我国燃煤工业锅炉现状及分析

不同类型燃煤工业锅炉具有各自的技术优势及应用范围,为了给用户在项目立项、选择锅炉时提供正确参考,阐述了3种主流燃煤工业锅炉的技术特点、应用现状,并着重针对循环流化床锅炉和现代煤粉工业锅炉,从燃烧组织方式和技术特点两方面进行了系统的技术对比分析。经分析认为,流态化燃烧组织是循环流化床锅炉的技术基础,浓相室燃燃烧组织是现代煤粉工业锅炉的技术基础。依托密相床炉料的巨大热容量,循环流化床锅炉定位于处理高灰劣质燃料;依托低变质高活性清洁煤粉快响应着火喷燃,现代煤粉工业锅炉定位于油(气)锅炉的备份及互换。因此,二者非取舍而是互为补充的关系。     

燃煤工业锅炉清洁高效发展综合评价

介绍了国内外燃煤工业锅炉的发展现状,对落后燃煤工业锅炉的几种替代技术(煤粉锅炉、水煤浆锅炉、型煤锅炉、燃气锅炉、生物质锅炉等)进行了技术、经济、环境等综合比较,评价了不同燃煤工业锅炉技术的综合效果和适应条件,提出燃煤工业锅炉清洁高效发展的建议。     

高效煤粉工业锅炉技术现状及应用

综述了高效煤粉工业锅炉技术在国外的产业化现状,国内技术的原理、特色、指标、业绩及在节能、污染物减排等方面的实际使用效果,与传统层燃锅炉、水煤浆锅炉及油气锅炉从技术经济角度做了对比。阐述了合同能源管理机制、节能融资模式的具体内容及对高效工业煤粉锅炉推广应用的适应性。分析了高效工业煤粉锅炉的发展潜力。     

煤粉工业锅炉技术发展及应用

中国煤粉工业锅炉借鉴油气锅炉和德国煤粉工业锅炉技术理念,经历立项研发、中试验证和工业示范,系统技术逐步成熟,自2010年起,实现规模化工业应用。煤粉工业锅炉系统具有高热效率、低烟气污染物排放等优点,有效带动了燃煤工业锅炉产业发展。笔者论述了煤粉工业锅炉技术与发展,重点介绍了煤粉工业锅炉的关键技术,并对主要技术进行对比,分析了煤粉工业锅炉的工业应用情况,最后提出了煤粉工业锅炉技术发展方向。煤粉工业锅炉系统由燃料煤粉生产、储供、油气点火、燃烧、锅炉本体、烟气净化以及自动化控制等系统构成。锅炉热效率大于91%,烟气污染物达到国家超低排放标准,系统技术符合国家煤炭清洁利用方向。燃料煤粉生产采用一步法工艺,通过强化流动性和安全措施,现可实现最大为1 000 m^3安全存储量。锅炉供粉采用气动活化、无脉动给料及高速引射流浓相输送技术,已实现输送阻力低于20 kPa,粉风固气比大于2.5 kg/m^3,供料精度在±3.0%以内,最大供料量为5 t/h的浓相供料技术与装备,广泛应用于锅炉供料系统。供料量在2.5 t/h,供料精度在±2.0%和±1.0%以内的第三代和第四代供料器也分别开展了工业验证和样机的试制工作,并取得了阶段性的成果。煤粉燃烧器采用逆喷式回流式结构,设计工作依据其结构特征,通过模拟气流扩展角、回流区域范围、回流量、旋流强度以及温度和速度场等研究开展,再经过实际工程应用,进一步验证优化设计参数,最终实现燃烧器的逐级放大。天然气/煤粉双燃料燃烧器具有便捷切换和快速着火功能。风冷燃烧器采用内外双级旋流供风燃烧技术,具有点火迅速、燃烧稳定、燃烧效率高和初始NOx排放低等优点。随着煤粉锅炉系统测控技术向智能化、网络化和集成化方向发展。锅炉烟气脱硫除尘采用NGD高倍率灰钙循环脱硫技术,具有占地小,运行成本低等特点,在低钙硫摩尔比下,系统脱硫和除尘效率分别达到90%和99.95%以上。低温炭基预氧化脱硝耦合NGD协同烟气净化技术具有工艺简单,耗水少,废物资源再利用,无二次污染产生等优点,更加适合于煤粉工业锅炉的烟气净化。煤粉工业锅炉在发展历程中通过关键技术和装备优化升级,在大型化、模块化和系列化方向已取得成效,在节能性、环保性和经济性等方面较常规工业锅炉具有显著优势,技术已达到世界先进水平。未来随着国家能源结构优化,天然气/煤粉锅炉、低氮燃烧、生物质复合半焦粉及协同化烟气净化等技术的开发与成熟,煤粉工业锅炉技术将成为煤炭清洁燃烧利用主要技术之一。     

