60 t/h煤粉预热燃烧锅炉宽负荷运行特性研究

为满足国家“双碳”目标下煤炭清洁高效利用领域的迫切需求,在工业锅炉、电站锅炉等领域开发了煤粉预热燃烧技术。煤粉先进入流态化预热燃烧器中高温改性,再进入锅炉炉膛分级配风燃烧,从而实现了煤高效、低氮燃烧,并在1台60 t/h煤粉锅炉上进行了技术验证。锅炉侧墙对冲布置了2只预热燃烧器,单只预热燃烧器设计热功率为26 MW,以烟煤为原料,在10%~100%负荷范围开展了6个不同负荷的锅炉运行特性和NOx排放特性试验研究,结果表明:该锅炉在各负荷下运行状态稳定、良好,无助燃条件下实现了10%超低负荷稳定运行;预热燃烧器各参数合理、循环状态稳定,满足锅炉宽负荷的运行要求;负荷下锅炉燃烧效率均在97%以上,10%、20%负荷下锅炉热效率大于85%,30%及以上负荷锅炉热效率均在90%以上;通过调整配风,锅炉各负荷下NO_(x)原始排放均低于50mg/m^(3)(φ(O2)=9%)。60 t/h煤粉预热燃烧锅炉的成功示范,为煤粉高效清洁灵活燃烧技术的发展和应用提供了重要支撑。

60 t/h预热燃烧锅炉纯燃热解半焦试验

我国低阶煤储量丰富,以热解为龙头的低阶煤梯级利用技术快速发展,其热解产生大量半焦,占原料煤质量的50%~70%,所含能量占原煤的80%左右,然而因半焦挥发分低,燃烧过程中存在着火稳定性差、燃尽难和NO_(x)排放水平高等问题,制约半焦燃烧利用。预热燃烧技术能较好解决上述问题,燃料首先在预热燃烧器中进行高温热改性,由一元固体燃料转化为二元高温气、固混合燃料,再送入锅炉炉膛进行高效、低氮燃烧,已在2 MW试验平台上开展了相关中试验证。为进一步验证技术效果,在一台60 t/h现役煤粉锅炉上开展了不同中、高负荷条件下纯燃半焦运行特性、NO_(x)排放特性试验,该锅炉配备了2个对冲布置的预热燃烧器。试验结果表明:热解半焦在50%~90%锅炉负荷下运行状态稳定、良好,炉膛温度分布合理;26 MW_(th)预热燃烧器各参数合理、循环状态稳定、对称性好;经预热后热解半焦在各负荷下锅炉燃烧和热效率均分别在98%、92.5%以上,实现了高效燃烧;通过调整配风,锅炉各负荷下NO_(x)原始排放均低于200 mg/m3(φ(O2)=6%),低氮燃烧效果显著。试验结果为纯燃半焦预热燃烧锅炉的设计与工程放大提供重要支撑,可直接为对冲锅炉应用提供理论数据参考。

马道头矿区煤矸石热处理特性及综合利用研究

大同二叠纪矿井均为特大型矿井,产煤量大的同时也带来了大量难以资源化利用的煤矸石。为有针对性地利用大同二叠纪矿井马道头矿区煤矸石,利用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、BET比表面积分析仪、热重分析仪等分析设备对热处理前后的大同马道头矿区煤矸石的化学成分、矿物组成、微观形貌、孔隙结构及热处理特性进行分析。结果表明:大同马道头矿区煤矸石主要化学成分为SiO2和Al2O3,属于中高级比铝硅型煤矸石,活性激发温度区间在500~700℃,通过利用热重质谱仪分析该矿煤矸石的热处理特性,获得了该矿区煤矸石的活性最佳热处理温度为700℃左右。对马道头矿区煤矸石的理化特性及热处理特性有了全面的了解后,经过分析不同煤矸石利用方向的特点及该矿区煤矸石特性,对马道头矿区煤矸石的资源化利用提出三个利用方向:制水泥掺和料、提取白炭黑和制备陶粒。

