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高效煤粉工业锅炉与水煤桨工业锅炉的对比分析

2017-07-20 08:57:17本网

  (1.煤炭科学研究总院节能工程技术研究分院,北京100013;2.煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室,北京100013;3.国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京100013)从原料煤选择、工艺技术及装备、运行成本和安全生产等多方面对这两类系统技术进行了详细对比分析。结果表明:高效煤粉工业锅炉用煤主要以褐煤和长焰煤为主,受制浆浓度的约束,除褐煤以外的大多数煤种均可用于水煤浆工业锅炉;煤粉工业锅炉的初投资比水煤浆工业锅炉高约25%,但锅炉效率要高一些,运行费用比水煤浆工业锅炉低约34%;水煤浆工业锅炉的负荷调节能力要强于煤粉工业锅炉。因此应结合中国煤炭资源的分布及利用情况,并充分考虑实施地的煤炭运输条件及环境,选择合理、经济的锅炉系统技术。

  基金项目:高效煤粉工业锅炉关键装备的合作开发国际合作项目(2012DFA60860);煤炭高效低排放燃烧技术联合开发国际合作项目引用格式:梁兴。高效煤粉工业锅炉与水煤桨工业锅炉的对比分析。洁净煤技术,2012,18(5):88节能减排中国科技核心期刊矿业类核心期刊中小型燃煤工业锅炉是中国除电站锅炉外的主要用煤装备,总量近60万台,占目前在役工业锅炉总数的85%,且每年以1.5%左右的速度快速增长,年煤炭消耗量达6. 4亿t目前中国中小型燃煤工业锅炉普遍存在效率低、污染严重的问题。调查表明,中小型燃煤工业锅炉的实际平均运行效率为60%~65%H,与国际先进水平相比低20%~30%.另外,由于环保设备简陋,SO2和烟尘等污染物排放量大,已成为中国城市大气的主要污染源0.按照进料方式的不同,中小型高效粉体锅炉可分为煤粉锅炉(干法进料)和水煤浆锅炉(湿法进料)。这2种类型的锅炉在原料煤选择、工艺技术及装备、运行成本和安全生产等方面均存在差异,但与传统的燃煤工业锅炉相比,均具有效率高、污染物排放少的优点,可用于供热和供汽的工业及民用采暖锅炉,是目前中国中小型燃煤锅炉**现实的替代技术。

  1煤种选择无论是煤粉工业锅炉还是水煤浆工业锅炉,对燃料(煤粉或水煤浆)均有定的要求,具体指标见表1.表1锅炉系统燃料指标项目指标要求煤粉工业锅炉水煤浆工业锅炉发热量/(M.kg挥发分/% 30 25水分/%容5粒度Vm容74 75%以上的煤粒容74灰分/%容8硫分/%容0.从2种类型锅炉对各自燃料的要求看,除去价格高、储量少的炼焦煤种外,适宜于煤粉锅炉的煤种应包括褐煤与长焰煤9;由于褐煤内水含量高、含氧团多,制浆浓度低,目前尚无法用于制备水煤浆,因此适宜于水煤浆锅炉的煤种应包括长焰煤、弱黏煤和不黏煤等,且随着燃烧技术的发展,贫煤、贫瘦煤等低挥发分煤种也逐渐进入制浆煤种的选择范围M.同时,为了保证环保效果,2种锅炉均对原料煤在灰分和硫分上有严格要求。

  2工艺技术及系统装备无论是煤粉工业锅炉还是水煤浆工业锅炉,均采用集中制粉(浆)、分散燃烧的利用模式。由于进料方式及燃料燃烧特性的不同,工艺技术及系统装备采用了不用的技术路线。但核心技术均包括高效燃烧器。

  煤粉制备采用常规的制粉技术,将原料煤磨制成所需粒度即可。而煤粉锅炉系统的核心技术是高效煤粉燃烧器及煤粉储供装置,同时还包含锅炉本体、烟气净化、热力、自动化测控、惰性气体保护、油气点火、压缩空气等子系统。