中国燃煤工业锅炉现状

介绍了中国工业锅炉现状,锅炉平均容量逐年增加,燃煤锅炉的容量和台数占工业锅炉总容量、总台数的65%左右。对近年来锅炉产品进行了统计分析,结合国家节能减排工作的实施,对在用燃煤工业锅炉存在的问题进行分析。结果表明:锅炉总体技术水平落后,单机容量小;除尘与脱硫技术水平低,燃煤锅炉污染物排放高;自动控制水平低;锅炉用煤质量不稳定,不能满足锅炉设计要求;锅炉节能工作监督和管理体系不完善。提出在城市中心区采用燃油、燃气锅炉或电加热锅炉,推广新型高效煤粉锅炉,对燃煤工业锅炉节能减排改造给以投融资扶持等措施,以提高燃煤工业锅炉效率,减少污染物排放。     

生物质水煤浆制浆燃烧集成系统技术经济分析

中小型工业锅炉节能减排是中国节能减排战略实施的重要任务。研究了中小型工业锅炉节能减排策略,生物质水煤浆制浆燃烧集成系统与工业煤粉锅炉、循环流化床锅炉技术经济性。结果表明:煤粉工业锅炉、循环流化床锅炉与水煤浆工业锅炉是目前中国中小型燃煤锅炉最现实的替代炉型。而生物质水煤浆制浆燃烧集成系统可协同处理生物质废弃物,比工业煤粉锅炉、循环流化床锅炉更具市场竞争力。     

高效煤粉工业锅炉技带开发及示范推广

高效煤粉工业锅炉技术是传统燃煤锅炉的升级换代产品,可以很好地解决中国燃煤工业锅炉现存的低效高污染等问题。主要从技术原理、技术优势及效益等方面对高效煤粉工业锅炉技术进行了概述,介绍了其在国内外的发展现状,重点介绍了该技术在国内的自主研发过程和示范推广情况,并对其发展前景进行了预测。     

不同煤种在煤粉工业锅炉上的适应性研究

为研究不同煤种在的煤粉工业锅炉上的适应性,笔者分别选取神木煤、山东本地煤、兰炭三种燃料在济南某热源厂70 MW燃煤锅炉上开展试验研究,考察了不同煤种的燃烧性能对工业锅炉运行状况的影响,分析锅炉长时间持续运行时点火稳定性、炉膛温度、SCR入口烟温、排烟温度以NOx初始排放变化趋势,结果表明,不同煤种的点火稳定性差异不大,均具有较好的点火性能。当锅炉满负荷运行时,本地煤种排烟温度比神木煤高20℃左右,NOx初始排放比神木煤低10%,兰炭燃烧炉膛温度比神府煤高10%左右,NOx初始排放在250～350 mg·Nm-3,比神木煤低30%。     

煤粉工业锅炉节能增效技术改造研究

为提高煤粉工业锅炉系统运行稳定性,提高能源利用率,对煤粉工业锅炉煤粉储供系统、燃烧系统和热力系统进行技术改造,结合改造前后炉膛出口压力、炉膛温度、排烟温度和蒸汽流量4个参数,从锅炉运行参数和系统出力两方面进行改造前后对比分析。结果表明,在设定运行负荷为额定负荷的80%条件下,改造后,炉膛出口压力控制在-100 Pa左右,最大波幅±30 Pa,温度场稳定在880.7~1007.9℃,飞灰含碳量低于5%,底渣含碳量低于1%,排烟温度控制在130~140℃,满足设计要求。当螺旋给料频率控制在30~42 Hz时,蒸汽流量22~25 t/h,实测热效率89.07%。     

小型工业锅炉节能改造技术的实施

小型工业锅炉因其炉型、使用工况各有不同,运行管理水平参差不齐,能源综合利用又要求各种热力参数互相耦合,单独采用某项通用节能措施往往达不到能源高效综合利用的目的,因此小型工业锅炉的节能改造方案应根据其具体情况来量身定做。文章用框图法对小型工业锅炉系统普遍存在的问题进行归类,指出节能改造的方向和实施流程,并以某印染厂一台循环流化床锅炉为例,分析改造前锅炉存在的问题及原因,提出了节能综合改造方案。通过对改造前后锅炉各项参数的分析对比,该锅炉改造后的锅炉效率比改造前提高了15%,每年节省用煤成本约245万元,经济效益明显。     

