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中小型锅炉及相关产业的发展动向探讨分析

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摘要:本文分析了我国能源消费和用热消费的多极化发展方向及其对锅炉产业发展的影响,结合我国环保政策的要求着重讨论了中小型锅炉的现状和存在的问题,对中小型锅炉的未来发展以及未来环保产业的形成提出了自己的看法,以供同行参考。
关键词:中小型锅炉 能源 燃烧 环保 1 多极化的能源消费格局
能源和环境目前已成为世界关注的焦点,能源的消费结构长期以来一直跟不上我国国民经济的发展和人民生活水平的提高。一次能源的生产结构和消费结构中,煤炭占71.6%以上;其次是油占19.8%;天然气占2.1%;一次电力占6.5%。随着能源利用技术的发展,新的能源和可再生能源将会持续增加,煤炭的消费比重会逐渐下降,但其总量仍会上升,预计到2020年,煤炭的消费总量将增长3倍;在2050年以前,预测其比重将仍在55%以上,油、天然气是一次能源中的清洁燃料,但我国油气燃料在能源消费总量中占有的比重是比较低的,油气燃料在能源消费结构中所占的比例不仅远远低于发达国家,而且比世界平均水平还要低43%,甚至比印度还要低20%。。
煤、油、气都属于化石燃料,使用过程中会产生严重的大气污染,而且对森林、农作物和水土造成严重危害,并导致CO2排放量的迅速增加,煤炭燃烧是释放CO2最多的化石燃料,它要比石油和天然气多排放29%和80%的CO2,世界每年的CO2总排放量中,有43%来自燃煤。
通过采用燃用清洁燃料替代燃煤,很多大中型城市的以煤烟型的SOx和烟尘污染为主的大气污染状况得到缓解。但NOx氮氧化物的污染有增加的趋势。因为以油、天然气替代煤,可以显著地降低SOx和烟尘污染程度。而NOx氮氧化物降低的幅度不很显著。根据专家计算,燃料每释放4.167×109J的热量,煤、油、天然气的SOx、烟尘和NOx的排放量如表1所示。
表1 燃料每释放4.167×109J的热量烟气的气体烟尘排放量 燃 料 SO ( Kg ) NO ( Kg ) 烟尘( Kg )
煤 炭 1190~7900 1200~4400 110~17000
石 油 1500~1600 230~1370 250~1300
天 然 气 1.1 140~1260 9~27
煤层气是近一、二十年在世界上崛起的新型能源,是一种以吸附状态储存在煤
中的非常规天然气,其成分和常规天然气基本相同,完全可以和常规天然气混输、混用,我国的煤层气资源丰富,陆上埋在2000m以内的煤层气资源量就达30~35万亿m3,超过陆地上常规天然气的资源总量,可惜开发和利用的程度近乎于零。我国今后几年将加大对煤层气的开发利用能力。
除化石燃料外,可再生能源在能源消费总量中的比例在我国也是比较低的,可再生能源主要是指太阳能、风能、生物质能、地热能和水能等能源,它们具有资源丰富、无环境污染、清洁安全、可再生等优点。可再生能源的开发利用,有助于减少化石能源的消耗量和由此引起的污染。
因此,我国今后的能源消费政策应该归结为下面三个层次的发展方向:
(1) 进一步提高化石燃料的能源利用率;
(2) 进一步提高化石燃料中油、气能源的利用比例;
