煤粉工业锅炉的高效节能与在福建的发展前景

尤毅聪

（福建省锅炉压力容器检验研究院泉州分院，福建 泉州 362000）

煤粉工业锅炉的高效节能与在福建的发展前景

尤毅聪

（福建省锅炉压力容器检验研究院泉州分院，福建 泉州 362000）

文中介绍了福建省煤粉工业锅炉的技术现状，分析了煤粉工业锅炉技术创新点、难点、适合的容量和推广应用使用效果，结果表明福建省发展煤粉工业锅炉已具备条件，前景良好。

煤粉；工业锅炉；高效节能；发展前景

福建省燃煤工业锅炉总数1.3万多台，总蒸发量约4.7万吨/小时，年消耗煤炭近1200万吨，容量在10t/h以下的约占92.2%，10～20t/h的约占6.7%，20t/h以上的不足1.1%。从福建省锅炉压力容器检验研究院泉州分院（以下简称“泉州分院”）锅炉热效率和烟气排放测试数据分析，福建省燃煤工业锅炉实测平均热效率大多在60%～70%之间，锅炉排放烟气的粉尘浓度、SO2、NOX、烟气黑度存在较多超标情况，而欧洲一些先进国家的燃煤锅炉的热效率一般都超过80%，锅炉排放烟气也基本能达标。能效低、高污染是燃煤工业锅炉的两大顽疾，解决这个问题需要政府的重视、燃煤锅炉技术的提高、企业经济实力的具备和对节能降耗的认识。高效煤粉工业锅炉能够很好地解决这两个问题，国家科技部已将推广高效煤粉工业锅炉作为锅炉节能降耗，列入国家“十一五”科技支撑计划重点项目。近年来，许多达不到环保排放要求的燃煤锅炉已改造成燃油或燃气锅炉，但企业倍感成本压力，在这样的背景下，人们关注到了燃煤粉工业锅炉，利用“洁净煤”悬浮燃烧方式，以高挥发分烟煤为燃料，其燃烧效率≥98%，锅炉热效率：82%～92%，烟气排放：≤50mg／m3，达到高效节能减排的作用。文中对燃煤粉工业锅炉的高效节能做了阐述，并分析了在福建发展的前景及需要大力创新解决的一些问题。

1 国内和福建省煤粉工业锅炉的技术现状

中国煤炭科学研究总院早在21世纪初提出了高效工业煤粉锅炉系统的研究，得到国家相关部门的高度重视，被列入国家的“十一五”重大科技项目研究。此后数年煤炭科学研究总院成功开发出多个系列的高效煤粉锅炉,2009年煤炭科学研究总院又成功研制出拥有全部自主知识产权的新型高效煤粉工业锅炉技术系统，该技术具有热效果高、污染物排放少、操控简单和运行成本低等四大特点，可作为油气锅炉的理想替代产品 [1]。近几年福建永恒能源管理有限公司依托中国煤炭科学研究总院、美国EMI、西安交大等多家技术研发单位，在福建省大力推广煤粉锅炉，目前该公司在福建省有11台煤粉锅炉在运行（其中泉州市有7台，其他地市4台），从运行情况及泉州分院测试情况看，锅炉热效率均达到85%以上，各种排污指标较为理想，达到了节能减排的效果。

