粉煤气化燃烧技术提高燃烧效率,既脱硫又降尘

　往年此时的北京市北马庄供热站，工人们要热火朝天地卸煤、装煤渣，忙个不停。但今年，工人们不用这么干活了，偌大一个供热站只有区区三四个工作人员。一位负责人告诉记者，采用粉煤气化燃烧机组后，煤消耗量和煤渣的产生量大幅度减少，特别是在煤中添加石灰石，在没有脱硫设备的情况下，烟气也能达标排放。
　　据了解，由北京火德恒特能源科技发展有限公司(以下简称火德恒特公司)自主创新研发的“粉煤气化燃烧机组”项目，近日通过了由科技部主管的中国民营科技促进会组织的现场鉴定。鉴定结果显示，“粉煤气化燃烧机组”可使煤气化燃烧效率大幅度提高，为节约煤炭、高效利用劣质煤、减少燃煤的烟气排放量、实现炉内提供了较为可靠的工艺保证。这个机组的燃烧控制系统设计，在实现煤的气化、燃烧、系统控制等方面有创新，对现有明火用能设备进行嫁接改造提供了一条新途径。对此，记者近日采访了火德恒特公司总经理王兴道，对这项技术进行详细的了解。
　　传统锅炉燃烧方式差在哪？
　　较大一部分煤不能xx燃烧，产生一氧化碳、氮氧化物等有害气体随烟气排向大气，造成环境污染，同时伴随煤炭资源的浪费。但我国现有锅炉、窑炉不可能全部淘汰怎么办？

　　传统锅炉的燃烧方式，由于其燃烧部分的设计不足致使较大一部分煤不能xx燃烧，而产生一氧化碳、氮氧化物等有害气体随烟气排向大气，造成环境污染，同时伴随煤炭资源的浪费。据统计我国环境污染的85％是由燃煤引起的。
　　王兴道说，传统锅炉运行中，为达到相对的xx燃烧，大多采用增大过量空气系数的方式，其结果必然是一部分过量空气冷却了炉膛温度，增加了排烟量。据实际测算，现役链条炉排锅炉的燃烧效率在40～46％之间，排烟量为11～13m3/kg煤；而煤粉炉燃烧效率在70～80％之间，热效率在90％以上，烟气排放量为10～12m3/kg煤。
　　目前，我国仍然是高参数、大容量、高效率的电站锅炉煤粉占主导地位。而火床炉只适用于65t/h以下的锅炉。流化床仍处于发展阶段，虽可烧用劣质煤，但始终无法解决不能高温燃烧导致多环物(POM)排放量增加、流态化气化剂临界风量有风压限制等诸多问题，无法实现烟气减排的目的。因此，大容量化的高效应用技术还有待进一步研究。
　　我国现拥有2t/h以上的工业锅炉52万余台，工业窑炉30万余台。针对我国的国情和锅炉使用情况，不可能将这些所有锅炉、窑炉全部淘汰。所以寻求一种既能达到提高燃烧效率又能节能减排的新型设备进行嫁接改造是比较现实的出路。
　　新机组到底新在哪？
　　机组运用{zx1}煤洁净燃烧技术并结合喷气式发动机原理，将煤的预处理、热解、气化、燃烧一体化，达到了煤的燃烧效率97％以上的目的，实现了燃煤锅炉具有燃气(油)锅炉的燃烧效率和节煤减排的目的。

　　新机组运用{zx1}煤洁净燃烧技术并结合喷气式发动机原理，将煤的预处理、热解、气化、燃烧一体化，达到了煤的燃烧效率97％以上的目的，实现了燃煤锅炉具有燃气(油)锅炉的燃烧效率和节煤减排的目的。据统计新机组较传统链条炉排燃煤锅炉节煤30％以上，减少烟气排放量40％以上，在无脱硫设备的情况下，效率达到60％。由于新机组为外置式燃烧设备，适用于绝大多数明火用能设备的嫁接和改造。
　　王兴道给记者详细解释了这项技术的原理。煤炭气化是提高燃烧效率的主要途径之一，煤受热后挥发份析出、氧化分解和干馏等一系列变化，吸热反应和放热反应交织，但热分解温度是相对定的，从而保证了气化效率的稳定，进而提高了煤的燃烧效率。
　　新机组由煤预处系统、制粉系统、煤气化系统、煤粉气化燃烧系统四大部分组成，并把煤的预处理(筛分、制粉)和热解、气化、燃烧有机地组合在一套装置中，通过煤的预处理过程，实现了煤燃烧过程中热解气化燃烧的同步完成，使固定碳的燃烧和挥发份的燃烧实现了时间同步。
　　在向记者解释过程中，王兴道特别强调，由于采用喷气式发动机的燃烧原理，将块煤煤气发生炉产生的高热值煤气的燃火焰直接喷入煤粉燃烧器，形成稳定的高温热源，使计量配入的细度为80～120目的煤粉瞬间热解气化，并与已预热的空气在煤粉燃烧器出口处充分混合、燃烧，最终强火焰的形式喷出，向受能设备供能。
　　做到了节能，如何减排呢？王兴道说，减排就是减少粉尘和二氧化硫排放。以北马庄供热站为例，以前采用传统的脱硫设备脱硫，效果不错，但是成本较大。新燃烧机组决定另辟蹊径，在燃烧过程中找脱硫的新路子。为了不浪费炉内的高温，技术人员首先想到的是生石灰。“高温下，煤中的硫和生石灰燃烧，不再是二氧化硫而是硫酸钙；而且由于煤粉细度较小，生成的硫酸钙也比较小，实际上就夹杂在粉尘中。因此，脱硫的实质就是在除尘。”王兴道不无骄傲地说道。
　　新机组的除尘原理其实很简单，不是布袋，也不是静电，而是旋风。利用旋风在除尘塔中作用，把热风和粉尘做了分离。粉尘在重力作用下降入塔底，而热风也不浪费，用来干燥和吹动煤粉进入燃烧室。“在把热能榨干榨尽的同时，这套机组的脱硫效率达到了60％，烟气中CO含量小于0.1％，林格曼黑度小于1。”王兴道说。
　　经济效益优在哪？
　　10t/h工业锅炉每年可节省279.8万元左右，40t/h发电锅炉每年节约1475.1万元，投资回收期为6～10个月。

