尤毅聰

（福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院泉州分院，福建 泉州 362000）

煤粉工業(yè)鍋爐的高效節(jié)能與在福建的發(fā)展前景

尤毅聰

（福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院泉州分院，福建 泉州 362000）

文中介紹了福建省煤粉工業(yè)鍋爐的技術(shù)現(xiàn)狀，分析了煤粉工業(yè)鍋爐技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)、難點(diǎn)、適合的容量和推廣應(yīng)用使用效果，結(jié)果表明福建省發(fā)展煤粉工業(yè)鍋爐已具備條件，前景良好。

煤粉；工業(yè)鍋爐；高效節(jié)能；發(fā)展前景

福建省燃煤工業(yè)鍋爐總數(shù)1.3萬多臺(tái)，總蒸發(fā)量約4.7萬噸/小時(shí)，年消耗煤炭近1200萬噸，容量在10t/h以下的約占92.2%，10～20t/h的約占6.7%，20t/h以上的不足1.1%。從福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院泉州分院（以下簡稱“泉州分院”）鍋爐熱效率和煙氣排放測試數(shù)據(jù)分析，福建省燃煤工業(yè)鍋爐實(shí)測平均熱效率大多在60%～70%之間，鍋爐排放煙氣的粉塵濃度、SO2、NOX、煙氣黑度存在較多超標(biāo)情況，而歐洲一些先進(jìn)國家的燃煤鍋爐的熱效率一般都超過80%，鍋爐排放煙氣也基本能達(dá)標(biāo)。能效低、高污染是燃煤工業(yè)鍋爐的兩大頑疾，解決這個(gè)問題需要政府的重視、燃煤鍋爐技術(shù)的提高、企業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的具備和對(duì)節(jié)能降耗的認(rèn)識(shí)。高效煤粉工業(yè)鍋爐能夠很好地解決這兩個(gè)問題，國家科技部已將推廣高效煤粉工業(yè)鍋爐作為鍋爐節(jié)能降耗，列入國家“十一五”科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。近年來，許多達(dá)不到環(huán)保排放要求的燃煤鍋爐已改造成燃油或燃?xì)忮仩t，但企業(yè)倍感成本壓力，在這樣的背景下，人們關(guān)注到了燃煤粉工業(yè)鍋爐，利用“潔凈煤”懸浮燃燒方式，以高揮發(fā)分煙煤為燃料，其燃燒效率≥98%，鍋爐熱效率：82%～92%，煙氣排放：≤50mg／m3，達(dá)到高效節(jié)能減排的作用。文中對(duì)燃煤粉工業(yè)鍋爐的高效節(jié)能做了闡述，并分析了在福建發(fā)展的前景及需要大力創(chuàng)新解決的一些問題。

1 國內(nèi)和福建省煤粉工業(yè)鍋爐的技術(shù)現(xiàn)狀

中國煤炭科學(xué)研究總院早在21世紀(jì)初提出了高效工業(yè)煤粉鍋爐系統(tǒng)的研究，得到國家相關(guān)部門的高度重視，被列入國家的“十一五”重大科技項(xiàng)目研究。此后數(shù)年煤炭科學(xué)研究總院成功開發(fā)出多個(gè)系列的高效煤粉鍋爐,2009年煤炭科學(xué)研究總院又成功研制出擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高效煤粉工業(yè)鍋爐技術(shù)系統(tǒng)，該技術(shù)具有熱效果高、污染物排放少、操控簡單和運(yùn)行成本低等四大特點(diǎn)，可作為油氣鍋爐的理想替代產(chǎn)品 [1]。近幾年福建永恒能源管理有限公司依托中國煤炭科學(xué)研究總院、美國EMI、西安交大等多家技術(shù)研發(fā)單位，在福建省大力推廣煤粉鍋爐，目前該公司在福建省有11臺(tái)煤粉鍋爐在運(yùn)行（其中泉州市有7臺(tái)，其他地市4臺(tái)），從運(yùn)行情況及泉州分院測試情況看，鍋爐熱效率均達(dá)到85%以上，各種排污指標(biāo)較為理想，達(dá)到了節(jié)能減排的效果。