(3) 进一步开发和利用可再生能源。
我国要赶上中等发达国家的的经济发展水平,能源结构首先要相应地达到较高水平,按照能源需求测算出2050年我国的一次能源消费结构应该为:煤炭30~35%,天然气、石油占40~50%,一次电力15~20%。如果没有特殊要求的话,煤炭基本上将退出终端消费。按这种水平进行推算,近期2005年的一次能源消费结构应该为:煤炭67%,天然气、石油占26%,一次电力7%,
2 多极化的用热消费格局
“六五”以前,我国的总体用热格局主要体现在由化石燃料热将水加热成蒸汽后提供给用户的,后来开始发展集中供热、热电联产等多种形式的供热途径,虽然集中供热曾受到一些不利因素的影响,但它的存在替代了那些星罗棋布的分散式小锅炉的产热的方式,无疑是供热领域的一大进步,因此集中供热目前已经切切实实地发展起来了,而且在全国大中型城市获得了普遍的推广。热电联产虽然已经受到国家政策的一些强制性影响,但在需要采暖的地区,如果有稳定的热负荷的话,热电联产同样也可以取代分散式小锅炉产热的方式,因为热电联产机组的能源利用率比大型纯凝汽式机组高,因此符合条件的地区也可以采用热电联产供热方式,这样既节约能源又可以改善当地环境。过去分散式家庭采暖及单位小锅炉产热方式大多燃用煤炭,冬季采暖期林立的烟囱浓烟滚滚,粉尘基本上落在供热区周围,曾一度使环境异常恶劣,严重威胁和影响人们的身心健康和生活质量。如今这种供热的格局已经被多极化的供热方式所打破,这些新型的多样化的供热方式主要体现在能量来源的多样化以及大多采用了清洁能源,如太阳能、电能供热和采暖已经进入家庭,单位分散式的小锅炉由过去燃用煤炭改用城市煤气、天然气、石油液化气、沼气、油品等清洁燃料,这是能源结构的变化引起的供热方式的变化带来的有利于环境的极大改善。就拿太阳能供热和采暖来讲,在生活领域使用的主要为太阳能热水器,
目前全国已有的太阳能热水器生产厂家近500家,虽然各地区发展不平衡,但在有些地区发展势头非常好,不仅如此,通过发展太阳能-电热联合供热技术可以解决太阳能供热存在不足。目前全国已有的这种多能源结构、多极化这种多能源结构、多极化用热消费将是未来较长时期内主要消费方式。
3 中小型锅炉的现状
虽然这种多极化的供热方式将在未来取得很大的进步,但目前我国的用热消费的主体仍然来自于燃用化石燃料的中小型锅炉,特别是燃煤锅炉。目前我国锅炉(包括在役和新建)装机总量约50多万台,锅炉平均容量在2.4t/h左右,分布在冶金、机械、化工、纺织、能源等行业,用煤约350 Mt/a,平均效率60%左右,比国外平均水平低15%以上。我国中小型的生活和工业锅炉基本上燃用煤炭,工业锅炉燃煤产生的污染十分严重,向大气排放SO2 600万t/a,烟尘800万t/a,CO2 6亿t/a;排放灰渣8700万t/a。虽然‘六五’期间,对容量稍大的燃煤工业锅炉进行了大规模地改造,但其改造技术的范围是很窄的,而且没有从根本上解决问题,更何况大多数的生活锅炉并没有得到进一步的改进。致使我们国家环境污染问题日趋严峻,很多城市和地区变成了酸雨区。但分布范围和地域如此之广的中小型锅炉却为主要的工业提供热量来源和生活用能。因此,一、二十年内取消中小型燃煤工业和生活锅炉是不可能的,唯一的出路是必须发展高效燃煤锅炉和清洁燃料锅炉。其中以发展高效燃煤锅炉更为重要。
