劉新尚，桑山松，肖 紅，楊 偉

(駐馬店市鍋爐壓力容器檢驗所，河南 駐馬店 463000)

0 引言

我國在用工業(yè)鍋爐數量為52.74萬臺，其中90%以煤炭為燃料，年耗燃料約4.22億噸標準煤，能耗占全國能源總量的27.8%。此外每年還要排放大約720萬噸二氧化硫和400萬噸粉塵。煤炭燃燒已成為我國環(huán)境污染物排放的主要來源，因此，研究開發(fā)一種將原煤燃燒轉化為煤氣化燃燒的節(jié)能環(huán)保鍋爐十分必要。

煤氣化技術是指煤在高溫條件下與氣化劑反應，使固態(tài)燃料轉化成氣態(tài)燃料的技術。煤氣化技術的發(fā)展有著較長的歷史，特別是自20世紀70年代石油危機以來，世界各國廣泛開展了煤氣化技術的研究。目前我國煤氣化燃燒技術在鍋爐方面的應用也有多年，發(fā)揮了一定的節(jié)能環(huán)保作用。逆燃煤氣化節(jié)能環(huán)保鍋爐，就是煤氣化技術在鍋爐上的科學應用，其突出特點是采用科學先進的爐內消煙除塵技術，實現煤氣發(fā)生爐和層燃鍋爐一體化，打破了鍋爐燃燒的傳統(tǒng)模式，具有環(huán)保效果好、熱效率高等優(yōu)點，其性能指標遠高于國家標準，達到國內領先水平。

1 鍋爐結構簡介及技術原理

1.1 結構簡介

該鍋爐由承壓本體、煙囪、儀表閥門及附件等部分組成。

鍋爐本體采用立式整體焊接結構，由下腳圈、爐膽、水冷爐排及橫水管焊接組成燃燒室，由爐膽、橢球形爐膽封頭、混凝土澆筑的中拱及橫水管焊接組成燃盡室，橢球形爐膽封頭與沖天管焊接連接，起到補強爐膽、下腳圈的作用。橢球形鍋殼封頭、鍋殼、下腳圈、沖天管焊接連接，形成承壓本體。燃燒室的底部裝有爐排，爐排底部設有水封渣池(見產品結構示意圖1)。

圖1 結構示意圖

(1)安全閥、輔機及控制說明

該鍋爐配有A48H－l.6C全啟式彈簧安全閥(DN40)2只。給水泵采用1W2.4－10.5型鍋爐給水泵。

為了有效地監(jiān)視水位及壓力，該鍋爐配備有L350水位計、壓力表各兩只。

(2)引風機

本鍋爐為機械通風，選用引風機型號:Y5－47N04C，功率3 kW 。

1.2 技術原理

逆燃煤氣化節(jié)能環(huán)保鍋爐，主要技術是改變常規(guī)直燃形式，采用逆燃加二次燃燒并使部分煤轉化為煤氣(一氧化碳CO)的燃燒過程。

本鍋爐是一種立式逆燃燃煤蒸汽鍋爐(雙層爐排)，鍋爐的中部設有爐門、清渣門、水冷爐排;鍋爐下部設有燃燒室和機械爐排及清灰門，燃燒室內設有橫水管，鍋殼與爐膽的夾層中間設有火管;其水冷爐排上部裝有中拱，中拱上部設有燃盡室，燃盡室內裝有橫水管，爐膽項部設有煙道口，鍋爐后部設有后煙道與引風機連接，煙囪直接安裝在引風機上。

燃料在水冷爐排上燃燒后，火焰向下直接輻射沖刷燃燒室和橫水管，經火管進入燃盡室，火焰在火管內流動，充分與管壁進行熱交換，吸收大量的熱能傳遞給介質水，在燃盡室內，高溫煙氣再次沖刷多排橫水管后進入后煙道，最后煙氣經引風機、煙囪排入大氣。煙氣經過橫水管阻擋，經火管繞行進入燃盡室，再次經過橫水管阻擋進入后煙道，這個過程即是放熱的過程也是除塵的過程。高溫煙氣的換熱流程長，熱量大部分被吸收，燃料在水冷爐排上基本燃盡，只是在經清渣門清渣時會使未燃盡爐渣落到下部的固定爐排上，經再次燃燒后作為爐渣經清灰門清理。煙氣經過熾熱煤層的過濾和多次的煙氣碰撞分離，使排入大氣的煙氣黑度達到林格曼黑度1級。由于鍋爐的燃燒效果好，熱效率高，故鍋爐的耗煤量比普通鍋爐的耗煤量低三分之一。

1.3 工藝先進性

設計工藝的先進性:本系列鍋爐的設計理念打破傳統(tǒng)觀念的火焰燃燒方式，傳統(tǒng)燃燒方式為火焰向上燃燒，火焰越長越好。而本系列鍋爐的燃燒為火焰向下燃燒，煤層通過干餾燃燒，煤粉通過熾熱層，過濾燃燒，使煙氣中的可燃成分最大限度的燃燒完。本系列鍋爐采用水火管混用，讓火在水中行，極大的提高鍋爐的熱效率和降低鍋爐的排煙溫度。煙氣通過鍋爐的本身結構達到除塵效果。

