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国家环境保护燃煤工业锅炉节能与污染控制工程技术中心主要建设任务及完成情况



国家环境保护燃煤工业锅炉节能与污染控制工程技术中心于2011年获得国家环境保护部批准建设,致力于燃煤工业锅炉领域技术、产业、管理和咨询等方面的创新与服务,积极推进产学研合作,促进环保产业发展,开展国际环保交流与合作,为国家环境管理提供技术服务和支撑。



三个平台


1、“燃煤工业锅炉技术装备研发创新平台”以现有研究成果为基础,主要开展环保共性技术和关键技术研究、工程化开发和系统集成,是产学研合作的硬件支持部分,主要开展煤粉和层燃工业锅炉节能减排关键技术、运行控制技术、烟气净化技术研究,新技术台架试验或新装备试制、工业模拟试验。目前已完成实体建筑及硬件设备装配。

2、“工业锅炉用煤技术研究平台”是针对锅炉用煤的专业化研究试验平台,主要功能有:燃料煤基础品质检测试验,燃料煤配合技术及品质检测试验,工业锅炉用煤优化及污染物减排研究。目前已完成实体建筑及实验室仪器装配。

3、“技术经济及政策研究平台”定位为软科学研究平台,主要任务是开发工业锅炉减排技术经济评价模型,新技术、新装备技术经济分析评价,锅炉环保技术工程可行性研究,项目后评估等。已完成实体建筑及软件平台建设。


完成五项成果开发及示范应用

1、 58MW高效洁净煤粉工业锅炉系统技术
完成该型号煤粉热水锅炉产品设计及装备试制与工业化应用,通过示范应用,该产品成套系统通过科技成果鉴定。该系统技术成果开发专利技术4项,其中发明专利1项。鉴于其高效性和环保性,该型号产品已在近三年完成近十台套应用,取得了巨大的节能减排效果。

2、炉内脱硫加尾部烟气净化脱硫技术开发与示范
本技术中心开发了“多段组合污染物成套技术”,该技术通过燃烧前、燃烧中和尾部烟气进行组合,实现了四段联合脱硫,通过示范项目应用效果表明,烟气中SO2排放浓度不高于30mg/m3,该系统技术开发发明专利1项。

3、燃煤工业锅炉粉煤灰和灰渣综合利用技术研究开发和示范
在对粉煤灰综合利用研究中,采用先进技术提取粉煤灰和灰渣中的有用物质,将其用于制取新型建筑材料,该技术已形成专业规模化生产,该技术已申请发明专利1项,并荣获专利证书。

4、不同燃煤工业锅炉设计导则研究
技术中心已成功开发2.8MW——58MW系列煤粉工业锅炉成套技术研究,并完成相应设计导则的研究。
另外,技术中心在完善煤粉工业锅炉设计的基础上,积极开发工业锅炉同类产品设计,完成不同容量燃油/气工业锅炉设计;为进一步扩大工业锅炉产品类型满足市场发展需求,公司新研发了气固双燃环保锅炉,完成了6t/h气固双燃环保锅炉设计及工业示范。

5、适合燃煤工业锅炉的低氮煤粉燃烧器
目前已完成58MW高效洁净煤粉工业锅炉系统技术的开发,并完成装备生产及产品应用示范;建成了大型低氮煤粉燃烧器试验台架、煤质分析研究室、热工检测研究室、环保检测研究室等,且已有技术应用示范工程。通过研究开发专利技术4项,其中发明专利3项。


一个支撑——政府委托及行业公益性工作

技术中心接受环境保护部委托,为国家工业锅炉环境管理、监督和决策提供技术支持和服务。技术中心参与了多项国家标准及行业标准的制定。参与地方标准建设4项,国家标准建设2项。政策提供建议2项。技术中心积极参与国际、国内技术交流会议,组织行业内学术研讨会等,协办和承办会议5次,参与国际和国内会议18次。


一个工程“蓝天环保科技大厦”

该大厦位于山西太原市高新开发区,占地300亩,主要功能为工程中心科研、培训基地,燃煤工业锅炉新技术、新产品展示交易产所。该工程目前正在建设中,已进行了前期的可研规划和设计。


燃料煤制备系统介绍

颚式破碎机
型号:EP-2
产地:中国
应用领域:煤炭、冶金、矿山、电力、建材、化工和科研部分的化验室粉碎制样。
主要用途:适用于粗碎、中碎煤块或具有一定硬度的金属或非金属物质。
主要技术指标:采用复杂摆动的形式,由机座、连杆部件和支撑构成;给料口尺寸:100mm×60 mm;给料最大粒径:≤60 mm;出料粒度:6-10 mm;主轴转速:650转/分;生产率:500kg/h;配套电动机型号:Y90L-1.5;功率:1.5KW;机器重量:72kg;外型尺寸:330mm×355mm×377.5mm;

