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唱响中国煤科品牌丨中国煤科煤科院煤粉工业锅炉技术系统展示

2019-06-06   来源:中国煤炭科工集团

  多年来,中国煤科坚持立足公益类科技型企业定位,坚持创新驱动发展,推动企业高质量发展,不断丰富并提升中国煤科高科技、高质量、高标准的品牌形象。


  中国煤科利用“官微”传播平台,将继续带您走进中国煤科品牌产品。本期由品牌讲述人王乃继向您介绍煤科院煤粉工业锅炉技术系统。


  需要强调的是,6月5日为2019年世界环境日。中国煤科认真贯彻习近平生态文明思想,致力于煤炭清洁高效利用,为节能减排和环境治理矢志努力。今天推出的煤粉工业锅炉技术系统,正是这一积极实践的体现。


  王乃继,男,1965年12月出生,山西兴县人。博士,研究员,博士生导师,2014年国务院政府特殊津贴获得者,中国煤炭工业协会技术委员会矿山节能专家委员会副主任,中国煤炭学会煤化工专业委员会资深委员,中国电器工业协会工业锅炉分会燃烧器专业委员会委员,中国煤炭科工集团有限公司技术委员会委员。现任北京研究院节能分院党总支书记,煤科院节能技术有限公司副总经理。


  王乃继同志主要从事分布式煤粉燃烧、烟气污染物超低排放控制、煤炭气化等方面的科研与技术开发工作。近年来,主持完成国家级科研项目6项,获省部级科技成果奖励5项,在国内核心刊物和国际会议上发表论文20余篇。授权发明专利14项,实用新型13项。


  1、煤粉工业锅炉技术系统概况

  △煤粉工业锅炉房三维效果图


  煤粉燃烧是一种先进、高效的煤炭利用形式,截至目前,大型或巨型电站锅炉均采用煤粉燃烧。换言之,没有煤粉燃烧技术的突破,就没有世界火电工业的发展。基于电站煤粉燃烧技术的成功应用,上世纪七、八十年代,国内一些大学、科研院所和企业尝试在小容量工业锅炉上燃烧煤粉,但受当时技术理念与技术发展的制约,并未取得实质性进展。


  煤科院2003年正式启动了自主煤粉工业锅炉技术与装备的研究开发工作。经过十六年的探索和努力,目前已形成较完备的“燃气式”煤粉工业锅炉技术体系。产品涵盖了蒸汽锅炉、热水锅炉、有机热载体锅炉及热风炉等,共计四大类近20个标准化产品。截至目前,煤粉锅炉系统共授权发明专利11项,实用新型专利26项,获批软件著作权18项。“高效低排放煤粉工业锅炉系统”获中国煤炭工业协会科技进步一等奖,“一种煤粉工业锅炉系统”获中国煤炭工业协会专利奖一等奖。


  自主煤粉工业锅炉技术系统包括十三个集成子系统(站):煤粉储存系统、供料系统、燃烧系统、换热系统、除尘系统、脱硫系统、脱硝系统、热力系统、点火油气站、压缩空气站、惰性气体保护站、飞灰储存系统和测控系统等。

  △煤粉工业锅炉技术系统工艺流程图


  自主煤粉工业锅炉具有与天然气锅炉等同的操控、热工和环境效果,概况有以下六个方面的特点:


  (1)方便快捷。能够实现全自动“即开即停”和“宽调节比”运行,也可以实现无人值守。


  (2)安全可靠。煤粉储罐安全保障措施冗余,无预料不到的“着火”或“爆炸”风险。


  (3)干净卫生。煤粉加注、供喂料及飞灰输送全密闭作业,工作环境友好。


  (4)高效节能。锅炉热效率与天然气、电站锅炉等当,通常达到92%以上。


  (5)清洁环保。低氮燃烧装置耦合烟气污染物协同脱除装置,可以较容易地实现达标排放或超低排放。


  (6)经济实用。运行费用低廉,只有天然气锅炉的40%~50%。


  2、煤粉工业锅炉技术系统核心与关键技术

煤粉燃烧器

△燃烧器试烧现场


  无论电站锅炉还是工业锅炉,煤粉燃烧器是锅炉系统的核心。自主预燃式煤粉燃烧器具有煤粉着火容易、稳定,可实现煤粉在线气化等特点,燃烧器内可以完成60%以上的煤粉燃烧进程。与分级配风炉膛相结合,形成独特的低NOx煤粉燃烧体系。58MW在用锅炉的实测结果表明,NOx初始浓度最低可以达到200mg/Nm³。目前单台设备最大燃烧功率可达50MW,适用于80%以上的动力煤,也适用于半焦(兰炭)、生物质、轻柴油及天然气等。


