煤粉锅炉发展前景分析

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1、煤粉锅炉发展前景分析前言德国是一个缺油气但煤炭资源丰富的国家，其优质褐煤存储量巨大，已探明可开采储量有410亿吨，按2004年的开采量可使用225年。表1、表2列出有代表性的莱茵褐煤的部分煤质特性。正因为如此，该国长期致力于煤粉电站锅炉和煤粉工业锅炉技术的研发并已达到世界一流水平。Pillard、Saacke、Korting、Steinmiiller等德国公司制造了先进低氮煤粉燃烧器、煤粉锅炉、煤粉热风炉及配套设备。其中，PiUard等公司开发的低氮煤粉燃烧器已成功应用在工业锅炉上，而且实现了工业锅炉NOx排放低于100mg/m3（

2、标态）的效果。我国煤炭科学研究总院大约在十年前率先引进国外技术并消化吸收、自主开发工业锅炉煤粉燃烧技术和相关设备，通过与有关锅炉厂合作，联合生产了我国第一代高效煤粉工业锅炉；山西蓝天集团在省政府支持下，在各地大力推广2.8~91MW和4.0-130t/h系列化煤粉工业锅炉产品；杭州燃油燃气锅炉厂也生产了受用户欢迎的15t/h、20t/h角管式煤粉蒸汽锅炉。由于技术进步，并以优质III类烟煤为燃料，现在的煤粉工业锅炉已彻底改变了20世纪60年代同类锅炉效率低下和脏乱差面貌，不仅燃烧效率高、排放达标，还具有油气炉的许多优点，受到不少用户

3、的好评。目前，我国巳有数百台煤粉工业锅炉在运行，燃料燃尽率接近99%，锅炉热效率达到88%左右。为规范和引导我国煤粉工业锅炉的发展，由上海工业锅炉研究所、中国电器工业协会工业锅炉分会组织有关单位起草了相关标准并于2013年正式颁布，即CEEIAB221—2013《煤粉工业锅炉及系统》行业标准。1煤粉工业锅炉的特点1.1燃料与制粉采用优质III类烟煤或优质褐煤制粉，煤粉低位发热量大约为24MJ/kg，干燥无灰基挥发分Vdaf在30%以上；为了确保煤粉流动性，要求煤粉收到基水分大约在5%。由于煤粉工业锅炉炉膛矮小，煤粉在炉膛中停留时间短

4、，要保证燃尽，煤粉要磨得更细，一般为200目，平均粒径74（μm，筛上仅10%。这使得磨煤电耗增加，通常磨1t粉电耗为45~50kW。褐煤粉可相对磨得粗些。通常是集中制粉、专车（CO2气体保护）运送到各锅炉用户，注入其煤粉塔。采用这种方式，煤粉锅炉的锅炉房可以做到象油气炉锅炉房那样干净。1.2燃烧器及其布置煤粉工业锅炉开发初期，多采用浓相送粉的带预燃锥的燃烧器。该燃烧器技术源自德国Dr.Schppe的发明，50%以上的煤粉在预燃锥内缺氧燃烧，然后大量CO和焦炭进入炉膛继续燃烧。对于水管锅炉，该燃烧器多布置于炉顶；对于火管锅炉，多在炉

5、前水平或微倾斜布置。目前，采用稀相送粉技术、没有预燃锥的旋流燃烧器也很流行，其中，福建永恒能源管理有限公司开发的燃烧器及炉底布置方式已获专利[2]，很受用户欢迎。1.3完善的保障系统现代煤粉工业锅炉技术是一项集自动供料和输粉、锅炉燃烧与运行控制、烟气污染物脱除及除猹与清灰于一体的系统技术，唯有组成该系统的相关设备可靠协调运行，才能实现现代煤粉工业锅炉安全经济运行，并达到合格的污染物排放要求。2煤粉工业锅炉具有实现低温燃烧和低氮排放的优势2.1德国Pillard公司的一个范例德国Pillard公司在容量24.3t/h的蒸汽锅炉上燃烧莱

6、茵褐煤粉，锅炉立式“U”布置，带烟气再循环的低氮煤粉燃烧器（没有预燃锥）布置在炉顶。炉膛有效高度为9m，断面为正方形，采用全膜式壁。该炉2008年在德国Ibbenbüren成功投入运行。从图1可看出，NOx随燃烧器负荷增加而降低，在燃烧器70%负荷时，NOx排放浓度约为50mg/m3（标态）（基于烟气含氧量7%），远低于德国政府限定值150mg/m3（标态），这是令人惊喜的数据。但对应的CO排放浓度约为270mg/m3（标态），这个数值之所以高了，是由于采用低氧低氮燃烧器后，主燃区大量还原性气体CO产生，导致少量CO未燃尽。该数值对

7、应的化学不完全燃烧损失q3约在0.1%；但低氧燃烧又使排烟热损失q2减少，因此总体可以认为CO的产生对锅炉热效率影响不大。2.2工业锅炉炉膛具有低温运行优势这里的“低温运行”是相对电站锅炉炉膛温度1300℃而言。工业锅炉的蒸汽都为低参数，对应着更低饱和度（壁面温度），如压力1.6MPa的蒸汽对应的饱和水温度是204℃，而亚临界参数锅炉对应的饱和水温度是350℃，经测算，相对亚临界锅炉，工业锅炉炉膛火焰对水冷壁的辐射传热量Q比电站锅炉增强近2%。上述两+因素导致工业锅炉炉膛火焰被更有效冷却，炉膛温度可以在相对低（1100℃）的水平下运

8、行；这是与大容量高参数的电站锅炉的重大差别。对于燃烧高挥发分的优质烟煤或褐煤的煤粉工业锅炉，炉膛相对低温对燃烧稳定性和煤粉燃尽基本没有影响，但却大大有利于抑制NOx的产生。2.3燃烧器空气分级和烟气再循环是实现低氧低温燃烧的有效措施工