節能減排新技術“超細煤粉高效燃燒裝置”

摘 要:本文介紹了“超細煤粉高效燃燒裝置”的技術原理，分析了其主要技術特點與市場應用前景，并闡述了其節能環保的重要意義。

關鍵詞:煤粉;燃燒裝置;節能

1 我國煤粉燃燒技術的應用與現狀

煤粉燃燒技術是將原煤通過物理法粉碎成具有一定細度的粉狀，由送粉機經燃燒器噴入爐瞠，在懸浮狀態下燃燒，相應的鍋爐稱為煤粉鍋爐。該鍋爐長期以來只適用于在電站鍋爐上采用，至今約有50多年的發展歷史;在工業窯爐上主要用于加熱爐、陶瓷窯爐、玻璃窯爐和水泥窯爐，也有20多年的歷史。國外的大型電站鍋爐燃用煤粉技術的歷史悠久，技術成熟并朝著發展超細煤粉、低污染的方向發展。

我國中小型工業燃煤鍋爐至今仍以層燃鍋爐的燃煤方式為主，如果采用煤粉燃燒方式，現有的煤粉制備裝置，設備龐大占地面積遠大于鍋爐本身，造成“主機不主輔機不輔的局面”，而且磨煤機耗電量大、磨損嚴重、維護使用費用高、投資大，因而中小型工業鍋爐很少采用。隨著我國經濟的快速發展，國家對低效燃煤鍋爐技術改造非常重視;“把高效煤粉鍋爐技術”列入“十一五”國家科技支撐計劃的重點節能技術攻關項目。

2 超細煤粉高效燃燒技術

煤是我國的主要能源，我國能源消耗的70%以煤為主。據統計，全國在用的工業鍋爐約52萬余臺(不包括電站鍋爐)，工業窯爐約12萬臺。年耗煤量大約在5億噸左右，約占全國煤產量的三分之一。

我國煤炭資源豐富，但煤質相比差異很大，工業鍋爐燃用煤一般適用于燒優質煤，但優質煤供給量有限，大多鍋爐都燃用貧煤，普遍存在對煤種的適應性差等問題。由于貧煤揮發分相對較低，著火燃燒不完全，致使鍋爐的熱效率和出力下降。爐膛燃燒溫度一般在1000℃左右，鍋爐熱效率平均不到60%，工業窯爐熱效率平均不到30%，爐渣含碳量高達30%以上，煙塵排放濃度大量超標，對環境造成嚴重污染以及能源的大量浪費。

隨著我國經濟的快速發展，能源供需矛盾日益顯現，節能減排的治理已經到了刻不容緩的地步，為此提出要優先開發主要耗能領域的節能技術裝備，積極推進以節能減排為主要目標的設備更新和技術改造，全面實施對低效燃煤工業鍋爐(窯爐)的技術改造。

針對低效燃煤鍋爐和工業窯爐的技術改造，我公司創新開發的“超細煤粉高效燃燒裝置”(發明專利)，用于低效燃煤鍋爐和窯爐，從燃燒方法上解決了煤的高效燃燒。有效提高了鍋爐的熱效率和熱能利用效率，熱效率同比可提高20%，節煤率在15%～20%左右。該項技術取得的節能減排成果可喜，有效解決了低效工業鍋爐和窯爐對環境造成的污染以及能源的大量浪費。

3 技術原理和制粉機理

技術原理:以流體力學、空氣動力學為理論，以湍流為原理。

制粉機理:“煤粉高效燃燒裝置”是通過創新發明的“機械湍流制粉裝置”高速運轉時所產生的高度湍流運動，將煤迅速粉碎成易燃狀的超細粉體(300目)，煤粉與氧氣(湍流)混合反應，形成氣態直接通過管路噴入爐膛，在懸浮狀態下著火完全燃燒。

