李成凤、段希福、王远军
摘要：现阶段，我国科学技术水平显著提升，借鉴油气锅炉和德国煤粉工业锅炉技术理念，煤粉工业锅炉从2000年开始，历经研发、工业示范及规模化应用等过程，系统技术逐步发展成熟。由于具有高热效率，低烟气污染物排放的优点，因而有效带动了燃煤工业锅炉产业发展，为中国工业锅炉整体技术进步提供了有力支撑。
关键词：煤粉工业锅炉技术；工艺流程；发展背景；应用
引言
工业锅炉目前已作为生产、生活的重要动力设备而被广泛应用。近年来，我国出现大范围、长时间的严重雾霾天气，与燃煤工业锅炉区域高强度、低空排放的特点密切相关。煤粉工业锅炉区别于电站煤粉锅炉，是指前者以煤粉为燃料，容量较小、参数较低，且为多用于日常生产、生活的锅炉设备，可大幅提高燃煤利用效率，并借助合理的烟气净化设施以达到环保排放要求。
1煤粉工业锅炉概况
高效煤粉工业锅炉系统产品具高效节能、环保排放、启停快速、操作简单、密闭清洁等特点。符合国家紧迫的节能减排形势和政策导向，是传统高污染、高能耗燃煤工业锅炉的升级换代产品，以其运行成本低廉也已成为中小型燃油、燃气锅炉的理想替代品。它的诞生，为传统燃煤工业锅炉行业注入新的活力、提供了新的发展机遇。系统主要由煤粉储供系统、燃烧系统、锅炉系统、烟气处理系统、热力系统、清灰系统、压缩空气站、惰性气体保护站和点火系统等组成，其中燃烧系统由燃料供料装置、燃烧装置和自动控制装置组成，是高效洁燃粉体工业锅炉中的关键组成部分之一。开发研制的煤粉燃烧系统以其精细燃料供应、低氮燃烧、燃烧调节比宽、多级送风自动调节的优势，已为市场所瞩目。
2煤粉工业锅炉产业发展现状及问题
由于煤粉工业锅炉技术尚未标准化，各种技术产品差异较大，项目建设过程中多采用技术方总承包、设计院与施工方配合的模式。除此之外，有些非技术拥有单位借助资金实力成立节能服务公司，以合同能源管理模式承揽项目，委托技术单位实施，自己负责系统的运行、维护及服务，结合煤粉工业锅炉高效节能、清洁环保的特点，可取得不错的收益。随着更多的企业介入煤粉工业锅炉产业，市场竞争不断加剧，价格竞争成为主要内容，对于还属起步阶段的技术产品则十分不利。同时，由于没有明确的标准规范，各种技术产品更是良莠不齐。此外，煤炭被社会错误定位成一种非清洁能源，加上一些煤炭使用指标、禁煤令的出台，使得煤粉工业锅炉技术的推广遇到困难。然而国家和地方政府也意识到了此问题，客观地对煤粉工业锅炉技术给予了肯定和支持，如国家发改委将其列入“国家重点节能技术推广目录”，能源局将其列入“煤炭清洁高效利用行动计划（２０１５－２０２０）”，工信部发布的“高效节能环保工业锅炉产业化实施方案”中也有涉及；在地方层面，山东、河北、天津、江苏、甘肃等地对其均有政策文件支持。
3关键技术发展
3.1煤粉制备技术
煤粉锅炉采用高挥发分长烟煤煤粉作为燃料。其中，煤粉要求水分4%以下，粒度为200目。锅炉发展初期，由于容量较小，煤粉需求量较低，生产采用先经回转烘干窑烘干，再由雷蒙磨磨制的两步法生产工艺。随着锅炉数量及单体锅炉容量的增加，对使用煤粉的需求量也迅速增加，煤粉生产发展为采用立式磨机，烘干和磨制同时进行的一步法生产工艺。工艺原理为，煤粉作为燃料供入热风炉，燃烧产生的高温热烟气经配入空气或低温循环烟气调节至适宜温度后，与粉煤同时供入立式磨煤机，粉煤在磨制过程中完成烘干，直接产出成品煤粉。热烟气既是干燥剂，也是输送风，热风炉煤粉消耗量根据产能和空气吸热等因素设计。一般烘干能消耗为18～20kg煤粉/t煤粉，电耗为30kWh/t煤粉。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一步法生产工艺系统在全负压下运行，无粉尘外漏，外排烟气中粉尘浓度不高于30mg/Nm3。相比两步法，缺点为产出煤粉温度高，安全保障措施要求高，优点为流程短、设备少、比投资小，可够满足百万吨级大规模制粉需求。
