摘 要:本文介紹了“超細煤粉高效燃燒裝置”的技術(shù)原理，分析了其主要技術(shù)特點與市場應用前景，并闡述了其節(jié)能環(huán)保的重要意義。

關鍵詞:煤粉;燃燒裝置;節(jié)能

1 我國煤粉燃燒技術(shù)的應用與現(xiàn)狀

煤粉燃燒技術(shù)是將原煤通過物理法粉碎成具有一定細度的粉狀，由送粉機經(jīng)燃燒器噴入爐瞠，在懸浮狀態(tài)下燃燒，相應的鍋爐稱為煤粉鍋爐。該鍋爐長期以來只適用于在電站鍋爐上采用，至今約有50多年的發(fā)展歷史;在工業(yè)窯爐上主要用于加熱爐、陶瓷窯爐、玻璃窯爐和水泥窯爐，也有20多年的歷史。國外的大型電站鍋爐燃用煤粉技術(shù)的歷史悠久，技術(shù)成熟并朝著發(fā)展超細煤粉、低污染的方向發(fā)展。

我國中小型工業(yè)燃煤鍋爐至今仍以層燃鍋爐的燃煤方式為主，如果采用煤粉燃燒方式，現(xiàn)有的煤粉制備裝置，設備龐大占地面積遠大于鍋爐本身，造成“主機不主輔機不輔的局面”，而且磨煤機耗電量大、磨損嚴重、維護使用費用高、投資大，因而中小型工業(yè)鍋爐很少采用。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對低效燃煤鍋爐技術(shù)改造非常重視;“把高效煤粉鍋爐技術(shù)”列入“十一五”國家科技支撐計劃的重點節(jié)能技術(shù)攻關項目。

2 超細煤粉高效燃燒技術(shù)

煤是我國的主要能源，我國能源消耗的70%以煤為主。據(jù)統(tǒng)計，全國在用的工業(yè)鍋爐約52萬余臺(不包括電站鍋爐)，工業(yè)窯爐約12萬臺。年耗煤量大約在5億噸左右，約占全國煤產(chǎn)量的三分之一。

我國煤炭資源豐富，但煤質(zhì)相比差異很大，工業(yè)鍋爐燃用煤一般適用于燒優(yōu)質(zhì)煤，但優(yōu)質(zhì)煤供給量有限，大多鍋爐都燃用貧煤，普遍存在對煤種的適應性差等問題。由于貧煤揮發(fā)分相對較低，著火燃燒不完全，致使鍋爐的熱效率和出力下降。爐膛燃燒溫度一般在1000℃左右，鍋爐熱效率平均不到60%，工業(yè)窯爐熱效率平均不到30%，爐渣含碳量高達30%以上，煙塵排放濃度大量超標，對環(huán)境造成嚴重污染以及能源的大量浪費。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源供需矛盾日益顯現(xiàn)，節(jié)能減排的治理已經(jīng)到了刻不容緩的地步，為此提出要優(yōu)先開發(fā)主要耗能領域的節(jié)能技術(shù)裝備，積極推進以節(jié)能減排為主要目標的設備更新和技術(shù)改造，全面實施對低效燃煤工業(yè)鍋爐(窯爐)的技術(shù)改造。

針對低效燃煤鍋爐和工業(yè)窯爐的技術(shù)改造，我公司創(chuàng)新開發(fā)的“超細煤粉高效燃燒裝置”(發(fā)明專利)，用于低效燃煤鍋爐和窯爐，從燃燒方法上解決了煤的高效燃燒。有效提高了鍋爐的熱效率和熱能利用效率，熱效率同比可提高20%，節(jié)煤率在15%～20%左右。該項技術(shù)取得的節(jié)能減排成果可喜，有效解決了低效工業(yè)鍋爐和窯爐對環(huán)境造成的污染以及能源的大量浪費。

3 技術(shù)原理和制粉機理

技術(shù)原理:以流體力學、空氣動力學為理論，以湍流為原理。

制粉機理:“煤粉高效燃燒裝置”是通過創(chuàng)新發(fā)明的“機械湍流制粉裝置”高速運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的高度湍流運動，將煤迅速粉碎成易燃狀的超細粉體(300目)，煤粉與氧氣(湍流)混合反應，形成氣態(tài)直接通過管路噴入爐膛，在懸浮狀態(tài)下著火完全燃燒。