在役的生活和工业锅炉主要分为工业用蒸汽锅炉、自备/热电联产工业锅炉、集中供热热水锅炉、民用生活锅炉、特殊用途(热风、导热油等)锅炉和余热锅炉。
至1998年底,中国在用工业锅炉装机总量已达到50.12万台,折合约125.69万蒸吨。蒸汽锅炉33.55万台,共85.4万蒸吨;热水锅炉16.58万台,约为28.87万MW,折合40.3万蒸吨,约占工业锅炉总量的32%。用于生产的约为23.8万台,计68.87万蒸吨,平均单机容量2.89t/h,占总装机容量的54.8%;用于生活的约为26.3万台,计57万蒸吨,平均容量为2.17t/h,占45.3%。
从燃料结构上来看,以煤为能源的中小型锅炉从锅炉容量上约占80%以上,以油和气体为能源的约占10%,电热锅炉约占1%,其他是以沼气、生物质、甘蔗渣、黑液等为燃料的锅炉。
经过近五十年的发展,应该看到中国工业锅炉生产行业已形成了比较完整的产品体系,形成了自己的工业锅炉产品系列,生产中小型锅炉的厂家有1000多家,但有D级(按照中国技术监督局的最新分类评估)以上资格的锅炉厂仅400多家。有自行设计能力和制造能力的仅有100家,其余大多数厂家没有基本的技术开发能力,特别是D级(按照中国技术监督局的最新分类评估)以下资格的锅炉厂为数众多,厂家基本上没有相关技术人员,产品为低水平抄袭和重复,缺乏创造能力,生产的锅炉
产品技术仍然停留解放初期的水平上,更可怕的是其中的大多数厂家,技术上东拼西凑,生产上粗制滥造,管理上混乱不堪,急待整改和技术提高。
多年来,国内就中小型燃煤锅炉进行了多次技术改进,由于技术、经济、操作、政策等多方面原因,达不到全面提高技术水平的效果,如对炉拱的改造技术、型煤燃烧技术、分层燃烧技术及小型脱硫除尘技术等。国家机械局正在通过GEF赠款项目探讨进行中小型锅炉技术改造的模式,但由于种种原因,进展缓慢。
4 问题产生的原因
中小型锅炉发展中存在的问题产生的原因主要归结为以下几点:
(1) 对于中小型锅炉存在的问题一直缺乏系统的认识,应该看到的是,锅炉在整个供热系统中只是其中的一环,这一系统应该包括燃料洗选和筛分、燃料制备和配送供应、燃料燃烧和转换(锅炉)、余热利用、烟气净化和排放等主要过程。锅炉这一环所发挥的作用受到相关环节的极大影响。过去我们一直在锅炉这个独立的环节中下大力气进行科研攻关,只是改善了锅炉中独立的弱势存在部分,提高了本环节的能源利用率,当然这一工作也是我们要进行的工作,但最终不能从根本上解决问题。如工业上使用较多的是链条炉排、往复炉排和抛煤机机械炉排燃煤锅炉,这几种形式的锅炉对燃料的粒度具有较高的要求,如,对链条炉排层燃燃烧方式,未筛分的原煤在链条炉排上燃烧是十分不利的,根据链条炉排锅炉的运行实践,其最佳的粒度范围是6~25mm或6~30mm,而实际上,工业锅炉用的散煤中粒度小于6mm的粉煤和粒度小于13mm的末煤往往高达30%以上,完全不满足链条炉排锅炉燃烧条件,这一问题对锅炉效率的提高影响很大,单纯改进锅炉本体也不解决什么问题,应该说目前煤炭工业对原煤的加工能力限制了链条锅炉热效率的提高。如果我们只对锅炉环节进行研究,而忽视了对相关产业的改造和提高,我们势必要犯“头痛医头,脚痛医脚”的错误。我国锅炉厂工业锅炉用煤大多数按二、三类烟煤设计,热值在20000kJ/kg左右,设计时对粒度是有较高要求的,而实际应用中燃料波动性很大,大多数为原煤、散煤。同设计煤种差异较大,导致不能按设计工况运行,造成锅炉效率下降,出力不够,燃烧不完全,污染严重。这是中小型锅炉特别是工业锅炉长期以来设计性能得不到发挥的主要原因。