3.2浓相煤粉输送技术
供料器是煤粉锅炉中最为重要的设备。供料不稳定，导致燃烧不稳定、炉膛负压波动较大、膜式壁震动、喷灰等现象，情况严重的会发生炉膛爆燃事故。为了保证锅炉稳定运行，供料偏差不得超过±3％。此项目采用煤炭科学技术研究院有限公司最先研发的“星鸟”耦合文丘里供料器。随着对煤粉流动特性以及文丘里输送特向认识的不断深入，供料器从螺旋结构形式升级为“星鸟”耦合文丘里供料器，具备二次活化、均匀连续喂料以及引射流混合发送的特点。煤粉经过顶部星型卸料阀周期性地卸入到中间缓冲仓，中间缓冲仓锥斗壁面多点通气，使煤粉吸气快速活化，流动性显著增强。密度分布均一的煤粉流，依靠重力经锥斗出口进入“星鸟”耦合文丘里阀组。阀组连续均匀排出的煤粉落入高速引射流混合器组件，与一次风瞬间完成散射混合，形成高浓度风粉流。风粉流依靠一次风机提供的动力，经风粉管道源源不断浓相送出，进入下游燃烧器。采用“星鸟”耦合文丘里供料器供料稳定，供料偏差为±1％，燃烧稳定，炉膛负压波动较小。
4燃煤粉工业锅炉的发展前景及节能减排技术创新途径探析
首先，在进行燃煤粉工业锅炉技术方面的革新的工程中，最重要的就是结合燃煤粉工业锅炉生产过程的实际特点，进行相应的燃煤粉工业锅炉节能减排技术的革新，保证可以通过技术革新的方法，有效的选择出优化的燃煤粉工业锅炉的节能减排技术方法，促进燃煤粉工业锅炉生产效率的提升。其次，配套烟气治理措施，采用双除尘：低温受热面出来的烟气首先通过布袋除尘器，布袋除尘器的除尘效率在99.8%以上。布袋除尘后的烟气通过湿法脱硫后进入湿式静电除尘，可高效捕集PM2.5颗粒，同时解决脱硫系统产生的石膏雨、SO3气溶胶等问题，湿电除尘后的烟气粉尘含量小于5mg/m3。采用低氮燃烧与脱硝相结合：低氮燃烧技术，NOX初始排放低于300mg/m3；选择性非催化还原SNCR（炉内脱硝），选择性催化还原SCR（炉外脱硝），NOX最终排放低于50mg/m3。采用石灰石膏法脱硫：按照本工程二氧化硫排放浓度要求，脱硫效率不小于98.4％，脱硫喷嘴采用国际领先水平的氮化硅脱硫喷嘴，雾化效果好，使用寿命长（使用寿命10年以上）。最后，在进行燃煤粉工业锅炉生产的过程中，要充分的考虑到，为了保证整个处理效果的有效性，要从系统优化的角度进行更新，并拿出有针对性的策略方法:第一，在进行燃煤粉工业锅炉设备的供应系统设计过程中，为了保证风的频率等级，并使用变频控制的方法，保证整个系统的智能化性能，进行智能化的对风力进行调节；第二，要尽量实现燃煤粉工业锅炉供热系统的升级改造，提升燃煤粉工业锅炉设备内部的传热效率。
结语
煤粉工业锅炉技术系统自研发以来，经历了从煤粉生产、安定储供、稳定燃烧以及清洁排放等核心技术的进步和发展，装备向大型化、模块化和系列化发展，以其高效清洁的特点，取得了良好的规模化应用效果。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的主要技术之一。
参考文献
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［2］范玮.煤粉工业锅炉产业发展现状及投资分析［J］．洁净煤技术，2012，18（4）:4-6．
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论文作者:李成凤、段希福、王远军
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
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