制造工藝的先進性:本系列鍋爐的焊接，除管接頭焊接外，其余全部采用埋弧自動焊，保證了鍋爐的焊接內部質量，同時也保證了焊縫的外觀成型質量。

本鍋爐的使用先進性:本鍋爐的使用，可降低鍋爐房內灰塵量，降低司爐工的勞動強度(省煤)，更主要的是，本系列鍋爐能燃燒煙煤達到環(huán)保要求。

1.4 鍋爐主要設計參數

表1 各種爐型的主要技術參數

表1中三種類型均為立式逆燃環(huán)保鍋爐，其結構類型相同，都屬于立式鍋殼鍋爐;不同的是額定蒸發(fā)量和額定蒸汽壓力。

2 鍋爐能效及環(huán)保測試結果

表2 1 t/h逆燃煤氣化節(jié)能環(huán)保鍋爐定型產品能效測試結果匯總表

表3 1 t/h逆燃煤氣化節(jié)能環(huán)保鍋爐環(huán)保測試結果

以上表2和表3測試結果可以看出，逆燃煤氣化節(jié)能環(huán)保鍋爐其能效和環(huán)保相應指標均能達到國家規(guī)定。與常規(guī)直燃燃煤鍋爐相比較，逆燃煤氣化節(jié)能環(huán)保鍋爐平均熱效率提高10% ～15%，節(jié)能20%以上，排塵達到二類地區(qū)。這樣，既實現了節(jié)約用煤，又減少了粉塵、二氧化硫等污染物的排放，對實現我國節(jié)能和減排約束性目標具有極其重要的意義。

3 結束語

通過實際測試，逆燃煤氣化節(jié)能環(huán)保鍋爐與常規(guī)直燃燃煤鍋爐相比較，打破傳統(tǒng)燃燒方式，煙煤達到無煙燃燒，具有省煤顯著，熱效率高等特點;結構獨特，安裝、使用、維護方便，安全可靠，在安全、節(jié)能及環(huán)保方面完全符合國家相關要求，對于解決我國能源緊缺問題，達到節(jié)能降耗有著重要意義。

［1］中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.TSG G0001—2012:鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程［S］.北京:新華出版社，2012.

［2］中國機械工業(yè)聯合會.GB50273－2009:鍋爐安裝工程施工及驗收規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2009.

［3］中華人民共和國國家經濟貿易委員會.JB/T10094－2002:工業(yè)鍋爐通用技術條件［S］.北京:機械工業(yè)出版社，2002.

［4］中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T1576－2008:工業(yè)鍋爐水質［S］.北京:中國標準出版社，2009.

［5］中華人民共和國機械工業(yè)部.JB/T1612－1994:鍋爐水壓試驗技術條件［S］.北京:機械工業(yè)出版社，1994.

［6］中華人民共和國機械工業(yè)部.JB/T1613－1993:鍋爐受壓元件焊接技術條件［S］.北京:機械工業(yè)出版社，1993.

［7］中華人民共和國國家經濟貿易委員會.JB/T1619－2002:鍋殼鍋爐本體制造技術條件［S］.北京:機械工業(yè)出版社，2002.

［8］國家發(fā)展改革委員會.JB/T4730－2005:承壓設備無損檢測［S］.北京:新華出版社，2005.

［9］國家技術監(jiān)督局.GB/T16508－1996:鍋殼鍋爐受壓元件強度計算［S］.北京:中國標準出版社，2004.

［10］中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.TSG G0002—2010:鍋爐節(jié)能技術監(jiān)督管理規(guī)程［S］.北京:新華出版社，2010.

［11］中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.TSG G0003—2010:工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則［S］.北京:新華出版社，2010.

［12］國家環(huán)境保護總局.GB13271－2001:鍋爐大氣污染物排放標準［S］.北京:中國環(huán)境出版社，2002.

［13］孫東紅，秦裕琨，王擎，等.立式燃氣化－旋渦燃燒無煙鍋爐［J］.節(jié)能技術，2001(4):36－37.

［14］孫東紅，秦裕琨，王擎，等.工業(yè)鍋爐爐內黑煙消除技術初探［J］.鍋爐技術，2002(4):50－52.

［15］李玉靜，魏喜坤.煤氣化分相燃燒鍋爐的結構特點與工作特性［J］.工業(yè)鍋爐，2005(4).

［16］河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院.LHC1－0.7－AⅡ工業(yè)鍋爐定型產品能效測試報告［R］.鄭州:2011，12.

［17］駐馬店市環(huán)境監(jiān)測站.LHC1－0.7－AⅡ逆燃煤氣化節(jié)能環(huán)保鍋爐環(huán)保產品合格評定檢測報告［R］.駐馬店，2011，12.