(2) 锅炉运行水平比较低,长期以来,锅炉运行人员缺乏专业技术培训,一般只经过安全操作培训,整体技术素质不高,极大影响了锅炉实际运行水平的提高使大多数的锅炉没有按照设计工况运行。
(3) 锅炉的运行管理差。各单位对锅炉操作人员也没有相应的考核方法。
(4) 锅炉及其辅机的生产制造工艺落后,很难保证制造产品质量,缺乏锅炉以及辅机在性能上配套概念。
5 中小型锅炉的未来发展方向
中国一次能源以煤为主的格局在相当长的时期内难以改变,以中小型锅炉供热为主的格局仍将持续较长时间,煤炭工业发展的现状在短期内也不会有较大的改善,因此本文所指出的发展方向是在这种背景下提出的。中国每年新安装的中小型锅炉约3万多台。为满足环保标准不断严格的要求,各锅炉制造厂家都在积极寻求新技术、新产品,使自己的产品在能效、污染物排放方面具有优越性能,以增强在市场中的竞争力。因此,清洁、高效中小型燃煤锅炉在中国大城市周边地区、中等城市及环保要求较严格的地区具有极强的竞争力,需求量将超过每年新增容量的30%以上,市场潜力巨大。综合起来看,中小型锅炉供热趋向也向多极化的方向发展,煤炭工业对原煤的洗选、筛分、配比比例的提高,煤的清洁燃烧技术、清洁能源利用技术的成熟和发展,正在齐头并进,使中小型燃煤锅炉所占的市场份额日趋减少,不久的将来将会产生非常有利于环境的历史性变化。
(1) 含有自动进煤和除灰的燃用洗选和筛分块煤的机械化燃烧小型生活锅炉
煤炭工业对原煤的洗选、筛分的比例将逐年提高,近几年可能会出台禁止散烧原煤或手烧散煤的强制性政策。因此目前应着手研制开发燃用块煤的机械化或半机械化、能够具有自动进煤和除灰控制的用于家庭和小单位生活及采暖的小型锅炉,如机械燃烧的下饲式炉排锅炉,这种小型的生活、采暖锅炉将取代目前手烧散煤,人工操作的老式锅炉。将来人们(指城乡、农村)应该象今天到超级市场购买袋状面粉一样购买袋状块煤,这种块煤经过对原煤的挑选(低灰份、极低硫份),并经过和洗选和筛分,按一定的粒度供应,这样即使小容量的锅炉也能保证高效率、低能耗、低排放。
(2) 层燃机械化炉排燃烧锅炉的燃煤分类供应将逐步在一定范围内实施
供应层燃机械化炉排燃烧工业锅炉的原煤,经过洗选、筛分同时按一定的粒度供应可以适合不同形式的燃烧装置,如链条炉排锅炉、往复炉排和抛煤机机械炉排燃煤锅炉对煤种的灰分和粒度均有不同的要求。目前机械化炉排燃烧锅炉的平均燃烧效率一般在65%左右,究其主要原因首先是煤燃料供应达不到设计要求,送风极不均匀使过量空气系数提高,根据郑州铁路局对辖区内中小型燃煤锅炉运行状况的调查,过量空气系数最高达到5~7以上,排烟损失很大。因此,单纯对原煤的洗选、筛分一项就可以使链条炉排锅炉的实际运行热效率提高到80%以上。
(3) 分散式中小型燃油燃气锅炉供热技术
化石燃料中,环保效果明显优于煤的清洁燃料气和油的比例将会在中小型锅炉中获得持续稳定的增长,特别是煤层气和转化气的大量开发,使我国气体的实际蕴
