工業(yè)煤粉鍋爐技術應關注的幾個問題

1、.工業(yè)煤粉鍋爐技術應關注的幾個問題1 煤種適應性問題1.1 工業(yè)煤粉鍋爐技術最成熟、應用最廣的是德國德國工業(yè)煤粉鍋爐采用的燃料是褐煤。德國最大的褐煤產區(qū)為萊茵礦區(qū)，1960 年有 17 個露天礦、產褐煤81.4Mt ； 1992 年有 4 個露天礦，產褐煤110Mt ； 1995 年達 193Mt 。褐煤是煤化程度最淺的煤種。德國褐煤灰分低于軟褐煤，其灰分在2%左右。褐煤孔隙多，反應性強， 是一種化學活性好的煤種。 其含氧量一般在 15% 30%，且大部分以含氧官能團的形式存在 （以酚羥基 （ -OH ）為主，其次是羧基 （ -COOH ）和羰基（ =CO ），甲氧基 (-OCH 2) 較少）

2、。其揮發(fā)分在 47%左右。由于以上特點，褐煤燃燒最適宜的方式就是懸浮燃燒（沸騰床，循環(huán)流化床，煤粉燃燒，水煤漿燃燒等）。褐煤揮發(fā)分成分中，H2 占 28%，CH 4 占8.8%， CO 占 12%，CmHn 占 1%，這就使其點火較為容易。當揮發(fā)份較低時，由于工業(yè)煤粉鍋爐爐膛容積較小，中心溫度較低，點火較困難；又由于爐距較短，燃燼較困難。所以，必須區(qū)分不同的煤質，根據(jù)煤種的適應性決定是否采用煤粉鍋爐。1.2 煤種煤種包話褐煤、煙煤、無煙煤、硬煤、長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、1/3 焦煤、氣肥煤、 1/2 中粘煤、貧瘦煤、貧煤、不粘煤、弱粘煤、自然焦、風化煤。影響煤粉燃燒的煤質內容主要是熱值

3、、 揮發(fā)份、 水份、灰份、硫份及其工藝性內容 抗碎強度、 結渣性、可磨性、灰渣融性等。如此眾多的煤種，煤質千差萬別，除褐煤、長焰煤外，其余煤種的適應性尚待試驗。1.3 神府煤質神府煤質其干基揮發(fā)分38%左右、低位發(fā)熱值6000-6300 大卡 /公斤，灰分 10% 。國家煤炭總院北京煤化工研究院基于神府煤（長焰煤） 采用德國技術研發(fā)的工業(yè)煤粉鍋爐技術，顯然煤種是適宜的。當前國內山東泰山鍋爐、臨沂華源鍋爐、山西忻州藍天鍋爐、吉林長春合心鍋爐、 江蘇無錫中正鍋及山西太原瑞澤鍋爐，近四、 五年來研制運行的工業(yè)煤粉鍋爐基本都是基于引進國家煤炭總院北京煤化工研究分院（現(xiàn)已更名為 “節(jié)能工程技術研究院”）

4、的技術，其煤粉煤質基本均為褐煤、長焰煤。1.4 大同經(jīng)驗國家煤炭總院北京煤化工研究院將大同做為工業(yè)煤粉鍋爐示范基地，從2007 年起陸續(xù)安裝運行了 18 臺工業(yè)煤粉鍋爐（其中部分為山西忻州藍天鍋爐生產），燃燒系統(tǒng)按照高揮發(fā)分煙煤設計（如優(yōu)質褐煤 產地內蒙、 長焰煤 產地陜西神府東盛） ，絕大部分原煤需從陜西、內蒙調運。曾經(jīng)想用大同本地煤制煤粉使用，對大同多個煤礦采樣試驗（每次20 噸送京加工），但都遇到點火困難問題與鍋爐運行狀態(tài)不穩(wěn)定問題，最終燃料本地化的努力不得不放棄。此外，當煤粉中水分大于 5%時，煤倉易結塊， 板結，不易下粉。 煤質變化， 灰融點降低時，若燃燒組織設計不合理，爐內易結焦，

5、排灰（渣）困難。1.5 “不能一刀切 ”是推廣應用工業(yè)煤粉鍋爐必須遵守的原則山西省是我國產煤大省，各地煤質差別很大。并不是所有的煤質都適用于煤粉鍋爐燃燒?，F(xiàn)有工業(yè)煤粉鍋爐更不可能什么煤質都能燒。所以，應根據(jù)用戶的煤質經(jīng)試驗后確實適應工業(yè).煤粉鍋爐使用， 方可選用該種鍋爐。 “一刀切 ”可能給用戶鍋爐運行帶來許多問題， 特別是安全問題。2、 摻燒生物質燃料問題2.1 針對一些煤不易點火及鍋爐運行狀態(tài)不穩(wěn)定的問題，有的學者、專家提出了摻燒生物質燃料的思路。這無疑是一種創(chuàng)新。2.2 生物質燃料的燃燒特性：生物質燃料中秸稈類 （玉米秸、 高梁秸、棉花秸、 豆秸及麥麩與谷草等） ，其揮發(fā)分較高 （干基依

