高效煤粉工业锅炉-煤科总院

清洁煤炭加工利用技术煤炭科学研究总院二零一三年四月主要内容分级研磨低阶煤高浓度制浆技术高效环保煤粉工业锅炉系统技术煤炭科学研究总院概况一、煤炭科学研究总院概况煤炭科学研究总院（以下简称煤科总院）成立于1957年，是原煤炭工业部直属的科研事业单位。1999年7月，转制成为中央直属的科技型企业。2008年6月，煤科总院与中煤国际合并重组成立了中国煤炭科工集团有限公司，煤科总院成为集团公司的全资子企业。主要从事煤炭转化与加工利用技术，环境保护与节能技术，煤矿安全技术与装备，煤矿自动化和信息化技术，科技信息和经济研究，矿用安全产品检测检验与安全标志管理等业务。经过50多年的发展建设，煤科总院已经建设成为学科门类齐全、专业设置合理、研究方向明确、科技力量雄厚、科研成果领先，具有较高知名度和较大影响力的煤炭科学技术与工程技术的创新研发中心。二、高效环保煤粉工业锅炉系统技术我国传统燃煤工业锅炉高能耗、高污染现状亟待改变！二、高效环保煤粉工业锅炉系统1—罐车；2—燃料罐；3—供料器；4—二次风机；5—二次风管；6—二次风控制器；7—点火油箱；8—燃烧器；9—锅炉本体；10—布袋除尘器；11—烟囱；12—罐车主要技术指标烟尘（TSP）≤50mg/Nm3锅炉热效率≥90%与天然气锅炉相当SO2、NOx技术指标自主研发的高效环保煤粉工业锅炉系统已在全国20多个城市，建成近200台（套）。推广应用情况政府推广文件国务院《“十二五”节能环保产业发展规划》，2012《国家重点节能技术推广目录（第三批）》,2010《江苏省省级节能减排（节能与循环经济）专项引导资金管理暂行办法》，2008《天津市先进实用节能技术、产品推荐目录》，2008《淄博市重点推荐的节能技术和节能产品导向目录（第二批）》，2010甘肃省工信委《关于加快推广高效煤粉工业锅炉和太阳能锅炉的意见》，2012《山西省推广应用新型高效节能环保煤粉锅炉工程实施意见》，2009已获成果获批项目：“十五”科技部清洁能源行动项目，“十一五”国家科技支撑计划重点项目，国家“863”计划项目，“十二五”国家国际合作基金项目，北京科技计划重点项目，国有资本经营预算重大技术创新及产业化项目，国有资本经营预算节能减排项目获得专利30余项2005年通过国家技术成果鉴定2007年通过产品推广鉴定2010年获得“神华杯”第二届中央企业青年创新奖2011年荣获国家能源局科技进步二等奖2012年获中国专利优秀奖、北京市科学技术二等奖已获授权发明专利6项，实用新型专利24项获得知识产权技术成果鉴定达到国际先进水平技术特点一集中，清洁环保一集中即煤粉的集中制备与供应。煤粉由加工配送中心集中磨制、统一供应，既可有效保证煤粉质量的稳定，又可取消分散的堆煤场，减少地面污染二转化，循环经济锅炉系统完成了由传统的人工操作向智能操作的转化、及从工业废料到工业原料的转化。系统可实现即开即停，30秒切断点火源进入稳定运行状态，切断煤粉供给即可瞬时实现停炉；全自动监控、调整运行参数，使系统处于最佳运行工况；同时降低了劳动强度以及人为因素对锅炉运行的干扰。经除尘器收集的粉煤灰经密闭系统输入灰塔，可集中处理和利用、变废为宝技术特点三不见，环境友好即不见煤、不见烟、不见灰。锅炉成功实现了全系统密闭运行，自动上煤、集中排灰，无粉尘跑冒。煤粉燃烧器采用了低温空气分级燃烧设计，炉膛温度场均匀，避免局部高温，降低NOx生成；烟气采用布袋除尘，排放浓度低。粉煤灰经密闭系统排出，无二次污染四节约，节能降耗经实践证明，高效煤粉锅炉系统节煤、节地、节人、节电效果显著。系统煤粉燃烧充分、专用煤粉锅炉运行效率高，比传统燃煤锅炉节煤30%-50%。锅炉房无堆煤场与渣场，占地面积小。对较大功率设备采用变频器控制，节电效果明显。锅炉操作简单，测控水平高，大大降低了人工成本，节省了劳动了。