藏量大幅度增加。燃气锅炉作为洁净燃烧技术的代表将部分替代燃油(油品目前已成为国家战略物资,国家正在努力推进节油项目)和各单位分散式的燃煤锅炉。但是应该指出的是目前投运的大多数中小型燃油燃气锅炉并没有考虑其未来的节能潜力,在今后的实践中应充分考虑这一点,清洁燃料锅炉更应该考虑节能。
(4) 分散式电热锅炉供热技术
作为对中小型燃气锅炉供热的一个补充,电热锅炉将在一定的时期和范围内得到应用。根据市场需求和目前供热特点,电热锅炉在目前经济转型时期(大中型企业生产任务明显不足导致电力剩余,另外,电力技改新增发电容量)会得到一定程度的发展,再加上电网峰谷差价政策将在我国一些大中型城市开始施行,能够蓄热的电热锅炉也会受到欢迎。尽管在电热锅炉的使用上存在不同意见,如有人对电能的利用进行概算,如电能是二次能源,品位高,绝大部分是一次化石燃料燃烧后生产出来的,目前即使主蒸汽参数在566℃,主蒸汽压力在24.1MPa的超临界压力发电机组的热效率也只是接近40%,经输、变电后将损失约10%,电热锅炉的电热转换效率一般可以达到95%,因此,其最高的一次能源利用率仅为34%左右。有鉴于此,本文使用了“补充”的字语,也就是说,电热锅炉完全可以作为一种供热形式的补充,缓解其他供热方式的压力。因此本文建议的电热锅炉的单机供热容量应控制在1.4MW以下。而且我们这里指出的电热锅炉往往是指采暖用的电热锅炉,实际上,在大规模的电热供暖以前,电加热驱动的电暖器、家用电热水器早已进入了千家万户。一次能源的转化效率和用能的品位是两个不同的概念,不能因为一次能源的转化效率低就否认电热锅炉存在的合理性。
(5) 煤粉燃烧工业锅炉技术
工业锅炉燃用煤粉是未来供热领域的节能环保产品,锅炉实际运行热效率一般大于90%。煤粉工业锅炉采用低NOx空气分级低温燃烧燃烧器,燃用褐煤或洗煤粉等低级燃料同样满足最新环保标准,燃烧效率和锅炉热效率均远大于层燃和链条锅炉,石灰石和煤粉一起研磨混合充分,燃烧后除硫效果好,并具有和燃油燃气锅炉几乎相同的火焰特性,燃料运行成本不到油品或天然气的20%,锅炉采用高效布袋式除尘器性能可靠排放洁净。小型煤粉炉在德国目前已得到广泛的应用。其燃煤是经过加工后的煤粉,可以很方便的购得,也可以由用户炉前自制,煤与石灰石混合后在800~900℃之间低氮燃烧。尾部的布袋式除尘器性能优良,除尘效率高,在环保标准极高的德国能达到环保要求。锅炉容量范围2MW~30MW。锅炉自动控制系统十分完备,几乎不需要人工操作,但是该项技术投资比较大。
(6) 水煤浆燃烧工业锅炉技术
工业锅炉燃用水煤浆也是未来供热领域的节能环保产品,水煤浆工业锅炉采用低NOx空气分级低温燃烧燃烧器,燃用泥煤或洗煤粉等低级燃料同样满足最新环保
标准,燃烧效率和锅炉热效率均远大于层燃链条炉排锅炉,实际运行时将石灰石和煤粉一起研磨混合充分,燃烧后除硫效果好;具有和燃油燃气锅炉类似的火焰特性,燃料运行成本不到油品或天然气的30%。
(7) 流化床燃烧工业锅炉技术
