燃烧新技术在提高燃煤锅炉热效率上的应用.docx

中国资源综合利用china resources comprehensive utilizationvol29，no122011 年 12 月节能减排燃烧新技术在提高燃煤锅炉热效率上的应用贾玲，吴勇生（太原煤气化公司，太原030024）摘要：对 锅 炉 新材料和燃烧新技术进行了简单介绍 ，通过对锅炉改造前后运行工况及改造全过程进行监测和 研 究 ，定 量 分 析 了应用新材料和燃烧新技术取得的节能减排效果 ，同时研究通过改进司炉工操作方法提高锅 炉燃烧热效率的途径 。关键词：燃 煤 锅 炉 ；燃 烧 新 技 术 ；热 效 率 ；节 能 减 排中图分类号：tk227.1文献标识码：b文章编号：10089500（2011）12005503太原煤气化公司各煤矿均采用传统的链条炉排锅炉，每年锅炉用煤量在 3 万 t 左右， 占煤矿总 能源消耗的 70%以上， 其中 4 t 以上燃煤锅炉共有18 台，普遍存在以下问题：其一，能源利用率低，浪 费严重。 一般链条锅炉设计热效率为：4 t 锅炉60%;6 吨锅炉65%；10 t 以上锅炉72%。 但实际 运行热效率一般都在 40%50%左右， 有一部分还 低于 40%。 其二，大气污染排放超标，造成环境污 染。 链条炉排锅炉存在燃煤引燃过程延迟，炉排配 风不均匀、燃烧中可燃气体和固体颗粒与空气混合 状态差，火焰温度低，均匀度、充满度达不到要求等 状况，导致燃煤不能完全燃尽，热效率低。 如何提高 锅炉效率，节约能源，减少烟尘排放，是降低各煤矿 能源消耗的最有效的途径。燃区的燃烧得以优化；（3）多功能风可使炉膛主通风道的风向形成紊 流，延长燃气在炉腔内停留的时间，同时强化了热 辐射利于充分燃烧。1.2燃煤链条锅炉燃烧新技术燃煤链条锅炉燃烧新技术是一项全新的燃烧 技术，它是把高新材料技术与锅炉综合技术有机的 结合在一起，应用多种化学、物理原理，强化燃烧反 应，改变燃烧不充分、不完全状况的一种全新的高 效洁净燃烧方式，能够显著提高燃煤利用率和锅炉 运行热效率，在节约燃料的同时，减少污染物的排 放。 新燃烧技术是在不改变原链条锅炉受压元件的 基础上对其炉膛部分进行改造，在燃烧室内应用新 材料做成的功能耐火砖及制品，其结构简单，改造 方便，改造费用低。采用新技术改造后的锅炉炉膛内形成一种全 新的燃烧环境和动力条件， 在新的环境条件影响 下，煤的燃烧发生了以下变化：强化了炉墙内衬的 热辐射，促进了新煤点燃，提高了炉温，加快了煤的 反应速度； 通过多功能耐火砖的吸附和呼吸作用， 完成了可燃物的二次燃烧；横向功能风吹入一次风 主气流，使一次风主气流的流动形式由直流变为紊 流，延长了可燃物在炉膛内的停留时间，创造了可 燃物燃尽的条件；功能风的吹入给缺氧的主燃区补 充了热氧，改善了主燃区缺氧状态；由于多功能耐 火砖中某些化学物质的存在，激化了煤在燃烧中产 生的燃烧因子的活性，形成激烈的高效燃烧。 通过 以上几个方面的共同作用营造了链条锅炉高效燃 烧和实现燃尽的条件，使煤得以充分、完全的燃烧，1锅炉新材料和燃烧新技术1.1新型多功能耐火砖新型多功能耐火砖克服了现有技术上的不足， 通过影响炉膛内风向和风动力效果， 增强热辐射， 改善炉膛燃烧效果，达到节能减排、保护环境的目 的。 这种用于炉膛内壁的多功能耐火砖砖体内部设 置有彼此相互联通的横向孔道和竖向孔道，横向孔 道贯通砖体的两个端表面，竖向孔道贯通砖体上表 面和下表面。 砖体由矾土水泥、矾土骨料与固体助燃剂以重量比为 152 的比例组成。 