锅炉房无堆煤场与渣场，占地面积小经济及环保性项目单位煤粉锅炉链条锅炉水煤浆锅炉燃油锅炉燃气锅炉热效率%9060859090燃料单价元/t(或Nm3)110080090046003.0发热量kcal/kg(或Nm3)600053004200100008300每吨蒸汽燃料耗量kg(或Nm3)111.11188.68168.0766.6780.32每吨蒸汽燃料费用元122.22150.94151.26306.67240.96年燃料成本万元1466.641811.281815.123680.042891.52注：1.按单台20t/h锅炉年运行6000小时2.燃料价格参考东南沿海地区近期平均价格水平不同类型锅炉经济性分析2317614.416.535.61.19910.9138.616.43216050100150200250链条锅炉煤粉锅炉人员（人）煤耗（万吨）烟尘（10吨）SO2（10吨）NOX（10吨）CO2（万吨）神东集团煤粉锅炉项目节能环保效益分析48%55%97%89%88%50%（热效率42%）（热效率90%）经济及环保性10~100t/h工业（饱和、过热）蒸汽锅炉及其衍生产品7.0~70MW热水锅炉250~1500万Kcal/h导热油锅炉及其衍生产品蒸汽锅炉热水锅炉导热油炉已有3个系列14种标准产品产品系列服务体系专利设备加工制造工程设计和建设专用粉体燃料制备粉体燃料物流配送专业化运营服务用户技术研发新汶12t/h蒸汽锅炉系统3套WNS4锅壳式蒸汽煤粉锅炉系统建成时间：2007年大同21MW热水锅炉系统3套WNS7.0锅壳式热水煤粉锅炉系统建成时间：2008年烟台26t/h蒸汽锅炉系统1套SZS20过热蒸汽煤粉锅炉系统1套SZS6过热蒸汽煤粉锅炉系统建成时间：2009年镇江1400万kcal有机热载体锅炉系统1套1400万kcal导热油煤粉锅炉系统建成时间：2010年神华神东煤炭集团煤粉锅炉项目2010~2012年六矿区共18套煤粉锅炉系统，总计350t/h，包括40t/h制粉站2座，煤科总院承担专业化运营服务；神东集团已筹划煤粉锅炉改造五年计划，预计十二五末实现矿区内56套煤粉锅炉系统改造建设，总计700t/h。兰州28MW热水锅炉系统2套SZS14热水煤粉锅炉系统建成时间：2012年3月宿迁120t/h蒸汽锅炉系统2套DHS60过热蒸汽煤粉锅炉系统建成时间：2013年5月园区规划360t/h临沂60t/h蒸汽锅炉系统2套DHS30过热蒸汽煤粉锅炉系统建成时间：2013年7月园区规划540t/h技术（系统、燃料）TextTextTextText推广示范普及节煤率30%以上，每年节煤180万t每年减排SO29.6万t，CO2456万t，烟尘4.32万t国家水煤浆工程技术研究中心主要技术研究方向国家水煤浆工程技术研究中心煤炭科学研究总院制浆技术研究工程应用研究锅炉燃烧技术研究窖炉燃烧技术研究添加技术研究储运技术研究气流床气化技术研究水煤浆技术应用现状水煤浆产品水煤浆是用一定级配细度的煤粉与添加剂、水混合而成，具有一定稳定性和流动性，可长距离泵送的新型煤基流体燃料具有装储方便、可管道输送、燃烧效率高、经济环保等优势水煤浆用途燃料水煤浆：在工业锅炉和工业窑炉中燃用，替代燃油、煤气化水煤浆：作为气化原料生产合成气（CO＋H2）水煤浆用量我国水煤浆技术与应用，近年来发展速度迅速。