　　针对不同领域、不同需求的实际用能状况，王兴道选择了具有代表性的10t/h和45t/h工业锅炉进行性能检测和经济效益对比。
　　以一家化工企业(应要求隐去公司名字)的10t/h的工业锅炉为例。这家企业产橡胶防老剂，生产线24小时用蒸汽，高峰在10t/h以上，低峰在8.7t/h左右，蒸汽压力不低于0.8MPa，并辅以4吨导热油炉，作管路保温使用。
　　改造投资总额为200万元，改造后的锅炉耗煤量由1700kg/h减少到1035kg/h，减少率为39％；烟气排量由2.3万m3减少到1.3万m3；功率则由77kw增加到88.7kw；操作工人由两名增加到3名，年维修费用15万元。如果按照这个地区原煤价600元/吨计算，每天可节约1万元左右。如果以一年为限，考虑当地电价0.5元/度，人工7.5元/小时，每年可节省279.8万元左右(见表一)，投资回收期约为10个月。
　　如果以45t/h发电锅炉为例，改造投资总额为675万元，耗煤量由8500kg/h减少到5000kg/h，减少率为41％；功率则由253.5kw增加到296kw；操作工人由4名增加到8名，年维修费用40万元。如果煤价、电价和人工价格与上一案例不变，每年节约1475.1万元(见表二)，投资回收期约为6个月。
　　王兴道说，目前国内还有大量2t/h以上的工业锅炉和工业窑炉，各类加热炉近10万台，发电锅炉也达数万台，市场潜力巨大。目前，已与新奥等燃气行业企业展开合作。在国际市场方面，俄罗斯、韩国以及东南亚、南美洲、非洲等地区，除大型的合成气设备源自欧洲外，煤燃烧技术基本上类似于我国状况，也具有广阔的市场空间。未来，王兴道还设想与银行合作，以按揭方式让用户以节煤款偿还改造投资；以能源管理方式，通过与投资公司、租赁公司合作，将设备以金融租赁方式出租。

         表一

        表二

　　■新闻链接

     煤燃烧技术比较
     煤是一类种类繁杂、化学成分多达上千种的化石能源。煤的制备技术、燃烧方式、气化技术不胜枚举。追求煤炭的高效利用，是所有煤化工和煤燃烧热工科研人员的目标。而现有的几种煤燃烧技术均存在不同程度的弊端:
　　1.水煤浆:
　　水煤浆其制作工艺需精煤加工(约1.3吨原煤加工1吨水煤浆)并由30％的水和1％的添加剂组成。由于30％水份的存在，其燃烧温度比理论上计算的低约100℃～150℃，1吨水煤浆燃烧值相当于0.76吨煤。
　　2.发生炉热煤气:
　　发生炉热煤气是一种除尘效果好的燃料(脱硫另计)，气化效率在65％～70％之间，热煤气的燃烧效率在85％左右(还需热空气配风)，而综合燃烧效率在50％～55％之间，而热煤气输送过程中显热损失等原因使得其节能效果也不明显。
　　3.粉煤气化燃烧技术:
　　煤的燃烧机理较油类、气体燃料复杂，主要表现在挥发份燃烧与固定碳的燃烧机理差异太大。挥发份的燃点低，易于燃烧；固定碳燃点在比挥发份高几倍，而且二者的化学反应速率差异太大。所以，煤的燃烧最终要解决的问题是:燃烧充分和{zd0}限度的热利用。