造纸废渣循环流化床燃烧及污染物排放特性研究

再生造纸过程中产生大量造纸废渣,循环流化床燃烧是处理造纸废渣的有效途径之一。对以造纸废渣为主要燃料的90 t/h高温高压循环流化床固废焚烧炉的燃烧特性及污染物排放特性进行了试验研究,获得了焚烧炉中的温度、压力、颗粒质量浓度分布特征以及烟气中污染物排放特性。试验结果表明:沿焚烧炉炉膛高度方向的温度分布表现为下部温度低、上部温度高的分布特征;造纸废渣给料口背压为零压或微负压有利于稳定给料;试验工况下焚烧炉的NOx原始排放质量浓度为146 mg/m^(3)(@11%O_(2))。上述研究结果可以为造纸废渣焚烧炉的设计和优化提供参考。

水泥窑炉替代燃料使用效果评估:三个关键指标

利用替代燃料是水泥企业降低生产成本、碳排放量和单位熟料产品综合煤耗的重要途径。与煤相比,替代燃料在种类、均匀性、尺寸、水分含量等方面存在巨大差异,给企业利用替代燃料带来了较大挑战。本文系统归纳了水泥窑炉替代燃料使用效果评估的三个关键指标,分别为替代燃料的热量替代率(TSR)、热量利用率(TUR)及经济效益,并分别阐述了影响TSR、TUR和替代燃料经济效益的主要因素,为水泥企业评估替代燃料使用效果提供参考。替代燃料活化高效燃烧技术可消除TSR、TUR提升“瓶颈”——燃烧问题、落入烟室/熟料,提高TSR、TUR,提升替代燃料的经济效益。

生物质替代燃料在水泥行业的应用进展

水泥工业是重要的基础原材料行业,同时也是高耗能、高碳排放行业。我国生物质资源丰富,生物质替代燃料应用于水泥行业有助于降低化石能源消耗和碳排放,是实现我国水泥工业碳中和的主要途径之一。系统梳理并分析了生物质替代燃料在水泥行业的应用进展以及存在的相关问题,并给出了解决思路。较传统化石燃料,生物质燃料具有水分含量高、热值低、尺寸大等特点,应用于水泥生产时,可能造成燃料燃尽率降低、烟气量增大、热耗增加、熟料碱含量增加及波动增大等。国外建立了完善的固体回收燃料标准体系,为包括生物质在内的固体回收燃料规范化制备、规模化使用奠定了基础。全球水泥和混凝土协会发布数据显示,2020年全球水泥行业生物质燃料占比6.7%,其中,农业废物、有机废物、纺织废物占比最大,达32%;捷克、德国、波兰等国家生物质燃料占比超22%。与之相比,我国水泥行业使用生物质等替代燃料起步较晚,截至2021年使用替代燃料的水泥生产线占比不超过3%,热量替代率约为2%。从国内的应用情况来看,生物质替代燃料有助于降低单位熟料煤耗,仍存在与现有热工系统不适应、热量利用效率偏低、影响熟料产质量等问题。为降低生物质燃料直接投喂带来的负面影响,需对其进行预处理,对包括机械预处理和高温燃烧预处理在内的相关技术进行了介绍,对比分析各自的优缺点。最后分析生物质替代燃料应用于水泥行业存在的主要问题,并提出了针对性解决思路,包括强化中试研究,增强对实际生产的指导;完善相关标准,建立包括生物质在内的替代燃料产业链;利用水泥窑大量低温废气烘干生物质燃料,减少带入系统的水分;借助CFD模拟,优化生物质燃料喂入的相对位置;根据处置燃料种类,推广循环流化床等高温燃烧预处理技术;开发替代燃料智能控制系统,减少对于熟料产质量影响。水泥工业是我国碳减排的重要战场,生物质替代燃料必将在水泥行业展示出强大的生命力和广阔的应用前景,为我国双碳战略目标的实现做出重要贡献。