2 煤粉锅炉系统的技术创新和难点

煤粉锅炉系统的技术创新：一是煤粉燃烧器的成功研制；二是制煤粉技术的进步和制煤粉设备的完善；三是煤粉炉膛低温燃烧技术的研究和应用，有力地推动了煤粉锅炉的实际应用。煤粉由制粉公司预先加工好，无需锅炉使用单位自行制作，节约了大量的场地，又减少了堆煤对环境的污染。用密闭汽车罐车将煤粉送往用户，锅炉采用自动控制，大大减少操作人员数量。与传统燃煤锅炉相比，煤粉锅炉具有以下优势：（1）炉膛燃烧效率高：煤粉燃烧充分，炉膛燃烧效率可达98%，比链条燃煤锅炉燃烧效率高20%左右。（2）烟气排放污染低：烟囱看不见冒黑烟，达到林格曼0级；烟尘排放浓度在＜50mg／m3以下，大大低于国家标准80mg／m3；S02排放浓度≤80mg／m3，大大低于国家标准400mg／m3。（3）煤粉由制粉厂集中磨制、配送，减少了堆煤场地对环境的污染，节省了用地。（4）投资回报率高：初期投资量较大，节能降耗明显，降低了运行费用，可在较短的时间内收回设备投资。

煤粉锅炉系统的技术难点：一是煤粉燃烧器在低负荷下如何稳定燃烧，是比较困难的。由于工业锅炉炉膛容积较小，要合理设计炉堂内的流动，使煤粉在小空间内能够完全燃烧，当负荷小于50%时，炉膛温度水平不易保持，燃烧很难掌握，有时会发生燃烧火焰的熄灭，或者在炉内发生结渣。二是产生低的NOx排放也是较困难的。三是前期投资较大：与链条炉相比，同型号的投资额要增加40%～100%；四是制粉技术要求较高，投资大，需要一定数量的煤粉锅炉的用户来支撑，否则会亏损。

煤粉锅炉适合的容量：对于＜4t/h的锅炉不适合燃煤粉，因为锅炉炉膛容积较小，煤粉很难在小空间内完全燃烧。4～6t/h的煤粉锅炉，因燃烧系统复杂，烟气排放处理设备较多，使初期投资过大，很难让企业接受；≥10t/h的煤粉锅炉，按照煤粉锅炉的要求改进燃烧系统，完善烟气排放处理系统，炉膛燃烧效率可达98%以上，锅炉热效率可达82%以上，虽然初期投资较大但产出与投资比合理，节能降耗的收益较大，多投资部分一般在3年内回收，经济效益较好。随着锅炉容量的增大，工业锅炉炉膛低温燃烧、低氮燃烧的优势被逐渐减弱，超过一定容量应采用电站锅炉的燃烧技术，这样锅炉的热效率会更高，节能降耗更明显，建议〉75t/h的工业锅炉不采用煤粉工业锅炉模式。煤粉工业锅炉的最佳容量范围应当是10t/h至50t/h。

3 应用与效果

3.1 泉州市部分使用的煤粉锅炉使用状况

2005年福建永恒能源有限公司开始在泉州市开展煤粉锅炉示范及市场推广工作，截至目前，共给6家企业投入7台套煤粉锅炉，计90蒸t/h，其使用状况见表1。

表1 7台套煤粉锅炉情况表

3.2 效益分析

高效煤粉锅炉与链条锅炉相比，效益如下表2所示。传统锅炉的排放指标按GB 12371-2014标准规定值。

表2 高效煤粉锅炉与链条锅炉相比效益分析表

3.3 推广应用模式

煤粉工业锅炉是一项集技术、资金、管理于一体的系统工程，涉及工程建设投资高，煤粉燃料制作的技术要求高、大型化规模化，运行管理专业化程度高。因此要使高效煤粉工业锅炉能够尽快地得到推广应用需依托一个与其特征相适应的新机制或者市场化平台。

合同能源管理是一种新型的市场化节能营销机制平台，早期盛行于西方发达国家的节能降耗改造工程，其实质是以减少的能源费用来支付节能项目的全部改造费用的节能业务方式，目前是我国各级政府大力推广的一种有效的节能减排的项目模式。如福建永恒能源有限公司采取的“客户零投资零风险”方式——在使用单位投资建设煤粉锅炉，全部投资及日常运行管理全部由公司负责，生产的蒸汽卖给使用单位，按流量结算。又如某能源公司采取的“客户投资我负责运行管理”方式—使用单位投资建设煤粉锅炉，管理公司负责日常运行管理，生产的蒸汽卖给使用单位，按流量结算。