  


  煤粉储存与喂料技术

  △5×300m³煤粉塔


  煤粉储罐(也称煤粉塔)是用于煤粉短期储存的集成设备,目前已有150m³~1000m³等四个标准型产品,也可根据项目实际情况非标定制。该产品主要用于锅炉系统煤粉燃料的就地存储,省去了现场煤粉制备环节,不仅节省了投资,也使现场环境大大改善,燃料品质也更容易控制。煤粉塔重点解决了煤粉存储的安全性及运行过程中的煤粉流动性问题,通过承压设计、静电接地、参数监测、惰化措施、泄爆装置等手段,保证了煤粉存储的安全可靠。

  △双锁气阀供料器


  煤粉精确供喂料是煤粉工业锅炉系统的“瓶颈”和“卡脖子”技术。经过多年的研究和积累,由早期的螺旋式被动供料发展至目前主流的双锁气阀式半主动式供料。流态化多孔转盘全主动供料实现了供料技术质的飞跃。煤粉精确供喂料主要技术指标:输送固气比4kg(干煤粉)/m³(空气),供料偏差≤±1%。



  烟气污染物净化技术

  △40000Nm³/h NGD除尘脱硫示范装置


  基于日趋严格的环保要求,2012年启动了高倍率灰钙循环半干法烟气脱硫(NGD)技术的研究工作,并于2014年建成示范装置。截止目前,在神东公司总计建成20000~40000Nm³/h烟气处理量的NGD脱硫装置21套。满足当地环保要求,无需外加脱硫剂,基本实现SO2达标排放;利用外加少量消石灰(Ca(OH)2),可实现超低排放。

  △4×20000Nm³/h NGD除尘脱硫示范装置


  近年来,利用NO预氧化及活性焦固定床吸附技术,耦合NGD,在NOx及重金属脱除方面已形成完整的自主工艺技术路线,即以NGD的污染物联合粗脱除耦合活性焦床的精脱除,可满足国内最严苛的环保标准,同时保持了良好的烟气净化经济性。


  3、典型工程案例


  天津华苑5×58MW超低排放煤粉工业锅炉工程示范

  △天津华苑项目外景


  于2015年完成建设的天津5×58MW超低排放煤粉工业锅炉示范工程,是当年天津市十大工程之一,曾有多位国家和省部级领导现场参观指导。建成后锅炉系统实测锅炉热效率≥91%,烟尘≤10mg/m³,SO2≤50mg/m³,NOx≤35mg/m³,达到了超低排放标准。本项目与原先使用链条锅炉相比,年运行时间5000h计算,每年可节煤约12.2万吨,减排烟尘156吨,SO21920吨,NOx720吨。

  △天津华苑项目内景


  济南浆水泉一期、二期煤粉锅炉工程

  △济南项目3×1000m³煤粉塔


  济南浆水泉一期、二期煤粉锅炉项目为改造工程,利用原有燃煤链条锅炉房实施煤粉锅炉改造。2016年完成济南一期3×80MW超低排放煤粉工业锅炉示范工程建设。2018年完成济南浆水泉二期国内首台1×70MW天然气/煤粉双燃料两用锅炉系统工程建设。建成后的锅炉系统热效率均达到91%以上,锅炉烟气污染物排放实现超低水平(烟尘≤10mg/m³,SO2≤50mg/m³,NOx≤35mg/m³),其中,天然气煤粉两用锅炉系统燃气模式NOx初始排放≤50mg/m³。

  △济南项目大容量双锁气阀供料器现场


  责任编辑:宫在芹

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