79，流量傳感器 84，電動閥 0、19、22、30、38、40、43、47、50、58、53、61、64、72、70、77、81、82 及手動閥 1、3、5、 6、8、18、20、21、23、29、31、37、39、41、42、44、45、49、51、56、57、54、55、60、62、65、66、71、73、 68、69、75、76、78、80、83。工作時，催化劑母液罐10內的催化劑母液通過吸液泵17送入配液罐A，由第二液位控制儀對計量所需要的體積后，電動閥19開啟自動加水至所需體積，之后切換到配液罐B加催化劑母液和加水；當配液罐A加母液和加水到達設定位置后，液位信號指示高壓輸液泵67啟動。系統(tǒng)由PLC完成自動配液、連續(xù)輸送的工作流程。[0026]對于該液態(tài)催化劑調配設備，自來水通過加水管路93連接配液罐A、B的進液口， 配液罐A、B的出液口連接配成液管路94，高壓輸液泵67、74和流量計84設在該配成液管路94上。兩個配成液過濾器52、59分別對配液罐A、B輸出的配制好的配成液進行過濾，過濾后的配成液分別由高壓輸液泵67、74輸送。[0027]富氧空氣生成設備包括機械往復式真空泵91，富氧發(fā)生器89，空氣過濾器86，高壓風機87，壓力傳感器88、92及真空傳感器90?？諝膺^濾器86與高壓風機87采取箱式組合設計。富氧發(fā)生器為箱體構造，其具有并聯(lián)的多個卷式富氧膜元件，箱體下部為高壓風風箱。由高壓風機87將過濾后的空氣送入富氧發(fā)生器的空氣通道，在真空泵91負壓作用下， 富氧空氣經富氧發(fā)生器中心管收集并通過空氣管道進入真空泵91進氣口，富氧空氣以正壓形式由真空泵91出氣口排出，富余空氣從富氧發(fā)生器另一端面排入大氣；富氧發(fā)生器的氧氮分離系數(shù)為2，在-0. 06 -0. OSMpa下，富氧濃度可達到觀 32%。該生成設備的主要技術特點是采用機械往復式真空泵91為富氧發(fā)生器提供工作壓力，免去用水環(huán)真空泵必配的氣水分離器、富氧空氣脫濕、預熱以及水環(huán)真空泵對水的大量消耗和泵腔內由于水的溫升而結垢。采用機械往復式真空泵91后，富氧空氣生成設備的工藝流程變得簡單，設備現(xiàn)場安裝和操作難度與水環(huán)真空泵相比變小，故障點變少。[0028]由機械往復式真空泵91排出的富氧空氣，壓力可調整范0. 05 0. 25Mpa，液態(tài)催化劑輸送壓力范圍0. 1 0. 3Mpa。富氧空氣與液態(tài)催化劑通過各自管道，匯集于氣液霧化設備內的同一壓力空間，該壓力空間由具有一定壓力的富氧氣體充填，并在氣液霧化設備的氣液霧化噴槍中心線端口處氣液共享一個出口，通過高流速富氧氣體使液體霧化；富氧氣體壓力和流量與液體壓力和流量的合理匹配，決定了最終的霧化效果或狀態(tài)即液體被霧化的顆粒大小以及噴射距離。氣液霧化噴槍與鍋爐煤粉噴燃器同向安裝布置，其數(shù)量與煤粉噴燃器數(shù)量1比1或2比1匹配。[0029]液態(tài)催化劑制備時，可以選用過渡金屬及堿土金屬鹽類為主以及活性劑、分散劑作為輔劑的復合型配方，在加熱攪拌釜內與水充分溶解，分裝于定量容器內。[0030]按照本實用新型的目的，即針對我國電力行業(yè)200麗以上發(fā)電機組的燃煤粉鍋爐，開發(fā)出具有實用價值的節(jié)煤減排技術工藝系統(tǒng)，該技術工藝的突出特征是有機組合了富氧燃燒和煤的化學催化燃燒的各自優(yōu)勢，使之設備化和操作自動化，根據(jù)煤粉鍋爐的燃燒特性和實際工況煤質的變化和負荷的變化，可即時跟蹤爐內火焰溫度的變化，人工或自動調整本節(jié)能裝置，使煤粉在爐內的燃燒效率得以提高和優(yōu)化，進而達到節(jié)能減排的目的。[0031]具體實施時[0032]1)優(yōu)選催化劑種類，選擇對煤燃燒催化活性高、水溶性的好多元催化劑，采用化學復配工藝制備液態(tài)復合型催化劑；[0033]2)設計、選型、加工液態(tài)催化劑調配設備、氣液霧化設備；[0034]3)設計、選型、加工富氧空氣生成設備；[0035]4) PLC控制系統(tǒng)編程，電氣電路設計；[0036]5)組裝、水路聯(lián)通測試；[0037]6)現(xiàn)場安裝、調試、運行。[0038]實施例1 [0039]本技術工藝系統(tǒng)設備，經現(xiàn)場安裝調試，獨立與鍋爐斷聯(lián)開機調試及運行結果如下