6、次為 71.95%、 68.90%、 68.54%、 74.65%及 67.36%與 66.93% ）著火迅速，火焰長。這里要注意到生物質燃料低位熱值與其含水量的關系。由于燃燒時水分蒸發(fā)要攝取熱量，凈得熱量即減少，低位熱值就變低。如上述秸桿類燃料干基低位熱值按水分為5-6% 左右時約在 16MJ/kg（固定碳在 17-20%左右）；當水分增加到 10%左右時， 即降到約 14MJ/kg 左右；當水分增加到 20% 左右時，即降到約 12MJ/kg 左右。所以，一定程度的干燥， 對生物質燃料的穩(wěn)定燃燒影響較大。 筆者并未見到鍋爐實際運營案例。2.3 煤粉鍋爐摻燒生物質燃料的工藝措施、充分地自然風

7、干；、干燥倉儲；、粉碎到較小粒度；、設置與煤粉燃燒器平行的生物質燃燒器；、燃氣著火后，隨即噴入生物質燃料，使爐溫迅速升高，再噴入煤粉。這對揮發(fā)分較低，不易著火的煤粉，可降低點火的難度。當然，生物燃料粉碎的程度，點火工藝的控制（時間、噴入量、配風等），尚需根據(jù)不同的煤粉煤質做試驗，以達到著火困難的煤粉易于點火的目的。3、煤粉安全問題：煤粉在磨煤干燥過程、在煤倉儲存，在罐車運輸及入爐燃燒時，存在自燃與爆炸的可能性。原因是煤粉比表面積比原煤大大增加，與空氣中氧的接觸面積及吸附氧的數(shù)量也相應大大增加，在外界高溫及摩擦、劇烈震動作用下，氧分子與碳發(fā)生氧化反應生熱，并促使煤粉熱分解產生可燃氣體， 這些可燃

8、氣體與空氣混合后便著火燃燒。局部燃燒釋放的熱量以分子熱傳導、輻射、 對流等復合傳熱方式傳給附近懸浮著的煤粉，又使其受熱分解，產生可燃氣體而著火燃燒。如此循環(huán)，反應速度迅速加快?；鹧嫠俣燃ぴ龅揭欢ǔ潭葧r，輕則自燃，重則發(fā)生爆炸。特別應指出的是煤粉狀態(tài)處于 “濃相 ”，當煤粉濃度在 30mg/m 3，即有可能爆炸；當達到 1500mg/m 3 以上時，可發(fā)生強爆炸。 大同就已發(fā)生過制粉中心煤粉自燃事故及煤倉自燃事故。當夏天煤粉罐車遠距離運輸時，這種安全問題的發(fā)生是應當提防的。煤粉鍋爐的安全運行，更是應嚴格操作規(guī)范，加以防范。原來的工業(yè)煤粉鍋爐系統(tǒng)并未完整地采用煤科總院的技術， 幾乎所有的已運行鍋爐

9、均未建惰性氣體保護系統(tǒng)。 另外， 把最核心的要素 燃料質量控制社會化， 不僅影響到鍋爐的正常運行，同時，還帶來了難以控制的安全隱患。 從山東、陜西、天津市場情形來看，現(xiàn)這個問題應該已經(jīng)解決。4、煙塵污染特征問題：.4.1 塵濃度煤粉粒度為 200 目（粒度 74m，通過率 97%，意味著平均粒度在 50m左右，大約 70% 的粒度分布在 30m至 65m）。燃料中的灰分 90%以上形成飛灰，當灰分在 25%左右時，鍋爐出口粉塵濃度高達 20000mg/m 3 以上。所以，工業(yè)煤粉鍋爐是嚴重的大氣污染源。配備高效布袋除塵器， 達到排塵濃度為 30mg/Nm 3，除塵效率必須達到 99.85%以上

10、。 一旦除塵器出現(xiàn)漏風、破損，煙塵排放濃度馬上會超標。4.2 大氣污染即便達標排放，所排煙塵中PM 10、 PM 5 的量較大。鍋爐房內逸散的飄塵也大部分為PM10、PM5。事實上，已有工業(yè)煤粉鍋爐司爐工反映出現(xiàn)肺部不適的情況，這是我們特別應予關注的不同于一般層燃鍋爐的一個大氣污染特征。4.3 除塵布袋除塵器的運行應認真管理。布袋一旦漏風、破損、大量極細的煙塵泄漏，四處飄散，成為大氣粉塵污染事故。對此環(huán)境風險，環(huán)評中必須專門提及，在實際運行中更須嚴格管理。一旦發(fā)生，要盡快停爐檢修更換。5、除塵灰二次污染問題：5.1 貯灰場目前采用灰池作為貯灰場，是一個二次污染源。除塵灰以干灰形態(tài)落入灰池，在200m 范圍內細灰飛揚，特別是大風天氣，形成嚴重的二次污染?；屹A存到一定量，灑水浸濕，人工除灰，環(huán)境惡劣，工人易患矽肺病。5.2 飛灰二次污染煤粉工業(yè)鍋爐除塵灰應按照GB18599-2001 中 “第 II 類一般工業(yè)固體廢物”進行貯存、處置。雖然煤粉中的灰分大部分以除塵灰的形式排出，但對于分散、 小噸位鍋爐房來說，每天排的絕對量并不大， 且為濕式出灰， 無法綜合利用。 其處置不當， 必然產生嚴重的飛灰二次污染