摘要：我国富煤少气的资源特点决定了煤炭是主体能源。为改善大气环境质量，近年来大力推进燃煤锅炉房改燃工程。随着燃气供热面积的快速增长，天然气需求也增长快速，气源保障的难度和供热成本不断加大，政府财政补贴数额逐年增加。为缓解燃气供应及供热成本压力，突破能源瓶颈，减少污染物排放，实现煤炭清洁利用，推广煤炭清洁利用技术极为重要。本文根据天津市华苑供热站建设5×58MW煤粉锅炉及配套制粉系统和环保设施，总结了建设管理和工艺技术上的多项创新，烟气实现了超净排放等内容，为煤粉锅炉和配套设施在供热站的全面推广应用起到了重要作用，对缓解天然气压力，实现煤炭能源清洁利用具有重要指导作用。
关键词：煤炭清洁利用；供热站；煤粉锅炉；建设管理；技术创新；超净排放
一、工程建设背景及建设管理
1.建设背景
天津华苑供热站原有供热面积625万平米，热负荷312.5MW。考虑负荷需求不足和规划要求，对华苑供热站提出续建要求，规划增加供热面积475万平米，热负荷增加237.5MW。华苑供热站的续建工程是天津市重点民心工程，天津市津能工程管理有限公司为落实市政府关于煤炭清洁利用试点工作的指示精神，组织技术专家成立了专项工作组，先后多次实地调研考察，对煤炭清洁高效利用装备制造、主要技术路线和超净排放要求进行了深入论证，并与国内相关科研院所展开合作，研究编制了独具特色的《华苑高效煤粉供热锅炉工程技术方案》，明确提出了把华苑高效煤粉供热锅炉工程建设为示范工程项目的目标。
2项目建设全过程管理
建设理念方面，天津市津能工程管理公司组建项目建设团队，编制工程实施管理项目文件，制定项目目标细则，把天津华苑供热站5×58MW供热工程建设成“环保、高效、节能”一体化的示范项目。
优化工艺系统方面，由于在供热站首次采用煤粉炉及制粉系统，系统较为复杂，组织协调了各工艺系统之间接口的衔接，优化各工艺之间的配合及各工艺设备参数的匹配，使各系统运行完整，安全可靠。组织针对设备的选型及技术参数工作进行充分论证，并对生产厂家相关设备进行调研、论证，确保设备参数满足工艺要求，确保设备生产满足工期要求。
管理过程方面，全过程的安全、质量管理理念贯穿整个工程的管理过程，在工期紧、任务重，施工场地狭小等不利的因素下，组织协调解决设计、设备问题，调整施工工序，杜绝了安全隐患的发生，工程质量达到预期目的。工程于2015年4月打桩开工建设，7月21日，煤粉锅炉第一钩钢架开始吊装；2015年12月31日，5台新建高效煤粉供热锅炉成功点火，实现了当年建设、当年调试供热的目标。
二、项目多项技术创新
1安全防护创新
鉴于煤粉存在易燃、易爆的特性[1-2]，煤粉磨制、输送、储存安全措施十分关键，为确保运行安全可靠、万无一失，通过进行广泛调研，采取了多项创新技术，实现全区域、全流程、全源点覆盖的防火、防爆体系：一是烟气的综合利用技术，二是采用氮气输粉技术，三是煤粉仓安全防护技术。
2烟气综合利用技术
煤粉锅炉尾部排烟温度设计在120℃，每台炉排烟量在90000Nm3，大量的热烟气排放，浪费掉大量的热量，不利于能源的充分利用，锅炉燃烧后烟气中含氧量小于6%，结合制粉系统对煤粉加热的需要，采用锅炉燃烧后的烟气配以热风炉做为制粉热源，充分利用烟气余热及含氧量低等特点，在制粉加热过程中有效的控制热源中的氧气含量，保证制粉过程中的安全，首次将烟气引入制粉系统加热煤粉，既保证制粉过程中热量充分利用烟气余热，又能控制制粉设备中含氧量小于12%，消除爆炸危险[3]，达到制粉系统安全运行的要求。
3氮气输粉技术
除无烟煤外，混合煤、烟煤的制粉系统必须按照惰性干燥气体设计[4]。本工程煤质为II类烟煤，采用氮气密闭输送符合规范要求，保证了输粉过程的安全。
在煤粉输送环节，磨制完的煤粉需要输送到炉前粉仓，煤粉经磨制完成到收粉器后，输粉系统采用全封闭式设备、管道，通过加压的氮气作为动力在管道中产生流速进行输送，在保证安全的情况下，将制粉车间收粉器内煤粉送到炉前粉仓，调试过程中充分掌握吹粉的时间、吹粉压力及收粉器内粉的温度、高度等主要参数，实现全自动及时进行输送，同时设有声光报警装置，防止设备及管道堵塞。
4氮气回收再循环技术
煤粉的储存及输送使用氮气进行保护，能保证在储存及输送过程的安全性，单纯在煤粉输送过程中使用氮气损耗量较大，如不能及时回收将使制氮设备投入及运营成本很大，为此氮气重复利用至关重要，将输粉氮气经过储煤仓后的乏气，通过管道进入氮气缓存罐回收，再通过氮气增压机进行增压达到氮气输粉压力，做到氮气重复利用，既确保煤粉连续输送，又达到节能效果。
5烟气超净排放
相比于常规的燃煤锅炉和燃气锅炉，华苑高效煤粉炉在以下几个方面进行了创新。首次在尾部烟气处理过程中采用SNCR法+SCR法联合脱硝方案、湿法脱硫及一级布袋除尘、二级湿式静电除尘的烟气处理方式，实践证明该项技术稳定可靠，烟气处理效率高。2016年3月3日，天津市环保局环境监测中心对煤粉炉排放情况进行了全面检测，并出具了监测报告具体排放情况见下表：
污染物排放情况对比表
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从检测数据来看，试点项目环保效果十分突出，各项污染物排放优于燃气锅炉排放标准。其中，颗粒物浓度分别比新建燃煤和燃气锅炉排放标准低87.5%和62.5%；二氧化硫浓度分别比新建燃煤和燃气锅炉排放标准低92.5%和25%；氮氧化物浓度分别比新建燃煤和燃气锅炉排放标准低79%和58%。
三、结论
华苑供热站5×58MW高效煤粉炉是我国当年规模最大的煤粉供热锅炉,也是我国目前排放标准最高的利用煤粉供热的锅炉房，制粉、燃烧、烟气排放一体化处理效果最好的燃煤供热锅炉，通过采用新技术、新工艺、新设备、新流程，新材料在供热站的使用，安全性有效的得到保障。从国家发展的大环境来看，环保优势、节能优势、资源优势、运营优势明显，有很大的推广价值。
参考文献
[1]董燕,李齐,秦可珍.煤直接液化中煤粉火灾危险性研究[J].工业安全与环保.2013,39(8), 89-94
[2]黄鑫,秘义行,陈彦菲等.煤制油工程中煤粉制备系统的火灾危险性分析[J].消防科学与技术.2010,3(5),179-183
[3]DL/5145-2002火力发电厂制粉系统设计计算技术规定.
[4]GB50607-2010 高炉喷吹煤粉工程设计设计规范
论文作者:刘丛丛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/12
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