4 煤粉工业锅炉的发展前景

4.1 煤粉锅炉替代链条锅炉实现节能减排

传统燃煤工业锅炉主要以链条炉为主，约占总台数的85%以上，链条炉是层燃燃烧，其燃烧设备包括炉排、布风配风装置、传动装置、侧密封装置等，这些装置不易密封，使燃烧不稳定、不完全，煤燃烧效率一般为70%～80%左右，个别锅炉仅为60%，造成大量的燃料和热能损失。煤粉锅炉采用室燃燃烧，解决了密封问题和燃烧不完全问题，煤燃烧效率达到98%以上。另外，链条炉的粉尘颗粒不均匀，除尘效果不理想，而煤粉炉的粉尘颗粒较轻细较均匀，用布袋除尘效果较好。因此，煤粉炉比链条炉的热效率高，除尘效果好，煤粉锅炉燃烧完全，尾部排烟不会出现黑烟，环保性能好。同样，煤粉锅炉的成本也比燃生物质的链条锅炉低。

4.2 燃煤粉替代油气实现技术更新换代

低廉的燃料价格、高燃料利用率、洁净的运行环境是高效煤粉工业锅炉成为替代油、气锅炉理想的产品。即使是在目前国际油价较为低廉的情况下，采用燃煤粉替代油气仍然可以降低不少成本，高效煤粉工业锅炉必将成为未来大型工业锅炉的主角。

4.3 福建省发展煤粉工业锅炉的前景良好

福建省目前在用的煤粉工业锅炉占比不到1%，国内一些经济发达地区有的已达到5%以上。10t/h以上的工业锅炉福建省占比7.8%（全省约有1000多台），这些锅炉绝大部分是链条锅炉，若把这1000多台链条锅炉改造成为煤粉锅炉，每年可节约燃煤约36万吨，每年可节约能耗资金3～4亿元。10t/h以上的工业锅炉主要分布在漂染行业、造纸行业、小化工行业、大型食品行业，这些企业有一定的规模，对节能减排高度重视，也愿意投入资金进行节能减排的改造；技术方面，福建省内已有多家企业进行了由链条锅炉改煤粉锅炉的尝试，取得了较好的经济效益；福建省虽然不产高效烟煤，但福建有广阔的海岸线，可通过海上运输方式，经省内各港口能方便使用到高效烟煤，价格虽比无烟煤稍高，但烟煤的供应充足，煤粉的制造和供应也有专业的单位。福建永恒能源有限公司在这方面做了很多的努力，取得了较好的经济效益，并得到了福建省政府的认可。福建省政府对企业节能减排高度重视，对节能减排改造项目给予一定的补贴。应该说，由链条锅炉改造成为煤粉锅炉，或新建设煤粉锅炉的内外因素已经具备，随着煤粉工业锅炉技术的不断发展，其发展潜力不可估量。

5 结论

（1）我国煤炭资源丰富，煤炭价格的低廉，燃煤锅炉仍然是工业锅炉的主力。高热效率、少污染高洁净的煤粉锅炉必将脱颖而出，比其他燃煤锅炉更具优势，比燃油燃气工业锅炉具有运行成本低的优势。近几年大量的成功运行经验，使煤粉工业锅炉的推广应用具有广阔的发展前景。

（2）煤粉工业锅炉的节能减排技术还有许多方面需要创新提高和发展，充分运用计算机控制技术，完善系统控制方案。

（3）煤粉工业锅炉是一项集技术、资金、管理于一体的系统，需要各级政府的大力推广和一个好的推广平台，这也是目前煤粉锅炉推广应用受制约的因素。

（4）从上述分析看，结果表明福建省发展煤粉工业锅炉已具备条件，前景良好。

[1]俞建洪，王善武.煤粉工业锅炉及其发展前景[J].工业锅炉: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

尤毅聪，男，福建省锅炉压力容器检验研究院泉州分院，副院长，教授级高级工程师