“煤粉气化燃烧节能减排技术”的推广应用

摘要 能源在国民经济中具有特别重要的战略地位。我国目前能源供需矛盾尖锐、结构不合理；能源利用效率低；一次能源消费以煤为主，化石能源的大量消费造成严重的环境污染。本文根据国家节能减排的精神，介绍了一种煤粉气化燃烧节能减排技术，不仅节约用煤，而且提高了锅炉与窑炉的热效率，具有广阔的应用价值。

关键词 煤粉气化燃烧，节能与减排

1煤粉气化燃烧节能减排技术简介

煤是我国的主要能源，我国70%的能源消耗都以煤为主。据统计，全国在用的工业锅炉54万余台，工业窑炉约12万台，年耗煤量在7亿吨左右，约占全国煤产量的三分之一。

我国煤炭资源丰富，但煤质相比差异较大，工业锅炉一般适合使用优质煤，但优质煤供给量有限，大多数锅炉都燃用贫煤，普遍存在对煤种适应性差的问题。由于贫煤挥发物相对较低，燃烧不完全，致使锅炉的热效率下降，炉膛燃烧温度一般在1000℃左右。普遍现象是锅炉热效率平均不到55%，工业窑炉热效率平均不到30%，炉渣含碳量高达20%以上（与此同时，国际上锅炉热效率为85%，工业窑炉热效率为50%以上），烟尘排放浓度大量超标，对环境造成严重的污染以及能源的大量浪费。随着我国经济的快速发展，能源供需矛盾日益显现，节能减排的治理已经到了刻不容缓的地步，因此国家非常重视，已把节能减排的工作放在一个优先的位置。根据这种情况新修订的《国家节约能源法》提出要优先开发主要耗能领域的节能技术装备；积极推进以节能减排为主要目标的设备的更新和技术改造；全面实施对低效燃煤工业锅炉（窑炉）的技术改造，研发与提升燃煤污染物综合治理和控制利用的技术与装备等。

根据国家实施节能减排的精神，高明冠宇机械厂有限公司针对低效燃煤锅炉和工业窑炉的低效耗能现象，经过技术改造，生产制造出“机械湍流磨”煤粉气化燃烧装置。该装置用于燃用贫煤的工业锅炉和窑炉，从技术上解决了煤的完全燃烧技术瓶颈，有效提高了锅炉的热效率，实现热效率80%左右、同比节煤率20%左右、污染物减排同比下降30%左右，取得了节能减排的双重经济效益。

2技术原理及科学依据

2.1 机械湍流磨的技术原理

以流体力学、空气动力学为理论，以湍流为原理。

2.2煤粉气化装置的科学依据

“煤粉气化装置”是通过创新发明的“湍流涡轮”高速运转时所产生的高度湍流运动，将煤迅速粉碎成200目的细粉体，再通过湍流使煤粉与氧气反应，并迅速雾化成气态直接通过管路喷入炉膛，在悬浮状态下燃烧至完全的技术。

湍流运动的特性是不规则性，即由大小不等的涡体组成无规则的随机运动。它最本质的特征是“湍动”，即随机的脉动。它的速度场和压力场不仅对时间，而且对空间而言都是随机的；湍流运动的另一重要特性是扩散性。湍流中由于涡体相互混杂，引起流体内部动量交换，动量大的质点将动量传给动量小的质点，动量小的质点又影响动量大的质点，结果扩散增加了动量、质量的传递率。

当被粉碎的物料处在高度湍流场中时，就构成了气固两相流，从机械装置“湍流涡轮”获得的湍动能量，通过惯性作用由大旋涡逐级传递给小旋涡。在这一复杂的湍动过程中产生强烈的撞击、摩擦、剪切作用力，从而使煤有效地被粉碎细化，在湍流的作用下与氧气（空气）反应，并被雾化成气态，从而使煤变为易燃高效的清洁能源。

