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摘要：从煤粉工业锅炉的工艺流程、发展背景、应用状况等方面介绍了煤粉工业锅炉技术的应用现状，并对分布式发展、高效清洁发展、安全可靠发展、便捷智能发展等技术发展方向进行剖析，并对其产业发展现状及问题进行初步探讨。煤粉工业锅炉作为一种煤炭高效清洁利用技术产品，其技术应用符合国家节能环保战略且具有广阔的市场和发展潜力，但做为尚属起步阶段的技术产品，仍需相关的制度及政策规范支持。
关键词：煤粉工业锅炉技术；工艺流程；发展背景；应用状况；分布式发展；节能减排；洁净燃烧
1煤粉工业锅炉技术现状
1.1发展背景
国内一些科研单位和企业早在２０世纪７０年代就曾开发煤粉工业锅炉技术，但受当时条件局限，配套技术（如小型煤粉制备、测控及除尘等）或专用装备的加工工艺落后，未取得实质性进展。进入２０世纪９０年代，随着社会进步，工业煤粉锅炉技术有了初步发展，虽已初步形成煤粉工业锅炉技术产品，也存在一些优势，但由于技术不完善、配套措施和政策不到位、认识水平差异等因素，未能得到有效推广。２０００年以后，我国综合国力不断提升，在机械、电子、材料等领域与发达国家的差距缩小，一些新技术、新产品逐渐广泛应用于各行各业。煤科院在借鉴德国技术理念及成功经验的基础上，历时１０年独立开发高效煤粉工业锅炉技术系统。该技术依托煤粉燃烧利用，采用合理的设计强化着火及燃烧稳定，使之更适用于中小容量的煤粉燃烧，解决了煤粉工业锅炉启动时间长、易熄火等难题。随着国家对节能、减排的不断重视，煤粉工业锅炉技术日益被大众接受。
1.2应用状况
煤粉工业锅炉技术产品在市政热力、工矿企业等领域已有了一定范围的推广，在天津、济南、内蒙古等地区已形成规模效益，截至目前已建设煤粉工业锅炉超过５００台（套），总容量近万蒸吨。经过测试的锅炉系统热效率普遍在９０％左右，大气污染物排放可完全达到当地环保要求，个别重点地区实现了超低排放标准（烟尘５ｍｇ／ｍ３、二氧化硫３５ｍｇ／ｍ３、氮氧化物５０ｍｇ／ｍ３）。２０１５年华苑５×５８ＭＷ燃煤粉热水锅炉项目承担了１２００万平米的采暖面积，实际测试系统热效率超过９１％，完全可达超低排放标准。
2煤粉工业锅炉关键技术
2.1煤粉制备与运输
煤粉的加工工艺主要有2种:（1）烘干与磨制分离的两步法工艺;（2）磨制与烘干同时进行的一步法工艺。前一种工艺对设备的要求低，且系统容易控制，但功能分散、工艺链长，仅适用于小规模制粉。后一种系统工艺简单，适合大规模制粉，但对磨机设备及工艺安全性要求高。两步法工业磨机以雷蒙磨为主，一步法工艺磨机一般采用高温立磨。煤粉的配送由加装氮气保护的专用罐车完成，在煤粉加工配送中心与煤粉工业锅炉之间可实现无缝对接，根据应用经验，罐车的经济覆盖半径最大为100km。无论采用何种工艺和设备，为了杜绝发生爆炸等事故，在煤粉制备整个流程中车间内应严禁扬尘的出现，各个设备应保持良好的密封性且回转窑、磨机应负压运行。回转窑是用于烘干煤粉的设施，内部温度高达700℃，在此温度下煤块有部分挥发分析出;在初步破碎的过程中会产生少量的细粉，在回转窑转动时细粉悬浮在空中形成可燃性粉尘。综合这些因素回转窑内部既有可燃性粉尘也有可燃性气体，形成气－固可燃性爆炸物。烘干煤粉的烟气含氧量高达12%，回转窑内部同时具备发生爆炸事故的三要素，因此急需对其气－固可燃性爆炸物的最低点火能、爆炸下限等性质进行研究，开发连锁保护装置，以杜绝爆炸事故的发生。
2.2煤粉安定储存技术