2 煤粉鍋爐系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新和難點(diǎn)

煤粉鍋爐系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新：一是煤粉燃燒器的成功研制；二是制煤粉技術(shù)的進(jìn)步和制煤粉設(shè)備的完善；三是煤粉爐膛低溫燃燒技術(shù)的研究和應(yīng)用，有力地推動(dòng)了煤粉鍋爐的實(shí)際應(yīng)用。煤粉由制粉公司預(yù)先加工好，無需鍋爐使用單位自行制作，節(jié)約了大量的場地，又減少了堆煤對(duì)環(huán)境的污染。用密閉汽車罐車將煤粉送往用戶，鍋爐采用自動(dòng)控制，大大減少操作人員數(shù)量。與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比，煤粉鍋爐具有以下優(yōu)勢：（1）爐膛燃燒效率高：煤粉燃燒充分，爐膛燃燒效率可達(dá)98%，比鏈條燃煤鍋爐燃燒效率高20%左右。（2）煙氣排放污染低：煙囪看不見冒黑煙，達(dá)到林格曼0級(jí)；煙塵排放濃度在＜50mg／m3以下，大大低于國家標(biāo)準(zhǔn)80mg／m3；S02排放濃度≤80mg／m3，大大低于國家標(biāo)準(zhǔn)400mg／m3。（3）煤粉由制粉廠集中磨制、配送，減少了堆煤場地對(duì)環(huán)境的污染，節(jié)省了用地。（4）投資回報(bào)率高：初期投資量較大，節(jié)能降耗明顯，降低了運(yùn)行費(fèi)用，可在較短的時(shí)間內(nèi)收回設(shè)備投資。

煤粉鍋爐系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)：一是煤粉燃燒器在低負(fù)荷下如何穩(wěn)定燃燒，是比較困難的。由于工業(yè)鍋爐爐膛容積較小，要合理設(shè)計(jì)爐堂內(nèi)的流動(dòng)，使煤粉在小空間內(nèi)能夠完全燃燒，當(dāng)負(fù)荷小于50%時(shí)，爐膛溫度水平不易保持，燃燒很難掌握，有時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒火焰的熄滅，或者在爐內(nèi)發(fā)生結(jié)渣。二是產(chǎn)生低的NOx排放也是較困難的。三是前期投資較大：與鏈條爐相比，同型號(hào)的投資額要增加40%～100%；四是制粉技術(shù)要求較高，投資大，需要一定數(shù)量的煤粉鍋爐的用戶來支撐，否則會(huì)虧損。

煤粉鍋爐適合的容量：對(duì)于＜4t/h的鍋爐不適合燃煤粉，因?yàn)殄仩t爐膛容積較小，煤粉很難在小空間內(nèi)完全燃燒。4～6t/h的煤粉鍋爐，因燃燒系統(tǒng)復(fù)雜，煙氣排放處理設(shè)備較多，使初期投資過大，很難讓企業(yè)接受；≥10t/h的煤粉鍋爐，按照煤粉鍋爐的要求改進(jìn)燃燒系統(tǒng)，完善煙氣排放處理系統(tǒng)，爐膛燃燒效率可達(dá)98%以上，鍋爐熱效率可達(dá)82%以上，雖然初期投資較大但產(chǎn)出與投資比合理，節(jié)能降耗的收益較大，多投資部分一般在3年內(nèi)回收，經(jīng)濟(jì)效益較好。隨著鍋爐容量的增大，工業(yè)鍋爐爐膛低溫燃燒、低氮燃燒的優(yōu)勢被逐漸減弱，超過一定容量應(yīng)采用電站鍋爐的燃燒技術(shù)，這樣鍋爐的熱效率會(huì)更高，節(jié)能降耗更明顯，建議〉75t/h的工業(yè)鍋爐不采用煤粉工業(yè)鍋爐模式。煤粉工業(yè)鍋爐的最佳容量范圍應(yīng)當(dāng)是10t/h至50t/h。