  目前高效煤粉工业锅炉系列产品共分3类36个品种,包括2~75t/h蒸汽锅炉系列;1.4~50MW热水锅炉系列;10.47~58.62G/h有机热载体锅炉系列。

  水煤浆制备多采用低阶煤级配制浆新技术,可有效提高低阶煤的成浆浓度M.水煤浆锅炉系统的核心技术是高效水煤浆燃烧器,同时也包括储存、供应、锅炉本体、燃料油点火、压缩空气、自动控制、烟气净化等子系统单元。

  目前水煤浆工业锅炉已涵盖了各类蒸汽锅炉、热水锅炉和热载体锅炉。

  3人员及原材料消耗以100万t煤粉(水煤浆)生产及10t/h锅炉为例,煤粉与水煤浆的人员安排及原材料消耗见表2.表2人员安排及原材料消耗项目煤粉水煤浆备注生产人员100万t/a生产厂生产消耗100万t/a生产厂使用人员3班2人使用消耗梁兴:高效煤粉工业锅炉与水煤浆工业锅炉的对比分析节能减排4效率、负荷调节能力及污染物排放4.1煤粉锅炉煤粉锅炉的燃烧效率身98%,热效率身90%,较传统锅炉节煤30%左右;负荷调节能力一般在70%~100%内可调;环保方面,烟尘排放矣20mg/m3,SO2与NOx排放低于国家和地方标准13,节能环保效果显著,可与油气锅炉媲美。

  4.2水煤浆锅炉水煤浆锅炉多采用雾化燃烧方式,近年来也有部分水煤浆锅炉采用流化燃烧,其燃烧效率98% 14-15,热效率85%,较传统锅炉节煤15%以上;负荷调节能力强,**大可在30%~110%内可调;环保方面,烟尘排放矣20mg/m3,SO2矣100mg/m3,节能环保效果非常显著M. 5初投资和运行成本煤粉锅炉及水煤浆锅炉的初投资和运行费用见表3.表3煤粉锅炉及水煤浆锅炉的初投资和运行费用项目煤粉锅炉水煤浆锅炉备注原料制备的初投资约60元/t煤粉约120元/t煤浆不含土地费用原料制备的运行费元/t广东省价格锅炉的初投资约40万元/蒸吨约30万元/蒸吨广东省价格锅炉的运行费约132元/蒸吨约200元/蒸吨广东省价格6安全生产6.1煤粉锅炉煤粉的制备、运输、存储过程中增加了防爆、报警、阻燃等一系列装置,如温度探测器、抗静电装置、低压C2系统等可有效防止煤粉自燃及粉尘爆炸的危险。煤粉锅炉系统规避安全隐患的保障条件是科学完善的技术体系和先进的防范手段,设故障报警及安全联锁保护等自动控制过程,采用了静电接地及C2保护等安全措施,因此煤粉锅炉的安全性和安定性是可靠的。

  6.2水煤浆锅炉水煤浆在常温条件下非常稳定,无自燃、自爆的可能,因此其储运过程相当安全。水煤浆锅炉执行的是当前锅炉安全生产规定,安全生产得以保障。

  7结论从现有工艺技术及装备成熟度、燃烧效率和污染物排放情况来看,煤粉工业锅炉与水煤浆工业锅炉均能满足厂矿企业供热供汽的需求及国家节能减排的要求,是目前中国中小型燃煤锅炉**现实的替代技术。

  褐煤制备水煤浆不能满足锅炉系统燃烧的要求,而对于煤粉工业锅炉则不存在这些问题,尤其是北方广大产煤区褐煤资源丰富而水资源稀缺,特别适合煤粉工业锅炉的推广使用。

  在初投资方面,煤粉工业锅炉要高于水煤浆工业锅炉约25%,但由于煤粉工业锅炉的锅炉效率要高些,因此运行费用比水煤浆工业锅炉低34%左右,节能效果更加明显。但值得注意的是水煤浆工业锅炉的负荷调节能力要强于煤粉工业锅炉,因此在某些负荷变化较大的工矿企业,应根据企业的实际情况选择合适的锅炉系统技术。

  综上所述,应结合中国煤炭资源的分布及利用情况,并充分考虑实施地的煤炭运输条件及环境,选择合理、经济的锅炉系统技术替代目前效率低、污染严重的中小型工业锅炉,走出一条符合中国国情的节能减排之路。

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