湍流運動的特性是不規則性，即由大小不等渦體組成無規則的隨機運動。它最本質的特征是“湍動”即隨機的脈動，它的速度場和壓力場都是隨機的。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，引起流體內部動量交換，動量大的質點將動量傳給動量小的質點，動量小的質點又影響動量大的質點，結果擴散提高了動量、質量的傳遞率。

當被粉碎的物料處在高度湍流場中時，就構成了氣固兩相流，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。在這一復雜的湍動過程中產生強烈的撞擊、摩擦、剪切作用力，將煤有效地迅速粉碎，成為易燃高效的清潔能源。從燃燒學表述:湍流加快了新鮮混氣和燃料之間的混合，縮短了混合時間，提高了燃燒效率;湍流加速了熱量和活性中間產物的傳播，使反應速率增加，即燃燒效率增加;湍流使火焰變形，火焰表面積增加，因而增大了反應區。

4 主要技術特點

(1) 湍流制粉裝置:制粉機理屬首創，設備體積小、結構緊湊，制粉細、能耗低、安全性可靠，適用于4～35t/h中小型燃煤鍋爐。爐前制粉，現燒現磨;操作簡單、實用方便、技術水平國內領先;

(2) 煤粉高效燃燒裝置:對煤種的適應性強，著火迅速、燃燒完全、火焰幅射力大。對揮發分低的貧煤、無煙煤都能充分完全燃燒。層燃鍋爐+煤粉燃燒，鍋爐熱效率同比可提高20%左右，節煤率在15%～20%左右。全煤粉鍋爐熱效率可達90%以上;

(3) 有利于爐內煙氣攪動與混合，使化學不完全燃燒熱損失和爐瞠過量空氣系數降低。鼓風和引風機的能耗相應可下降30%，排煙熱損失也隨之有效降低;

(4) 鍋爐負荷調節方便，爐溫容易控制。產氣量隨著用氣量的大小，鍋爐負荷可以調節;

(5) 煤粉高效燃燒裝置的湍流粉碎機理和煤粉與氧氣的迅速混合機理，可實現低氮燃燒和爐內脫硫(加石灰粉)，脫硫率可達70%左右;

(6) 安裝本設備不改變鍋爐本體，投資少、見效快，一般6個月左右即可收回全部投資。

5 應用領域和市場需求前景

我國工業鍋爐每年向大氣排放的煙塵高達620萬噸，約占全國煙塵排放總量的33%;SO2排放量500多萬噸，約占全國SO2總排放量的21%。另外還排放出大量的CO2等有害氣體，不但對環境造成污染，而且影響到全球溫室效應的生成，制約我國經濟的健康發展。

工業鍋爐是我國主要的熱能動力設備，使用面廣、需求量大。工業鍋爐包括工業蒸汽鍋爐、采暖熱水鍋爐、民用生活鍋爐、熱電聯產鍋爐及特殊用途的鍋爐等。我國既是世界上工業鍋爐的生產大國，也是使用大國。我國工業鍋爐主要以燃煤為主，且這一現狀在短期內不會有根本的改變。

我國的燃煤工業鍋爐以層燃鍋爐為主，而層燃鍋爐對煤種變化的適應性較差，燃燒效率普遍偏低，平均熱效率還不到60%，比技術先進國家工業鍋爐的熱效率約低15%～20%。我國如能加快節能減排的步伐，通過對工業鍋爐的技術改造，把鍋爐熱效率提高15%，每年可給國家節約煤炭近7000萬噸。

因此，工業鍋爐成為我國開展節能減排、提高能效、減少污染的主要對象之一。“超細煤粉高效燃燒裝置”是一項用于低效燃煤鍋爐層燃+煤粉高效燃燒的節能新技術，應用范圍廣泛，目前主要應用于中小型工業燃煤鍋爐及爐窯、熱電聯產鍋爐等領域，具有較高的應用價值。該項目的推廣應用，無疑具有廣闊的市場前景。

參考文獻

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