适合于燃用劣质煤、高硫煤和掺烧其它劣质燃料,燃料在炉膛内呈流化态燃烧,燃烧温度一般850~950℃,由于可以很方便的加入脱硫剂,SOx排放少,低温燃烧又使NOx排放大大降低,但是对尾部受热面的耐磨损性能要求很高,同时除尘设备要求较高。对于烟煤和褐煤等优质燃料并不是很有必要。但流化床燃烧工业锅炉的热效率比同容量层燃锅炉要高4~6个百分点。我国循环硫化床锅炉的技术经过了多年的试探,目前仍处于摸索的阶段,国内虽然已经有人解决了循环硫化床锅炉的关键的规律性问题,但也极少有人问津。目前我国已具备设计和生产130t/h以下循环流化床锅炉的能力,目前正在进行210t/h和420t/h循环流化床锅炉的国产化工业示范工作,希望锅炉制造厂能真正从技术进步的角度按规律办事,而不是人云亦云,仍然停留在试探摸索的阶段。使流化床清洁燃烧技术在实践中得到广泛的应用。
(8) 在役层燃机械化炉排工业锅炉改造技术
我国的工业锅炉燃烧设备以层燃为主,其中比例较大的正转链条炉排锅炉占60%左右。除此之外,还有往复炉排锅炉。近几年,由于集中供热方式的大幅度增长,小容量工业锅炉比例在下降。以单台容量6蒸吨以下的工业锅炉为例,1988年为当年销售量的70%,1994年为60%,1999则为50%。
链条锅炉的给煤是原煤、粗的块煤和细的粉煤和末煤混合在一起,给煤方式是依靠煤的重力自然下落,在煤仓里经溜煤管进入煤斗,由煤闸板控制煤层高度,从煤闸板下挤压进入链条炉排。由于目前供应的原煤中,细的粉煤和末煤所占的比例高达40%以上,使链条炉排燃烧的条件发生了很大的变化,如:
a. 煤层受到其自重和煤闸板的双重挤压得十分密实,煤层的透气性差,通风阻力比较大,送引风机的电耗高。
b. 由于给煤自然落下,在炉排上分布不均匀,造成煤层风量不均,因而燃烧不均衡,火床不均,局部出现“火口”,煤的燃烬度低;燃烧时局部缺氧,造成燃烧不完全,煤渣含碳量高
c. 由于粗煤细煤混在一起,炉排面上的粉煤和末煤极易漏到炉排下面,漏煤损失很大,同时由于上煤方式的问题,往往造成炉排两侧颗粒较大,漏风严重,而炉排中间则送风不足,炉膛过量空气系数过大。大量冷风进入炉膛,又降低了炉膛温度和排烟损失。
以上几点都是链条锅炉的给煤方式带来的问题,其结果是锅炉总的燃烧效果不好,锅炉效率低,出力不足,能耗大,排烟含尘量大。
针对链条炉排锅炉实际运行中存在的问题,结合煤炭工业对原煤加工不能满足按粒度供应洗选、筛分煤的现实,对在役的链条炉排锅炉应进行大规模的节能改造,改造时,应对改造的方案进行正确评估,改造后应该使层燃链条锅炉的热效率达到80%以上,才能满足目前形势的需要,因此,作者在此提出目前和将来链条炉排的改造新技术。
运行时,滚筒将煤疏松后滚落到筛分器上,筛分器为双层,大颗粒在上层未能
落下,沿斜面滚向远端直接落在炉排上,成为整个炉排煤层的基层;下落的中等颗粒的煤在筛分器的上层与下层之间落在大颗粒之上,形成中间层;小颗粒及秘煤直接落下,形成煤的最上层。这样形成的煤层空隙大,通风良好,而且均匀。煤层进入炉膛内,经预热、干馏,挥发分很快析出。由于煤翰在煤层的最上边,煤很容易被点燃,着火点前移,明显改善了整个沪膛的燃烧情况。由于通风良好,感烧均匀,火床面积增大,炉膛温度升高,提高了对高低负荷的适应性。
① 分层燃烧技术
