浏览次数：2791、立项背景
近年来，由于能源供应紧张、价格不断上涨，各行各业能源危机意识增强并开始在各自的领域挖掘潜力、增能降耗，惨烧可燃废气及废料的锅炉逐年增多。沼气是一种利用生物资源通过发酵产生的可燃气体，其主要成分是甲烷。把沼气输入锅炉炉膛进行燃烧，能够强化炉内燃烧、提高炉膛温度、增强炉膛中的传热、从而对提高锅炉出力、降低炉渣含碳量、减少烟尘排放、节约锅炉用煤量起到良好的作用。浙江秀舟热电有限公司（以下简称秀舟热电），作为原浙江秀舟纸业有限公司自备热电厂。秀舟纸业造纸废水所产生的沼气如何处理恰恰是秀舟纸业面临的一项迫切问题。目前国内外废水厌氧处理产生的沼气一般用作生活燃料，数量少的企业直接燃烧排空；另一种方法是用来发电，沼气燃烧发电主要采用燃气机组进行燃烧发电，但用这一方法，需要购买新的燃气发电机组及配套设备，投资较大，对一般沼气量不算很大的造纸企业来说不够经济。如果将沼气直接引入秀舟热电锅炉与煤燃烧发电供汽，不但节约资源又保护环境，还能创造经济效益。目前我们公司具有先天优势，可以把造纸所产生的沼气进行燃烧处理，既解决沼气污染排放，又能达到节能增效的目的。基于相关背景，秀舟热电对污水沼气回收利用进行研发，开发出一套燃煤锅炉掺烧沼气耦合燃烧系统。
2、主要做（方）法
针对沼气特性需要对沼气掺烧系统进行总体设计，确保安全高效的利用。沼气掺烧系统包括沼气稳压系统、燃烧装置、控制系统及输送管路等。秀舟热电设计的锅炉掺烧沼气系统由沼气收集系统、沼气管网、炉内沼气燃烧器（气枪）、沼气加压装置、吹扫系统（用于检修前置换系统内可燃气体）、压缩空气系统（供气动快关阀用气）等装置以及控制系统组成。其主要目的是将造纸废水厌氧处理站外排的沼气通入热电厂锅炉中燃烧，以节能并改善锅炉的燃烧状况。设备主要有沼气池、沼气收集包、沼气增压HYPERLINK "https://baike.baidu.com/item/%E9%A3%8E%E6%9C%BA" \t "https://baike.baidu.com/item/%E6%B2%BC%E6%B0%94%E6%8E%BA%E7%83%A7/_blank"风机、沼气管网、沼气燃烧器和锅炉等配套设施。所述沼气收集包连接于沼气池，沼气增压风机安装于沼气收集包和沼气燃烧器之间的管网上，沼气燃烧器安装在锅炉侧水冷壁上。沼气收集包安装有HYPERLINK "https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%89%E9%80%9A%E9%98%80/2802641" \t "https://baike.baidu.com/item/%E6%B2%BC%E6%B0%94%E6%8E%BA%E7%83%A7/_blank"隔离阀，HYPERLINK "https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%89%E9%80%9A%E9%98%80/2802641" \t "https://baike.baidu.com/item/%E6%B2%BC%E6%B0%94%E6%8E%BA%E7%83%A7/_blank"隔离阀分别连通于沼气增压风机。沼气燃烧器为一组，沼气燃烧器进口设有阻火器，燃烧器本体设有火焰检测器，锅炉设置有沼气泄漏报警检测装置，在沼气燃烧器侧面布置一路助燃风，助燃风来自锅炉一次热风。沼气管道设有蒸汽吹扫装置，用于检修前置换系统内可燃气体、阀门控制采用压缩空气（供气动快关阀用气）。沼气掺烧比例相对较小，而且设计流速不高，因此对锅炉燃烧空气动力场影响很小；由于沼气的易燃易爆特性，该系统配备了相应的控制系统及保护装置。沼气输送安全保护系统控制模块、报警模块、联锁保护模块，各模块均由DCS完成。控制模块对沼气输送及燃烧全过程进行监测，报警模块根据监测数据作出相应报警并由联锁保护模块作出不同操作。在沼气收集包出口设置稳压控制系统、变频增压风机进出口沼气管道设置有压力测量点，信号传入安全保护系统。沼气安全保护系统与锅炉DCS控制系统连成一体，实现了沼气安全监控与锅炉燃烧控制的有机结合。
3、原理或机理
利用沼气热值不低于5000kcal/m3，相当于1.4m3煤气或0.71kg标煤。通过沼气池、沼气收集包、沼气增压 HYPERLINK "https://baike.baidu.com/item/%E9%A3%8E%E6%9C%BA" \t "https://baike.baidu.com/item/%E6%B2%BC%E6%B0%94%E6%8E%BA%E7%83%A7/_blank" 风机、沼气管网、沼气燃烧器和锅炉等配套设施，将沼气稳定引入锅炉与煤混合燃烧，排烟再经烟气处理后达到排放标准。
4、创新亮点和值得借鉴之处
（1）充分利用造纸产生的沼气，作为燃料与煤混烧时，可以大大减轻温室效应
（2）沼气的掺烧可以相应的减少煤的耗量，既减少燃料煤的成本，有能够促进煤的燃尽，从而达到节能效果
（3）掺烧沼气的投资少，见效快，沼气无需复杂的前处理设备和昂贵的燃烧设备即可直接燃烧
（4）DCS精准控制，检漏系统保障系统稳定运行，避免沼气发生爆炸
5、实施应用前后效果（益）情况对比
锅炉掺烧沼气项目从设计研究到制造安装整个时间大约3个多月，项目投入费用包括设计、制造、改造安装、监督检验等费用，共计120万左右，此不包含沼气收集池及沿途管路费用。按平均每天燃烧沼气量为10000m3，一天可以节约原煤9.4吨，按每年300天计算，每年可以节约原煤2840吨，每年大约可以节约成本163万左右。
该项目投资成本120万元，可在一年内收回，混烧沼气后可以降低灰渣含碳量及工人的劳动强度、减少设备磨损，同时可以提高锅炉燃烧效率、降低灰尘的排放量。
项目
公式
结果
项目投资I/元
-
1200000
年节能P/元
-
1630000
设备年折旧费D/元
I/10
120000
年增加现金流量F/元
P-0.25×（P-D）
1252500
投资偿还期N/年
I/F
0.958
6、可推广应用范围
此创新项目工艺流程简单，设备投资少，系统运行安全有保障。利用工业废水厌氧处理过程中产生的沼气，也可利用城市污水厌氧处理过程中产生的沼气用来掺烧锅炉供热发电，其应用前景十分广阔。