与原有的耐火砖相比，新型多功能耐火砖具有：（1）通过功能转内形成燃烧腔体，对未充分燃 烧的可燃物进行二次燃烧，使燃烧更加充分；（2）通过功能风为主燃区补充大量氧气，使主收稿日期：20110805作者简介：贾玲（1970），女，河北巴县人，大学本科，工程师，从事能源管理工作。 55节能减排中国资源综合利用第12 期从而达到节约燃煤和减少排放的效果。 它强化了热辐射，提高了炉温，增强热交换效果，使煤的燃烧反 应剧烈，实现了高效燃烧、洁净燃烧，耗煤量和排渣 量减少，烟囱不再冒黑烟。 该技术获得了四项国家 专利：专利号：200720190868.8；200720190866.9；200720190870.5；200720190869.2。2.2 燃烧新技术应用成果2.2.1 离石煤矿燃煤热水锅炉离石煤矿 cwwl2.8-85/60-a 燃煤热水锅炉于2004 年 5 月投入使用，改造前在稳定工况运行下进 行了热工、耗煤量和循环水量测试，测试时间为 1 h。 根据测试数据和化验结果得出锅炉正平衡效率为46.58%，炉渣含碳量为 24.94%。应用新材料做成的功能耐火砖及利用新的燃 烧技术改造后， 在锅炉实际工况运行下进行了热 工、耗煤量和循环水量测试。 根据测试数据和化验 结果得出改造后锅炉正平衡效率为 63.1%，炉渣含 碳量为 5.44%，见表 1 所示。2燃烧新技术的应用2010 年太原煤气化公司引进了燃煤链条锅炉燃烧新技术，选取了离石煤矿 cwwl2.8-85/60-a燃煤热水锅炉 和嘉乐泉煤 矿 dzl4.2-0.7/95/70-a燃煤热水锅炉进行改造，通过对锅炉改造前后运行 工况及改造全过程进行监测和研究，定量地分析应 用新材料和燃烧新技术的效果。2.1 监测方法表 1锅炉监测数据汇总表序号名 称单位数据来源检测数据kj/kgkcal/kgkg/h kj/kg kcal/kg kj/kg kcal/kg kg/h mw%20 5404 91156.2130 90067.9284.368.0235.356.24951.7863.16.29.450.61.69246.1 炉顶：65 侧面：485.44 煤收到基低位发热量化验数据1依据 gb/t 10180-2003工业锅炉热工性能试回水温度循环水量 出水温度试验数据试验数据 试验数据234验 规程 和 gb/t 15317-94 工业锅炉节 能 监 测 方法标准，在锅炉实际运行工况下，对改造前后的热 效率及热功率按正平衡的方法进行测试，并辅以节 能监测的内容，测试项目为排烟温度、排烟处空气 系数、炉渣含碳量、炉体外表面温度。 测试选取 9 个 监测点分别对燃煤消耗量、出水温度、回水温度、循 环水量、排烟温度、排烟处 o2、排烟处 co 等指标进 行测试，见图 1 所示。对锅炉用煤低位发热量和炉渣7出水焓试验数据回水焓查表9燃料消耗量热功率正平衡热效率 排烟处 ro2试验数据计算数据 计算数据 试验数据 试验数据 试验数据 计算数据 试验数据10111213141516含碳量进行化验，燃烧热效率。根据测试和化验数据计算出锅炉排烟处 o2排烟处 co排烟处空气系数 排烟温度5317炉体外表面温度试验数据 18 炉渣含碳量% 化验数据通过对锅炉改造前后热效率测试对比，应用新材料和利用燃烧新技术改造后锅炉热效率提高了16.52%，炉渣含碳量 5.44%，低于 10%，节能减排效 果显著。按照锅炉热效率提高了 16.52%计算节能效果：（1）燃煤按二类烟煤考虑（50005500 大卡）；（2）1 t 锅炉每小时设计煤耗量按 200 kg 计算；（3）4 t 燃煤锅炉每小时煤耗：200 kg4 t=800 kg=0.8 t；（4）冬季 150 d 采暖期按每日运行 18 h 计算耗渣91.入炉煤称重及分析煤样取样点；2.出水温度；3.