分层燃烧在国内取得了很好的效果,分层燃烧实际上是中国国内科技人员针对目前国内工业锅炉燃烧原煤的情况下提出的一种改造技术。该技术实际上通过一个筛子将不同粒径的原煤分开,颗粒大的分布在炉排的底部,细煤粉煤则分布在大颗粒的上部,由于这样可以使得煤层分布均匀,减小布风阻力,同时可以减小漏煤损失。运行时,滚筒将煤疏松后滚落到筛分器上,筛分器为双层,大颗粒在上层未能落下,沿斜面滚向远端直接落在炉排上,成为整个炉排煤层的基层;下落的中等颗粒的煤在筛分器的上层与下层之间落在大颗粒之上,形成中间层;小颗粒及粉煤直接落下,形成煤的最上层。这样形成的煤层空隙大,通风良好,而且均匀。煤层进入炉膛内,经预热、干馏,挥发分很快析出。由于细煤粉在煤层的最上边,煤很容易被点燃,着火点前移,明显改善了整个炉膛的燃烧情况。由于通风良好,燃烧均匀,火床面积增大,炉膛温度升高,提高了对劣质煤和高低负荷的适应性。
已有的经验表明:采用分层给料之后,锅炉炉排上煤的燃尽程度大大上升,灰渣含碳量大大下降,显示了强劲的优越性,取得了非常客观的经济效益和社会效益。但是应该看到,目前大多数的分层装置,设计制造比较粗糙,增加分层装置后,燃烧工况不稳定,没有达到设计要求的工况。另外如果其它措施配合不好,将会造成炉膛内飞灰量增加,导致飞灰含碳量增加,锅炉冒黑烟,引起一系列问题。另外分层技术毕竟是一种治标不治本的过渡技术,没有从根本上改变块煤和粉煤混烧的条件,因此改造后一般不会使锅炉的效率超过80%,和未来的环保要求还有一定的差距。因此虽然目前分层技术已取得了长足的进步,应该继续在实践中再上一个新台阶。
② 层燃-煤粉复合燃烧技术
国外的层燃炉排燃烧方式具有相当高的热效率,一般都在85%以上,接近中等容量循环流化床锅炉的热效率。究其主要原因主要有以下几点:
首先锅炉层燃链条炉排锅炉一般都燃用按一定粒度供应的块煤,如根据链条炉排锅炉的实践,其最佳的粒度范围是6~25mm或6~30mm,波兰和英国等国对煤粒度的要求还要苛刻。其次目前在用层燃链条锅炉的机械不完全燃烧热损失普遍较大,其中灰渣含碳量和漏煤损失较大,有的运行不好的锅炉飞灰含碳量也很高,严重冒黑烟。在国外,例如英国设计要求机械不完全燃烧热损失不到5%,而实际运行中可控制在3%左右。我国工业锅炉设计推荐值为8~12%,实际运行时可达14~25%。仅此一项,实际运行时热损失就比国外高5~15个百分点。第三,国外锅炉运行管理的水平比较高。
由此观之,不同的燃烧方式需要不同的煤种,或者说,针对不同形式的煤种,应该选用与之相匹配的燃烧方式,基于这种理念,考虑到我国目前煤炭工业的现状,国家不可能在短期内改善机械化层燃锅炉的煤种供应条件,要实现不同方式的燃烧,比较现实的办法是采用层燃-煤粉复合燃烧技术,这种技术在炉前设置煤粒度筛分装置,符合一定条件的块煤传至链条炉进行有效的层状燃烧,细小的粉煤和末煤进入风扇式磨煤机,采用直吹式制粉系统,煤粉通过一次风粉管道输至炉墙两侧的旋流喷燃器中进行煤粉燃烧。链条炉排锅炉加喷煤粉后形成复合燃烧方式,这种方法针使链条炉排锅炉对煤种适应性提高,这种改造方式不改变锅炉炉型的结构,锅炉本体基本不动,在保持链条炉层状燃烧的基础上,增加了煤粉悬浮燃饶、采用小型风扇磨煤机直吹式制粉系统,利用高温烟气作干燥剂,炉排层燃燃烧和煤粉燃烧在燃烧过程中彼此互为利用,扬长避短,提高了锅炉的容积热负荷和锅炉的理论燃烧温度,强化的煤粉旋流燃烧对层燃煤块起到干燥、引燃、燃尽的作用。这种燃烧烧方式,既具有安全、高效、负荷适应性强的燃烧特点,又具有较理想的煤种适应性,不仅能燃用优质煤,而且也能经济地燃用高水分高灰分的各种劣质烟煤,褐煤以及挥发分很低的贫煤,无烟煤、是保证链条炉排锅炉在不同煤质条件下正常着火和燃烧的有效途径。当然也可以考虑其他形式的复合燃烧技术。