煤粉储存的关键装置是煤粉储存塔(罐)，储罐本体是在常压下使用的耐压容器(设计压力不低于0．35MPa)，为了防止静置煤粉压实“结壁”和起拱架桥，根据煤粉的流动特性，在煤粉存储塔(罐)下部设计半锥角小于20°的锥斗，并在锥斗壁面开孔通入压缩空气。从煤粉的安全性考虑，煤粉储存塔(罐)结构及其附属设施设置通常要采用多种安保措施，包括静电接地、壳体耐压、防爆门泄爆、传感器监控及惰性气体保护等，运行过程中，来自煤粉加工厂或配送中心的密闭罐车与煤粉储存塔(罐)燃料加注管快速对接。罐车内的煤粉被车载压缩空气或用户自备压缩空气加压流化进料阀门开启，煤粉流即以密相的形式快速注入罐内。风粉分离，煤粉靠自重下落，输送风则通过煤粉储罐顶部的布袋除尘器过滤后排入大气。若发现罐内温度快速升高并超过警戒温度或CO浓度报警，应启动惰性气体保护装置，即先从罐体底部注入N2，置换罐内O2，再从顶部注入CO2，覆盖煤粉表面，起到隔绝空气的作用。
2.3浓相煤粉输送技术
供料器是煤粉工业锅炉中最为主要的设备，具备无脉动、高固气比连续稳定地给燃烧器供料的功能。供料不稳定，极易发生炉膛爆燃事故，为了保证锅炉稳定运行，供料偏差不得超过±3%。近年来，国内自主煤粉供料技术主要有3类:（1）借鉴电站锅炉系统的供料设备，如叶轮给粉机;（2）粉体输送设备，如(改良)螺旋输送机;（3）引进国外的技术产品，如气锥结合锁气阀。前2类均为稀相供料，固(煤粉)气(空气)比一般小于0．3kg/m3，初始点火困难，不适合应用于煤粉工业锅炉领域。只有第3类为浓相供料，具备快速着火的条件，可应用于煤粉工业锅炉领域。
3煤粉工业锅炉技术发展方向
3.1依据工业锅炉特点，促进分布式发展工
业锅炉的最大特点是容量小、数量多、分布广，虽然近几年国家出台了一些上大项目压小项目的相关政策，部分地区禁止新建１０蒸ｔ／ｈ（甚至２０蒸ｔ／ｈ）及以下的锅炉项目，但用户的实际需求才是决定锅炉容量的客观标准，通过建设集中供热中心及实现规模化可解决部分问题，然而也会受输送半径及经济性因素的影响。因此，工业锅炉零散的特征无法根本改变。目前分布式能源策略应用较为广泛，针对煤粉工业锅炉系统，该策略同样具有很强的适用性，其中最突出的是清洁煤粉燃料的分布式管理。通过建设规范化煤粉燃料加工配送中心，实现燃料品质的可控、可追溯，为稳定燃烧、降低排放创造良好的前提条件；通过较为成熟的物流网，实现燃料中心到锅炉系统的快捷输送，在保证正常生产的同时，消除了锅炉容量的限制，也简化了锅炉系统配置。
3.2依据节能减排政策，促进高效清洁发展
煤粉燃烧技术本质上即为高效的煤炭利用技术，通过气力输送及室内悬浮燃烧的方式，可达到与燃油、燃气相近的效果，使清洁煤粉成为油、气之外的另一种标准化高效清洁燃料。由于采用了与燃油、燃气相同的燃烧形式，实现了系统密闭及快速启停，避免了传统层燃煤炉因启、停和管理不善所造成的能源浪费，可进一步促进煤炭的高效利用。
3.3依据标准规范指导，促进安全可靠发展。
工业锅炉由于容量规模较小，投资受限，在硬件配置方面也相对偏弱，因此，更应加强和规范质量安全。煤粉作为一种易燃易爆粉体燃料，其安全性不容忽视，但相对燃气其更易控制，不同之处在于煤粉具有自燃特性。在清洁煤粉燃料的加工与配送过程，应着重强化防自燃、防爆安全保障技术措施；在煤粉工业锅炉技术系统，煤粉安全存储的防自燃、防爆措施依然需重视，除此还应注重锅炉安全运行的熄火保护及防爆等。
4结束语
高效煤粉工业锅炉具有良好的应用前景是由自身的优势、中国的能源资源结构及工业锅炉在生产、生活中的地位所决定了的传统燃煤工业锅炉绝大多数简单粗放直接燃原煤，它的低能效和高排放与现代社会的“基调”不相容。走清洁高效利用的路子是时代对它的必然要求，也是社会进步对它的必然要求
参考文献
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