“煤粉氣化燃燒節(jié)能減排技術(shù)”的推廣應(yīng)用

摘要 能源在國民經(jīng)濟中具有特別重要的戰(zhàn)略地位。我國目前能源供需矛盾尖銳、結(jié)構(gòu)不合理；能源利用效率低；一次能源消費以煤為主，化石能源的大量消費造成嚴重的環(huán)境污染。本文根據(jù)國家節(jié)能減排的精神，介紹了一種煤粉氣化燃燒節(jié)能減排技術(shù)，不僅節(jié)約用煤，而且提高了鍋爐與窯爐的熱效率，具有廣闊的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞 煤粉氣化燃燒，節(jié)能與減排

1煤粉氣化燃燒節(jié)能減排技術(shù)簡介

煤是我國的主要能源，我國70%的能源消耗都以煤為主。據(jù)統(tǒng)計，全國在用的工業(yè)鍋爐54萬余臺，工業(yè)窯爐約12萬臺，年耗煤量在7億噸左右，約占全國煤產(chǎn)量的三分之一。

我國煤炭資源豐富，但煤質(zhì)相比差異較大，工業(yè)鍋爐一般適合使用優(yōu)質(zhì)煤，但優(yōu)質(zhì)煤供給量有限，大多數(shù)鍋爐都燃用貧煤，普遍存在對煤種適應(yīng)性差的問題。由于貧煤揮發(fā)物相對較低，燃燒不完全，致使鍋爐的熱效率下降，爐膛燃燒溫度一般在1000℃左右。普遍現(xiàn)象是鍋爐熱效率平均不到55%，工業(yè)窯爐熱效率平均不到30%，爐渣含碳量高達20%以上（與此同時，國際上鍋爐熱效率為85%，工業(yè)窯爐熱效率為50%以上），煙塵排放濃度大量超標(biāo)，對環(huán)境造成嚴重的污染以及能源的大量浪費。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源供需矛盾日益顯現(xiàn)，節(jié)能減排的治理已經(jīng)到了刻不容緩的地步，因此國家非常重視，已把節(jié)能減排的工作放在一個優(yōu)先的位置。根據(jù)這種情況新修訂的《國家節(jié)約能源法》提出要優(yōu)先開發(fā)主要耗能領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)裝備；積極推進以節(jié)能減排為主要目標(biāo)的設(shè)備的更新和技術(shù)改造；全面實施對低效燃煤工業(yè)鍋爐（窯爐）的技術(shù)改造，研發(fā)與提升燃煤污染物綜合治理和控制利用的技術(shù)與裝備等。

根據(jù)國家實施節(jié)能減排的精神，高明冠宇機械廠有限公司針對低效燃煤鍋爐和工業(yè)窯爐的低效耗能現(xiàn)象，經(jīng)過技術(shù)改造，生產(chǎn)制造出“機械湍流磨”煤粉氣化燃燒裝置。該裝置用于燃用貧煤的工業(yè)鍋爐和窯爐，從技術(shù)上解決了煤的完全燃燒技術(shù)瓶頸，有效提高了鍋爐的熱效率，實現(xiàn)熱效率80%左右、同比節(jié)煤率20%左右、污染物減排同比下降30%左右，取得了節(jié)能減排的雙重經(jīng)濟效益。

2技術(shù)原理及科學(xué)依據(jù)

2.1 機械湍流磨的技術(shù)原理

以流體力學(xué)、空氣動力學(xué)為理論，以湍流為原理。

2.2煤粉氣化裝置的科學(xué)依據(jù)

“煤粉氣化裝置”是通過創(chuàng)新發(fā)明的“湍流渦輪”高速運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的高度湍流運動，將煤迅速粉碎成200目的細粉體，再通過湍流使煤粉與氧氣反應(yīng)，并迅速霧化成氣態(tài)直接通過管路噴入爐膛，在懸浮狀態(tài)下燃燒至完全的技術(shù)。

湍流運動的特性是不規(guī)則性，即由大小不等的渦體組成無規(guī)則的隨機運動。它最本質(zhì)的特征是“湍動”，即隨機的脈動。它的速度場和壓力場不僅對時間，而且對空間而言都是隨機的；湍流運動的另一重要特性是擴散性。湍流中由于渦體相互混雜，引起流體內(nèi)部動量交換，動量大的質(zhì)點將動量傳給動量小的質(zhì)點，動量小的質(zhì)點又影響動量大的質(zhì)點，結(jié)果擴散增加了動量、質(zhì)量的傳遞率。

當(dāng)被粉碎的物料處在高度湍流場中時，就構(gòu)成了氣固兩相流，從機械裝置“湍流渦輪”獲得的湍動能量，通過慣性作用由大旋渦逐級傳遞給小旋渦。在這一復(fù)雜的湍動過程中產(chǎn)生強烈的撞擊、摩擦、剪切作用力，從而使煤有效地被粉碎細化，在湍流的作用下與氧氣（空氣）反應(yīng)，并被霧化成氣態(tài)，從而使煤變?yōu)橐兹几咝У那鍧嵞茉础?/p>