湍流運動的特性是不規(guī)則性，即由大小不等渦體組成無規(guī)則的隨機運動。它最本質(zhì)的特征是“湍動”即隨機的脈動，它的速度場和壓力場都是隨機的。湍流運動的另一重要特性是擴散性，湍流中由于渦體相互混雜，引起流體內(nèi)部動量交換，動量大的質(zhì)點將動量傳給動量小的質(zhì)點，動量小的質(zhì)點又影響動量大的質(zhì)點，結(jié)果擴散提高了動量、質(zhì)量的傳遞率。

當被粉碎的物料處在高度湍流場中時，就構(gòu)成了氣固兩相流，從機械裝置“湍流渦輪”獲得的湍動能量，通過慣性作用由大旋渦逐級傳遞給小旋渦。在這一復雜的湍動過程中產(chǎn)生強烈的撞擊、摩擦、剪切作用力，將煤有效地迅速粉碎，成為易燃高效的清潔能源。從燃燒學表述:湍流加快了新鮮混氣和燃料之間的混合，縮短了混合時間，提高了燃燒效率;湍流加速了熱量和活性中間產(chǎn)物的傳播，使反應速率增加，即燃燒效率增加;湍流使火焰變形，火焰表面積增加，因而增大了反應區(qū)。

4 主要技術(shù)特點

(1) 湍流制粉裝置:制粉機理屬首創(chuàng)，設備體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，制粉細、能耗低、安全性可靠，適用于4～35t/h中小型燃煤鍋爐。爐前制粉，現(xiàn)燒現(xiàn)磨;操作簡單、實用方便、技術(shù)水平國內(nèi)領先;

(2) 煤粉高效燃燒裝置:對煤種的適應性強，著火迅速、燃燒完全、火焰幅射力大。對揮發(fā)分低的貧煤、無煙煤都能充分完全燃燒。層燃鍋爐+煤粉燃燒，鍋爐熱效率同比可提高20%左右，節(jié)煤率在15%～20%左右。全煤粉鍋爐熱效率可達90%以上;

(3) 有利于爐內(nèi)煙氣攪動與混合，使化學不完全燃燒熱損失和爐瞠過量空氣系數(shù)降低。鼓風和引風機的能耗相應可下降30%，排煙熱損失也隨之有效降低;

(4) 鍋爐負荷調(diào)節(jié)方便，爐溫容易控制。產(chǎn)氣量隨著用氣量的大小，鍋爐負荷可以調(diào)節(jié);

(5) 煤粉高效燃燒裝置的湍流粉碎機理和煤粉與氧氣的迅速混合機理，可實現(xiàn)低氮燃燒和爐內(nèi)脫硫(加石灰粉)，脫硫率可達70%左右;

(6) 安裝本設備不改變鍋爐本體，投資少、見效快，一般6個月左右即可收回全部投資。

5 應用領域和市場需求前景

我國工業(yè)鍋爐每年向大氣排放的煙塵高達620萬噸，約占全國煙塵排放總量的33%;SO2排放量500多萬噸，約占全國SO2總排放量的21%。另外還排放出大量的CO2等有害氣體，不但對環(huán)境造成污染，而且影響到全球溫室效應的生成，制約我國經(jīng)濟的健康發(fā)展。

工業(yè)鍋爐是我國主要的熱能動力設備，使用面廣、需求量大。工業(yè)鍋爐包括工業(yè)蒸汽鍋爐、采暖熱水鍋爐、民用生活鍋爐、熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐及特殊用途的鍋爐等。我國既是世界上工業(yè)鍋爐的生產(chǎn)大國，也是使用大國。我國工業(yè)鍋爐主要以燃煤為主，且這一現(xiàn)狀在短期內(nèi)不會有根本的改變。

我國的燃煤工業(yè)鍋爐以層燃鍋爐為主，而層燃鍋爐對煤種變化的適應性較差，燃燒效率普遍偏低，平均熱效率還不到60%，比技術(shù)先進國家工業(yè)鍋爐的熱效率約低15%～20%。我國如能加快節(jié)能減排的步伐，通過對工業(yè)鍋爐的技術(shù)改造，把鍋爐熱效率提高15%，每年可給國家節(jié)約煤炭近7000萬噸。

因此，工業(yè)鍋爐成為我國開展節(jié)能減排、提高能效、減少污染的主要對象之一。“超細煤粉高效燃燒裝置”是一項用于低效燃煤鍋爐層燃+煤粉高效燃燒的節(jié)能新技術(shù)，應用范圍廣泛，目前主要應用于中小型工業(yè)燃煤鍋爐及爐窯、熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐等領域，具有較高的應用價值。該項目的推廣應用，無疑具有廣闊的市場前景。

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