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高效低NO_X煤粉工业锅炉在工业应用中的几个关键技术研究

汪林杰  
【摘要】:近年来,随着我国经济的发展,能源消耗及污染物排放也在不断上升,而我国燃煤工业锅炉由于自身固有的特性而普遍存在运行效率低、污染物排放严重等问题。据2010年统计,工业锅炉每年耗煤6.5亿吨,向大气排放的NO_X约200万吨、SO2约1000万吨,因此传统工业锅炉技术升级已成为节能减排的重点工程。煤粉高效洁净燃烧技术应用于工业锅炉上可以较好地解决上述问题。 上海某企业以自己厂内的一台DHL20-1.25-AⅡ型锅炉作为改造对象,在该型锅炉上搭载了我校与该企业合作研发的高效低NO_X煤粉燃烧器,建立了一套可满足本企业车间生产的煤粉工业锅炉系统。系统集成了原煤烘干、煤粉制备、煤粉运输、煤粉接受和储备、煤粉输送、煤粉点火及燃烧、锅炉换热、烟气净化、烟气排放、液态渣排放以及粉煤灰收集等单元,并与另一台未改造的同型号锅炉组成一用一备制为车间生产提供蒸汽。本文针对这套高效低NO_X煤粉工业锅炉在工业应用中涉及到几个关键技术进行了探讨和研究,包括全闭式煤粉制备技术、煤粉储运技术以及煤粉燃烧器与锅炉匹配等问题的研究。 首先,本文针对原煤粉制备系统的运行效果进行了分析,并在其基础上加装了原煤烘干系统。结果表明:原煤烘干后有利于煤粉制备、储存、输送及燃烧。由于使用的煤粉制备系统是一套炉前供粉式制粉系统,无法适用于工业推广,又将其改造为全闭式煤粉制备系统,采用集中供粉的方式。全闭式煤粉制备系统于2012年4月投入运行,生产了近千吨煤粉,由于在安装过程中充分考虑了安全、环保因素,使得煤粉生产期间没有发生任何安全事故,且车间环境卫生一直保持良好,实际运行效果表明该系统达到了预期的目的。 其次,为了与全闭式煤粉制备系统配套,实现煤粉的集中供应、储备和输送,需要为用户研究煤粉的储运技术,便于用户安全接收和储备煤粉,实现炉前连续、均匀、可控量地输送煤粉。课题所研发的煤粉储运系统借鉴了原煤粉储运系统的工作流程,并采用了罐体内部充气吹扫,罐体外部预热保温技术。 罐体内部充气既可以使煤粉与空气充分接触,增加罐体内煤粉的流动性,又可以对煤粉的下料输送起到推动作用。此外,充气气流对罐体内壁吹扫,加大了煤粉结块难度,而罐体外部预热保温又可以防止煤粉水分向罐体壁面迁移,从而有效改善煤粉结块。实践应用证明:采用该项技术后,系统的确能够实现煤粉的连续、均匀、可控量地输送,且系统的实际输送能力大于其理论输送能力。另外,煤粉在罐体内部的结块现象得到了有效改善。 最后,针对煤粉燃烧器与传统DHL20-1.25-AⅡ型锅炉的匹配问题进行了研究,包括煤粉燃烧器的安装、煤粉燃烧器位置的调整以及空气预热器的改造等。研究结果表明:燃烧器的抬高需要改动前墙水冷壁,经论证改造后,锅炉能够很好地实现工质自然循环;运行时避免了炉膛底部结渣、炉膛侧墙损坏等现象;空气预热器经过改造后,热风温度最高可达370℃,燃烧室温度高达1600℃以上,煤粉燃烧强度高、燃烧稳定性好,有效改善了喷燃器结渣、挂渣现象。 高效低NO_X煤粉工业锅炉在上海某企业经过了3年多的工业应用试验,研究期间,经过对系统不断地优化和改进,调整好的煤粉工业锅炉系统很好地满足了车间生产要求,已基本具备了工业化应用条件,展示了非常好的应用前景。


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