3 應(yīng)用與效果

3.1 泉州市部分使用的煤粉鍋爐使用狀況

2005年福建永恒能源有限公司開始在泉州市開展煤粉鍋爐示范及市場推廣工作，截至目前，共給6家企業(yè)投入7臺(tái)套煤粉鍋爐，計(jì)90蒸t/h，其使用狀況見表1。

表1 7臺(tái)套煤粉鍋爐情況表

3.2 效益分析

高效煤粉鍋爐與鏈條鍋爐相比，效益如下表2所示。傳統(tǒng)鍋爐的排放指標(biāo)按GB 12371-2014標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

表2 高效煤粉鍋爐與鏈條鍋爐相比效益分析表

3.3 推廣應(yīng)用模式

煤粉工業(yè)鍋爐是一項(xiàng)集技術(shù)、資金、管理于一體的系統(tǒng)工程，涉及工程建設(shè)投資高，煤粉燃料制作的技術(shù)要求高、大型化規(guī)?；?，運(yùn)行管理專業(yè)化程度高。因此要使高效煤粉工業(yè)鍋爐能夠盡快地得到推廣應(yīng)用需依托一個(gè)與其特征相適應(yīng)的新機(jī)制或者市場化平臺(tái)。

合同能源管理是一種新型的市場化節(jié)能營銷機(jī)制平臺(tái)，早期盛行于西方發(fā)達(dá)國家的節(jié)能降耗改造工程，其實(shí)質(zhì)是以減少的能源費(fèi)用來支付節(jié)能項(xiàng)目的全部改造費(fèi)用的節(jié)能業(yè)務(wù)方式，目前是我國各級(jí)政府大力推廣的一種有效的節(jié)能減排的項(xiàng)目模式。如福建永恒能源有限公司采取的“客戶零投資零風(fēng)險(xiǎn)”方式——在使用單位投資建設(shè)煤粉鍋爐，全部投資及日常運(yùn)行管理全部由公司負(fù)責(zé)，生產(chǎn)的蒸汽賣給使用單位，按流量結(jié)算。又如某能源公司采取的“客戶投資我負(fù)責(zé)運(yùn)行管理”方式—使用單位投資建設(shè)煤粉鍋爐，管理公司負(fù)責(zé)日常運(yùn)行管理，生產(chǎn)的蒸汽賣給使用單位，按流量結(jié)算。

4 煤粉工業(yè)鍋爐的發(fā)展前景

4.1 煤粉鍋爐替代鏈條鍋爐實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

傳統(tǒng)燃煤工業(yè)鍋爐主要以鏈條爐為主，約占總臺(tái)數(shù)的85%以上，鏈條爐是層燃燃燒，其燃燒設(shè)備包括爐排、布風(fēng)配風(fēng)裝置、傳動(dòng)裝置、側(cè)密封裝置等，這些裝置不易密封，使燃燒不穩(wěn)定、不完全，煤燃燒效率一般為70%～80%左右，個(gè)別鍋爐僅為60%，造成大量的燃料和熱能損失。煤粉鍋爐采用室燃燃燒，解決了密封問題和燃燒不完全問題，煤燃燒效率達(dá)到98%以上。另外，鏈條爐的粉塵顆粒不均勻，除塵效果不理想，而煤粉爐的粉塵顆粒較輕細(xì)較均勻，用布袋除塵效果較好。因此，煤粉爐比鏈條爐的熱效率高，除塵效果好，煤粉鍋爐燃燒完全，尾部排煙不會(huì)出現(xiàn)黑煙，環(huán)保性能好。同樣，煤粉鍋爐的成本也比燃生物質(zhì)的鏈條鍋爐低。

4.2 燃煤粉替代油氣實(shí)現(xiàn)技術(shù)更新?lián)Q代

低廉的燃料價(jià)格、高燃料利用率、潔凈的運(yùn)行環(huán)境是高效煤粉工業(yè)鍋爐成為替代油、氣鍋爐理想的產(chǎn)品。即使是在目前國際油價(jià)較為低廉的情況下，采用燃煤粉替代油氣仍然可以降低不少成本，高效煤粉工業(yè)鍋爐必將成為未來大型工業(yè)鍋爐的主角。