据不完全统计，2010年：燃料水煤浆用量达3000万吨以上；气化水煤浆用量达8000万吨以上水煤浆制备实际生产现状目前水煤浆制备工艺技术存在的问题：水煤浆的浓度偏低（60％左右），致使水煤浆气化煤耗和氧耗高水煤浆的粒度分布不合理，浆体的流变性与雾化性能差，致使煤炭转化率低水煤浆粒度偏粗，致使煤浆管道、泵、阀门、气化炉喷嘴等磨损严重，使用寿命短、开工时间短制浆工艺技术对原料煤的选择性和适应性相对较差水添加剂破碎原料煤水煤浆产品棒或球磨机分级研磨高浓度制浆技术开发国家水煤浆工程技术研究中心自2004年起致力于“分级研磨高浓度制浆技术”的研发，主要技术突破有：分级研磨制浆工艺、专用高效添加剂、水煤浆粗磨机和大型水煤浆超细磨该技术已达到国内领先、国际先进技术水平，并获批了五项专利一种利用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法：ZL200710188396.7一种水煤浆添加剂及其制备方法与应用：ZL200910241969.7一种利用低阶煤制备高浓度水煤浆的生产系统：ZL2009201072779一种水煤浆棒磨机：ZL201020146386.4一种水煤浆细磨机：ZL200820079501.3分级研磨高浓度制浆工艺专利实现煤浆颗粒合理的粒度级配煤浆中颗粒充填示意图(a)只有大颗粒(b)充填了细颗粒(c)充填了更细的颗粒分级研磨高浓度制浆工艺技术特点坚持“多破少磨”的原则采用“选择性分级研磨”工艺优化煤浆粒度级配技术专用高效添加剂技术★高效节能燃料浆降低30%电耗气化浆不增加电耗★煤种适应性强从褐煤、烟煤至无烟煤均可★制浆浓度显著提高3～5个百分点工艺技术工艺特点燃料水煤浆行业推广应用情况序号建设单位总规模工艺类型投产时间1汕头桂宇水煤浆厂50万吨/年低阶煤制浆工艺2008.32东莞电力燃料水煤浆厂500万吨/年低阶煤制浆工艺2008.123浙江新源水煤浆厂400万吨/年一期50万吨传统工艺改造二期50万吨低阶煤制浆工艺三期300万吨低阶煤制浆工艺2009.34石狮清源水煤浆厂100万吨/年低阶煤制浆工艺2010.105江苏神华德瑞新能源公司50万吨/年低阶煤制浆工艺2011.4东莞100万吨水煤浆厂项目现场图气化水煤浆行业推广应用情况序号单位规模万吨/年地点原料1大唐呼伦贝尔化肥有限公司65呼伦贝尔褐煤（内水为12%）2山西丰喜肥业公司35山西神府煤为主3兖矿鲁南化肥厂100山东神府煤4兖矿榆林能化甲醇厂150榆林榆树湾煤5河南心连心化肥公司150新乡榆树湾煤为主6内蒙古荣信化工有限公司150鄂尔多斯鄂尔多斯7内蒙古伊泰煤制油公司100鄂尔多斯鄂尔多斯山西阳煤丰喜肥业有限公司临猗分公司☆项目规模：日处理700吨煤——2011年5月调试完毕☆原料：阳泉无烟煤为主（全国首个无烟煤水煤浆气化项目）☆气化技术：水冷壁气化☆煤浆制备技术：分级研磨制浆工艺技术——粒度和浓度☆制浆设备：φ3.4×5.8m的棒磨机兖矿鲁南化肥厂提浓改造项目水煤浆浓度和质量提高对气化系统的影响降低气化氧耗和煤耗浓度的提高减少了进入气化炉的水量，降低了由其带来的煤耗和氧耗。上海焦化厂生产经验表明：水煤浆浓度每提高1％，1000Nm3合成气（CO+H2）耗氧约减少5～10Nm3，煤耗降低约8～10Kg提高甲醇生产能力浓度提高会增加合成气中有效成分的比例，进而增加甲醇产能。神华宁夏煤业集团甲醇厂年产20万吨甲醇生产经验表明：水煤浆浓度每提高1％，每年可增加甲醇产量至少0.5万吨增加气化炉喷嘴使用寿命采用新工艺后，煤浆粒度减少可以降低运输过程中对设备、管道、阀门等设备的磨损，尤其对气化炉喷嘴的磨损显著降低水煤浆浓度和质量提高对气化系统的影响结论分级研磨高浓度制浆工艺已在5家燃料水煤浆制备企业（总规模1000万吨/年）、6家气化水煤浆气化企业（总规模800万吨/年）成功应用，经实践检验证明：同一煤种制浆浓度提高3～5个百分点兖州煤业榆林能化有限公司60万吨甲醇厂采用新工艺与设备后：降低合成气的氧耗和煤耗，每年可节约煤4.78万吨以上提高合成气有效成分，每年可增加1.7万吨甲醇产量减少输送过程的磨损，增加气化炉喷嘴使用寿命，降低检修成本总之，在不计入煤浆粒度显著改善延长气化炉单次开车时间带来的经济效益的前提下，实现直接经济效益6385万元/年，在不到3个月时间内即可收回固定投资。联系电话：电子信箱：地址：北京市朝阳区和平里青年沟路5号邮编：10013