權利要求1.一種富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于包括液態(tài)催化劑調配設備、富氧空氣生成設備及用于連接鍋爐的氣液霧化設備，所述液態(tài)催化劑調配設備和富氧空氣生成設備均與所述氣液霧化設備連接。
2.如權利要求1所述的富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于所述液態(tài)催化劑調配設備包括具有第一液位控制儀的催化劑母液罐、加水管路、具有第二液位控制儀的配液罐、高壓輸液泵及流量計，所述催化劑母液罐和加水管路均連接所述配液罐的進液口，所述配液罐的出液口連接配成液管路，所述流量計及高壓輸液泵設于所述配成液管路，所述配成液管路連接所述氣液霧化設備。
3.如權利要求2所述的富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于所述液態(tài)催化劑調配設備還包括具有另一所述第二液位控制儀的另一配液罐，所述催化劑母液罐和加水管路均連接所述另一配液罐的進液口，所述另一配液罐的出液口連接所述配成液管路。
4.如權利要求3所述的富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于所述配成液管路設有配成液過濾器和壓力傳感器。
5.如權利要求2-4中任意一項所述的富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于所述富氧空氣生成設備包括機械往復式真空泵、富氧發(fā)生器及高壓風機，所述富氧發(fā)生器連接在所述機械往復式真空泵的進氣口和所述高壓風機的出氣口之間，所述機械往復式真空泵的出氣口連接所述氣液霧化設備。
6.如權利要求5所述的富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于所述富氧發(fā)生器包括并聯(lián)組合的多個卷式富氧膜元件。
7.如權利要求6所述的富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于所述富氧空氣生成設備還包括空氣過濾器，所述空氣過濾器連接在所述高壓風機的進風口。
8.如權利要求7所述的富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于所述機械往復式真空泵的進氣口和出氣口均連接有壓力傳感器。
9.如權利要求2-4中任意一項所述的富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于所述氣液霧化設備包括氣液霧化噴槍。
專利摘要本實用新型公開了一種富氧氣體霧化液態(tài)催化劑鍋爐節(jié)能裝置，包括液態(tài)催化劑調配設備、富氧空氣生成設備及用于連接鍋爐的氣液霧化設備，所述液態(tài)催化劑調配設備和富氧空氣生成設備均與所述氣液霧化設備連接。該裝置集成了液態(tài)復合型燃煤催化劑和富氧技術，利用富氧空氣和壓力通過霧化液態(tài)催化劑與煤粉同步吹入爐內，可有效地提高煤粉中揮發(fā)份的釋放量和燃燒速率，促進煤的著火過程，提高火焰溫度，進而降低化學不完全燃燒和機械不完全燃燒熱損失，提高鍋爐熱效率。
文檔編號F23C13/00GK202274482SQ201120401339
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權日2011年10月20日
發(fā)明者關有龍, 牛正東 申請人:深圳市長隆能源股份有限公司