4.3 福建省發(fā)展煤粉工業(yè)鍋爐的前景良好

福建省目前在用的煤粉工業(yè)鍋爐占比不到1%，國內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)有的已達(dá)到5%以上。10t/h以上的工業(yè)鍋爐福建省占比7.8%（全省約有1000多臺(tái)），這些鍋爐絕大部分是鏈條鍋爐，若把這1000多臺(tái)鏈條鍋爐改造成為煤粉鍋爐，每年可節(jié)約燃煤約36萬噸，每年可節(jié)約能耗資金3～4億元。10t/h以上的工業(yè)鍋爐主要分布在漂染行業(yè)、造紙行業(yè)、小化工行業(yè)、大型食品行業(yè)，這些企業(yè)有一定的規(guī)模，對(duì)節(jié)能減排高度重視，也愿意投入資金進(jìn)行節(jié)能減排的改造；技術(shù)方面，福建省內(nèi)已有多家企業(yè)進(jìn)行了由鏈條鍋爐改煤粉鍋爐的嘗試，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益；福建省雖然不產(chǎn)高效煙煤，但福建有廣闊的海岸線，可通過海上運(yùn)輸方式，經(jīng)省內(nèi)各港口能方便使用到高效煙煤，價(jià)格雖比無煙煤稍高，但煙煤的供應(yīng)充足，煤粉的制造和供應(yīng)也有專業(yè)的單位。福建永恒能源有限公司在這方面做了很多的努力，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，并得到了福建省政府的認(rèn)可。福建省政府對(duì)企業(yè)節(jié)能減排高度重視，對(duì)節(jié)能減排改造項(xiàng)目給予一定的補(bǔ)貼。應(yīng)該說，由鏈條鍋爐改造成為煤粉鍋爐，或新建設(shè)煤粉鍋爐的內(nèi)外因素已經(jīng)具備，隨著煤粉工業(yè)鍋爐技術(shù)的不斷發(fā)展，其發(fā)展?jié)摿Σ豢晒懒俊?/p>

5 結(jié)論

（1）我國煤炭資源豐富，煤炭價(jià)格的低廉，燃煤鍋爐仍然是工業(yè)鍋爐的主力。高熱效率、少污染高潔凈的煤粉鍋爐必將脫穎而出，比其他燃煤鍋爐更具優(yōu)勢，比燃油燃?xì)夤I(yè)鍋爐具有運(yùn)行成本低的優(yōu)勢。近幾年大量的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，使煤粉工業(yè)鍋爐的推廣應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。

（2）煤粉工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排技術(shù)還有許多方面需要?jiǎng)?chuàng)新提高和發(fā)展，充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，完善系統(tǒng)控制方案。

（3）煤粉工業(yè)鍋爐是一項(xiàng)集技術(shù)、資金、管理于一體的系統(tǒng)，需要各級(jí)政府的大力推廣和一個(gè)好的推廣平臺(tái)，這也是目前煤粉鍋爐推廣應(yīng)用受制約的因素。

（4）從上述分析看，結(jié)果表明福建省發(fā)展煤粉工業(yè)鍋爐已具備條件，前景良好。

[1]俞建洪，王善武.煤粉工業(yè)鍋爐及其發(fā)展前景[J].工業(yè)鍋爐:2014(1):1-5.

High Ef fi ciency Energy-saving Pulverized Coal Fired Industrial Boiler and Prospect in Fujian Province

YOU Yi-Cong
(Quanzhou Branch of Fujian Boiler and Pressure Vessel Inspection Institute,Quanzhou 362000,Fujian,China)

This paper introduces the technical status of pulverized coal fired industrial boiler in Fujian province,analyzes the technical innovations and dif fi culties,fi tting capacity and extended using effects of pulverized coal fi red industrial boiler ,concludes that the conditions are well-placed for the development with the good prospect of pulverized coal fi red industrial boiler in Fujian

Pulverized coal;Industrial boiler;High ef fi ciency energy-saving;Development prospect.

2016-11-02

尤毅聰，男，福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院泉州分院，副院長，教授級(jí)高級(jí)工程師