3节能减排的科学依据和实测效果

实践证明，“煤粉气化” 燃烧迅速并完全，是一项节能新技术，其结构简单、维护使用简便，节能减排效果非常可观。

3.1节能依据

煤粉气化悬浮燃烧是将燃煤粉碎成粉状，并雾化成气态随管路喷入炉膛，燃烧迅速完全的节能新技术。对煤种的适应性强，燃用挥发分低，对于不易着火的煤种，该技术的效果更佳；燃烧稳定，火焰中不带有停滞的烟气；火焰幅射力大，炉膛燃烧温度一般在1500℃左右，呈亮白色，锅炉热效率可达80%左右。机械不完全燃烧的热损失（炉渣含碳量）可降低10%左右，化学不完全燃烧的热损失（一氧化碳、二氧化碳）同比可降低50%左右，锅炉排烟热损失相应降低（由于燃烧充分完全、炉膛过量空气系数小）。煤粉气化燃烧就煤的可燃质而言，由于挥发分高所以能够燃烧完全，从技术上解决了锅炉热效率低下的三大热损失，使有效能源得到了充分利用，同比节煤率一般可达20%左右。

3.2 实测效果

以4t/n和10t/n燃煤蒸气锅炉为例，将用户使用前后提供的数据作一对比：4t/n锅炉采用全煤粉气化燃烧技术前每小时用煤量为650kg，使用后每小时用煤量降为360kg，平均节煤率达44.6%；10t/n锅炉采用层燃加气化燃烧，使用该技术前每小时用煤量为1600kg，使用后每小时用煤量降为1190kg，平均节煤率达25.6%。

由此可见，使用煤粉气化燃烧技术，产生的节能效益非常可观。

3.3 该技术成果的鉴定结论

（1） “机械湍流制粉技术”替代风扇磨煤机，在技术上取得了重大突破；产品工艺、技术性能和可靠性显著提高，粉磨机理“新颖”、粉碎能量大、生产效率高、制粉细、能耗低。

（2） 采用该技术可有效推进煤粉复合燃烧技术的推广应用。在节能、减少大气污染等方面产生经济与社会效益显著，平均节煤率20%以上，锅炉热效率提高20%，锅炉出力平均提高15%，烟气一氧化碳含量同比可降低56%，二氧化硫同比下降了28%。

（3） 该技术已获得国家发明专利，具有普遍的应用价值，可广泛用于制粉设备的开发，促进粉体工业的发展。

4主要技术特点

（1） 技术机理：世界首创，技术水平国内领先。具有节能减排、安全可靠、有效提高锅炉热效率和出力等技术特点。

（2） 工艺先进：设备结构简单，全套装置体积小，安装与维修方便。设备能耗低、噪音小，全系统双负压运行，无粉尘泄漏。

（3） 设备操作简单：采用微机控制。炉膛燃烧温度在1200～1500℃之间可调。温度低于设定时自动送气燃烧；温度高于设定时自动停气燃烧；输煤系统自动控制。

（4） 有较强的煤种适应性：对贫煤、无烟煤也能充分气化燃烧。火焰幅射力大，能有效提高锅炉的生产能力，锅炉热效率一般可达80%左右。

（5） 有利于炉内烟气搅动与混合，使化学不完全燃烧的热损失和炉膛过量空气系数降低。对燃用挥发物低和不易着火的煤，该技术的效果更佳。

（6） 安装本设备不改变锅炉本体，安装工期短、投资少、见效快，使用后一般一年左右即可收回全部改装投资。

（7） 该技术应用行业广：可用于工业锅炉、工业窑炉和工业干燥炉、水泥厂旋转窑及4～60吨链条锅炉（小型火电厂）。

参考文献

1锅炉压力容器[M].中国劳动社会保障出版社,2004

2锅炉技术问答[M].中国电力出版社,2006

3大气污染控制工程[M].机械工业出版社,2006