3節(jié)能減排的科學(xué)依據(jù)和實測效果

實踐證明，“煤粉氣化” 燃燒迅速并完全，是一項節(jié)能新技術(shù)，其結(jié)構(gòu)簡單、維護使用簡便，節(jié)能減排效果非常可觀。

3.1節(jié)能依據(jù)

煤粉氣化懸浮燃燒是將燃煤粉碎成粉狀，并霧化成氣態(tài)隨管路噴入爐膛，燃燒迅速完全的節(jié)能新技術(shù)。對煤種的適應(yīng)性強，燃用揮發(fā)分低，對于不易著火的煤種，該技術(shù)的效果更佳；燃燒穩(wěn)定，火焰中不帶有停滯的煙氣；火焰幅射力大，爐膛燃燒溫度一般在1500℃左右，呈亮白色，鍋爐熱效率可達80%左右。機械不完全燃燒的熱損失（爐渣含碳量）可降低10%左右，化學(xué)不完全燃燒的熱損失（一氧化碳、二氧化碳）同比可降低50%左右，鍋爐排煙熱損失相應(yīng)降低（由于燃燒充分完全、爐膛過量空氣系數(shù)小）。煤粉氣化燃燒就煤的可燃質(zhì)而言，由于揮發(fā)分高所以能夠燃燒完全，從技術(shù)上解決了鍋爐熱效率低下的三大熱損失，使有效能源得到了充分利用，同比節(jié)煤率一般可達20%左右。

3.2 實測效果

以4t/n和10t/n燃煤蒸氣鍋爐為例，將用戶使用前后提供的數(shù)據(jù)作一對比：4t/n鍋爐采用全煤粉氣化燃燒技術(shù)前每小時用煤量為650kg，使用后每小時用煤量降為360kg，平均節(jié)煤率達44.6%；10t/n鍋爐采用層燃加氣化燃燒，使用該技術(shù)前每小時用煤量為1600kg，使用后每小時用煤量降為1190kg，平均節(jié)煤率達25.6%。

由此可見，使用煤粉氣化燃燒技術(shù)，產(chǎn)生的節(jié)能效益非常可觀。

3.3 該技術(shù)成果的鑒定結(jié)論

（1） “機械湍流制粉技術(shù)”替代風(fēng)扇磨煤機，在技術(shù)上取得了重大突破；產(chǎn)品工藝、技術(shù)性能和可靠性顯著提高，粉磨機理“新穎”、粉碎能量大、生產(chǎn)效率高、制粉細、能耗低。

（2） 采用該技術(shù)可有效推進煤粉復(fù)合燃燒技術(shù)的推廣應(yīng)用。在節(jié)能、減少大氣污染等方面產(chǎn)生經(jīng)濟與社會效益顯著，平均節(jié)煤率20%以上，鍋爐熱效率提高20%，鍋爐出力平均提高15%，煙氣一氧化碳含量同比可降低56%，二氧化硫同比下降了28%。

（3） 該技術(shù)已獲得國家發(fā)明專利，具有普遍的應(yīng)用價值，可廣泛用于制粉設(shè)備的開發(fā)，促進粉體工業(yè)的發(fā)展。

4主要技術(shù)特點

（1） 技術(shù)機理：世界首創(chuàng)，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。具有節(jié)能減排、安全可靠、有效提高鍋爐熱效率和出力等技術(shù)特點。

（2） 工藝先進：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，全套裝置體積小，安裝與維修方便。設(shè)備能耗低、噪音小，全系統(tǒng)雙負壓運行，無粉塵泄漏。

（3） 設(shè)備操作簡單：采用微機控制。爐膛燃燒溫度在1200～1500℃之間可調(diào)。溫度低于設(shè)定時自動送氣燃燒；溫度高于設(shè)定時自動停氣燃燒；輸煤系統(tǒng)自動控制。

（4） 有較強的煤種適應(yīng)性：對貧煤、無煙煤也能充分氣化燃燒。火焰幅射力大，能有效提高鍋爐的生產(chǎn)能力，鍋爐熱效率一般可達80%左右。

（5） 有利于爐內(nèi)煙氣攪動與混合，使化學(xué)不完全燃燒的熱損失和爐膛過量空氣系數(shù)降低。對燃用揮發(fā)物低和不易著火的煤，該技術(shù)的效果更佳。

（6） 安裝本設(shè)備不改變鍋爐本體，安裝工期短、投資少、見效快，使用后一般一年左右即可收回全部改裝投資。

（7） 該技術(shù)應(yīng)用行業(yè)廣：可用于工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐和工業(yè)干燥爐、水泥廠旋轉(zhuǎn)窯及4～60噸鏈條鍋爐（小型火電廠）。

參考文獻

1鍋爐壓力容器[M].中國勞動社會保障出版社，2004

2鍋爐技術(shù)問答[M].中國電力出版社，2006

3大氣污染控制工程[M].機械工業(yè)出版社，2006