炉顶表面温度（每米 1 个测点）；4.回水温度；5.循环水量；6.排烟温 度；7.过量空气系数；8.炉渣取样点；9.炉体表面温度（每米 1 个测点）。图 1锅炉节能监测测点及取样 点布置56排渣进煤1锅炉67煤8烟气出口4回水温度出水2回水节能减排第12 期贾 玲等：燃烧新技术在提高燃煤锅炉热效率上的应用煤为：0.8 t18 h150 d=2 160 t；其余 200 d 按每日运行 7 h 计算耗煤为：0.8 t7 h200 d=1 120 t；一台 4 t 锅炉一年消耗燃煤 3 280 t。（5）锅炉热效率提高 16.52%，节煤率为16.52%，一年可节约燃煤 541.9 t。（6） 以目前市场煤价 500 元/t 计， 一年可 节约 燃煤费用 27.10 万元。22.26%，远大于 10%，炉渣含碳量 9.75%，低于 10%，节能减排效果显著。按照锅炉热效率提高了 22.26%计算节能效果：（1）燃煤按二类烟煤考虑（5 0005 500 大卡）；（2）1 t 锅炉每小时设计煤耗量按 200 kg 计算；（3）6 t 燃煤锅炉每小时煤耗：200 kg6 t=1 200 kg=1.2 t；（4）锅炉冬季 150 d 采暖期按每日运行 18 h 计 算耗煤为：1.2 t18 h150 d=3 240 t；（5）锅炉热效率提高 22.26%，节煤率为 22.26%，一年可节约燃煤 721.2 t。（6）以目前市场煤价 500 元/t 计，一年可节约燃 煤费用 36.06 万元。嘉乐泉煤矿燃煤热水锅炉嘉乐泉煤矿 dzl 4.2-0.7/95/70-a 燃煤热水锅炉 于 1998 年投入使用，改造前在稳定工况运行下进行 了热工、耗煤量和循环水量测试，测试时间为 1 h。 根据测试数据和化验结果得出锅炉正平衡效率为42.24%，炉渣含碳量为 35.31%。应用新材料做成的功能耐火砖及利用新的燃 烧技术改造后， 在锅炉实际工况运行下进行了热 工、耗煤量和循环水量测试。 根据测试数据和化验 结果得出改造后锅炉正平衡效率为 64.5%，炉渣含 碳量为 9.75%，见表 2 所示。2.2.23结论通过对锅炉改造前后实际热效率测试的结果进行对比，锅炉应用新材料和新的燃烧技术后能够 有效改善燃烧不充分、不完全的状况，能够有效提 高锅炉燃烧热效率， 使炉渣含碳量10% ， 节能减 排效果显著。通过对锅炉改造前后运行工况及改造全过程 进行持续的监测和研究发现，通过改进司炉工操作 方法可以提高锅炉燃烧热效率：（1） 进入锅炉的燃料煤必须加水 ， 加水量保持 在 15%18%范围内，以发挥功能砖的特殊功能；（2）功能砖二次风根据火床燃烧工况进行调节，配风应保持前后风量小，中间大的原则；（3）在运行过程中严格按照改造后的操作规程 进行使用， 合理调整炉排的速度和煤层的厚度，煤 层厚度一般应为改造前厚度的 70%80%；（4）炉膛保持在 1030 pa 的负压，不允许烧正 压，防止功能砖孔内积灰，影响功能砖效能；（5） 在改变燃烧工况后， 应增加尾部的受热面 积，以提高锅炉的运行热效率。表 2锅炉监测数据汇总表序号名 称单位数据来源检测数据kj/kgkcal/kgkg/h kj/kg kcal/kg kj/kg kcal/kg kg/h mw%27 0106 45945.1186 00058.3243.1458.2188.845.25802.8164.55.210.40.801.82236.1 炉顶：42 侧面：359.75煤收到基低位发热量化验数据1回水温度循环水量 出水温度试验数据试验数据 试验数据234出水焓试验数据79回水焓查表10燃料消耗量热功率正平衡热效率 排烟处 ro2排烟处 o2排烟处