煤粉工业锅炉产业发展现状及投资分析

高效煤粉工业锅炉系统是以高级煤粉室燃烧方式与工业锅炉相结合的技术系统,该系统节能环保效果显著,可与油气锅炉相媲美。分析了煤粉工业锅炉在国内的应用现状,结合已有的应用案例做了详细的投资分析,并以市场投资分析为基础提出了煤粉工业锅炉的应用前景和发展规划。目前高效煤粉工业锅炉系统销售的市场占有率低(仅0.3%),市场需求巨大,并且煤粉锅炉项目投资回收期短,投资利润率高,盈利性非常强,抗风险能力好。通过对煤粉锅炉系统运营项目和煤粉燃料厂项目的经济分析得出,产品产量是项目最敏感因素,需根据实际需求量进行评估,以充分发挥系统产能,降低运营成本。     

合同能源管理在煤粉工业锅炉岛市场化中的应用

为探索煤粉工业锅炉岛的合理经营模式,介绍了合同能源管理(EPC)的基本理论,并以案例从节能效果、其他实际应用效果(减员效果、节能减排效果)、项目经济性及节能效益、风险分析与控制等各方面分析了EPC模式在高效煤粉锅炉中的具体应用和EPC模式为高效煤粉锅炉带来的市场优势。结果表明,EPC模式是适合高效煤粉锅炉市场化推广的有效模式,也为其他高科技节能产品的商业化、产业化提供了成功的案例。组建合同能源管理联盟,为项目参与各方的发展提供良好的交流平台,也是未来的趋势。     

煤粉工业锅炉臭氧脱硝应用的可行性分析

煤炭在短期内依然是我国能源消费结构的主体,但其燃烧产生的污染物带来了严重的环境污染问题。现有脱硫脱硝工艺普遍占地大且投资及运行成本较高,不适宜煤粉工业锅炉应用。根据臭氧氧化机理,提出一种高效的锅炉烟气污染物脱除方法,并通过文献研究,证明脱硝效果,分析了影响其污染物脱除效率的主要因素,阐述了技术在国外的应用情况。介绍了煤粉工业锅炉系统现有烟气净化技术,提出采用臭氧氧化法耦合煤炭科学技术研究院有限公司自主高倍率灰钙循环烟气脱硫(NGD)技术,完成高阶态氮氧化物和SO_2、SO_3等酸性气体、重金属Hg、As等的有效脱除,达到超低排放效果,对于形成符合煤粉工业锅炉自身特点的一体化烟气净化技术具有重要意义。     

煤粉工业锅炉锅水碱度试验测量方法

为了在准确测量锅水碱度的前提下节约试剂,以煤粉工业锅炉的锅水为对象,研究了试剂用量和锅水取样体积对锅水碱度测量结果的影响。首先取样锅水100 m L,研究了酚酞和甲基橙试剂的用量对酚酞碱度和全碱度测量结果的影响;然后分别取样锅水100、50、25 m L,对比了取样体积和试剂用量对锅水碱度测量结果的影响。结果表明:酚酞和甲基橙试剂用量不同会导致溶液颜色不同,但对锅水碱度测量结果没有影响;锅水取样50 m L时,测量到的锅水碱度值与取样100 m L时基本相同,但锅水取样25 m L时测量误差较大。因此,从节约硫酸标准溶液和试剂的角度出发,测量锅水碱度时建议取样50 m L锅水、使用1滴酚酞试剂和1滴甲基橙试剂。     

SNCR脱硝技术在液态排渣煤粉工业锅炉中的应用

为了检验选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术在高效低NO_x液态排渣煤粉工业锅炉中的应用效果,本文在一台8.4MW有机热载体锅炉炉膛内开展了SNCR脱硝技术工业化试验研究。选用尿素作为还原剂,搭建了工业化SNCR脱硝试验平台。在10%、15%、20%三种浓度尿素溶液下进行了不同尿素溶液喷射量、不同氧含量、不同锅炉负荷下的SNCR脱硝试验研究。试验结果表明,提出的“低NO_x燃烧+SNCR脱硝”耦合技术方案是可行的,SNCR脱硝效率在80%以上,完全能够达到烟气中NO_x低于50mg/m³的超低排放要求。