③ 机械化层燃炉排锅炉的循环流化床改造技术
循环流化床燃烧技术的优点是比较明显的,燃料适应性广,锅炉热效率高,目前我国自行设计生产的循环流化床工业锅炉的热效率一般可达85%以上。除此之外,其低温燃烧添加石灰石除硫效果好,符合环保要求。是一种很有发展前途的清洁燃烧技术。将10t/h以上的在役机械化层燃炉排锅炉改造成循环流化床燃烧锅炉是今后十年比较有竞争力的改造方式,虽然成本有所增加,但热效率和脱硫效率有很大增加,将会产生十分明显的经济和社会效益。应该大力推广这种改造技术。
(9) 大力发展面向供热领域的可再生能源的利用技术
目前,提高能源利用率和开发利用可再生能源,已成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分,已成为绝大多数发达国家和发展中国家21世纪能源优先发展的基本选择。可再生能源,资源丰富,清洁安全。目前,太阳能的热水器在我国已经有了长足的发展,从太阳能热水器、电热水器、燃气热水器三者的经济和社会效益比较来看,太阳能的总投资是最低的,运行成本也是最低的,当然这种太阳能的利用是比较初级的,高级的利用形式是设计生产大型的集中采暖机组和太阳光发电。除太阳能外,我国已开始开发利用风能,生物质能。生物质能的利用已经初见成效,如农村家用沼气池及大型沼气工程,农作物秸秆气化,谷壳气化发电。可再生能源的有效利用可以大大缓解中小型常规能源供热热效率低下,能源浪费和环境污染,未来应该大力发展,形成更大的规模。
(10) 洁净型煤燃烧技术
我国是世界上第一产煤大国,但原煤的洗选比例很小,大量原煤直接作为燃料燃烧,造成了严重的大气污染。另一方面,层燃锅炉一般燃用宽筛分的原煤,粉煤和末煤比例较大,影响床层的稳定燃烧,漏煤率大,过大的煤层阻力造成高的烟尘排放。洁净型煤燃烧技术正式从这两点出发,通过在煤中加入不同的助燃催化剂,使末煤形成一定的形状和粒度从而使煤改变性质,这种粒度可以满足机械化层燃炉排燃烧对煤粒度的要求。实践经验表明:燃用型煤比燃用原煤时,固体的机械不完全燃烧损失下降10%以上,粉煤成型后,型煤不宜从链条炉排上掉落,燃烧时基本上无漏煤损失,也很少有尘粒飞扬,一般情况下,热效率可以提高到82%以上。 当然型煤的配方至关重要,型煤中加入的助剂应该降低型煤的着火点及燃尽温度,并使型煤在燃烧时迎火焰面开裂呈花卉状,利于燃烧完全,目前看来,型煤的脱硫效率不及其脱尘效率,要想使型煤在将来得到一定的市场,成本可能是一个方面的问题,脱硫问题的解决是该技术成功的关键。
6 结论
目前已经到了我们应该对能源消费和用热消费(当然也可以包含用冷消费)结构进行彻底调整的时候了,是应该真正正视发展清洁燃烧技术、清洁能源利用技术、并站在一个全新的高度上理解在役供热改造技术的时候了。在这种新的发展时期,我们应该用一种理性的思维来认真审视中小型锅炉目前存在的问题,思考其未来的发展趋势,不仅为我们今后的岁月能够享受到蓝天、白云,更重要的是为了我们的孩子。

发布者:admin 发布日期:2006-05-08 10:01

 

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