锅炉厂, 锅炉燃烧器,环保锅炉, 节能锅炉
对辊破碎机
型号:XP2
产地:中国
应用领域:煤炭、炼焦、矿材、有色金属冶炼、化工建筑、冶金、建材等行业的采样化验。
主要用途:适用于化验室和实验室各种中碎和细碎。
主要技术指标:该仪器破碎方式为双辊挤压式,轧辊尺寸:Φ200×75 mm;进料尺寸:<13 mm(可调);出料粒度:<3-1;生产量:400-300kg/h;轧隙转速:450转/分;功率:1.5KW;转速:1450转/分;外型尺寸:640 mm×455 mm×875 mm;机器重量:200kg;

燃煤锅炉, 工业锅炉,新型高效锅炉,气固双燃环保锅炉
密封式化验制样粉碎机
型号:GJ-1
产地:中国
应用领域:煤炭、冶金、矿山、电力、建材、化工、医药和科研部门的化验室粉碎制样。
主要用途:一种新型化验制样粉碎设备,用于粉碎具有一定硬度的金属或非金属物质。
主要技术指标:该机主要由机架、电机、偏心锤、上盖和压紧装置组成。装料重量:100g;装料粒度:<13mm;出料粒度:120-200目;粉碎时间:定时可调;功率:1.1KW;转速:960转/分;电流:三相380v;重量:130kg;

燃煤工业锅炉,节能工业锅炉, 新型煤粉锅炉,燃煤节能锅炉
哈氏可磨性测定仪
型号:CHK-60
产地:中国
应用领域:发电厂、水泥等制造业中。
主要用途:测定烟煤、无烟煤等动力煤的可磨性,为粉碎系统及粉碎机的定型提供参数。
主要技术指标:该仪器由机座、电器控制箱、马达、蜗轮减速机、研磨部套、升降机构等组成;其中施加在钢球上的总垂直负荷力为284±2N;蜗轮减速机速比:1/40;电机:0.12KW;转速:1440转/分。


煤粉节能锅炉,电锅炉,锅炉原理, 锅炉房

工程技术中心1MW预燃室热态试验系统


1、试验原理:
预燃室是由耐火材料制成的筒型前置燃烧室。点燃的液化气加热预燃筒内壁的耐火筒壁,由于筒内空间较小,壁温很快升高。然后投入煤粉气流,在室内形成适当的受限气流,这股气流与易燃烧的气火焰相互扰动混合,在高温筒壁辐射传热的作用下,使煤粉气流很快着火燃烧,形成一个稳定的高温燃烧火焰。燃烧的高温火焰由于燃烧设备烟气的回流卷吸,进一步增加了火焰的稳定性和燃烧强度,使锅炉炉膛内燃烧在脱离燃气后稳定着火和燃烧。

2、台架构成:
热水锅炉,锅炉型号,燃油锅炉,锅炉厂,锅炉燃烧器


本试验台架搭建于2013年,主要由给粉系统、煤粉燃烧系统、送风系统、烟气取样分析系统、温度取样系统和自动控制系统组成。

3.试验方法:
3.1锅炉加水:防止锅炉局部温度过高产生气化;
3.2开启空气压缩机;
3.3开启风机:依次开启引风机、鼓风机,始炉膛负压稳定在-150Pa左右;
3.4开启点火系统:确认冷态系统正常后,打开燃烧器启动按钮进行点火操作同时开启液化气供气阀门;
3.5状态调整:稳定后,开启一次风机,观察炉膛升温情况;
3.6启动叶轮给粉机:确认炉膛温度、压力情况稳定后,启动并调整叶轮给料机;同时调整鼓风机、引风机工作频率,维持炉膛负压在合理区间;
3.7关闭点火系统:待炉膛温度升到300度以上且燃烧稳定后关闭液化气供气阀;
3.8工况调整:微调引风机、鼓风机、一次风机、给料机频率,使锅炉达到额定功率稳定运行,开始测量预燃室各测点温度,每隔五分钟记录一次系统数据;
3.9系统关停:依次关闭叶轮给粉机、一次风机、鼓风机,待炉膛温度降至100度以下,关闭引风机。

4、现场实景图
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5、试验系统可开展的研究方向:
5.1狭小空间煤粉高效低氮燃烧;
5.2气固两相混合流动特性;
5.3高含尘气体流动、粉尘沉积规律;
5.4环形气垫对燃烧结焦的改善。

6、成果展示
截至2013年末,台架已开展多项燃烧试验,多项成果已成功投放市场,深受客户一致好评,为公司多款低氮燃烧器的设计、定型奠定了良好的基础。试验台架搭建过程中得到了多个科研院所的技术支持。  


技术创新平台建设


燃煤工业锅炉技术装备研发创新平台,为了更好的开展工业锅炉模拟工业试验研究和分析,对燃煤工业锅炉受限空间内燃料燃烧状态和影响因素规律进行探究,对燃料中硫的迁移转化规律及烟气在流动过程中的流态进行分析,本工程技术中心搭建了燃烧器可视化流态模拟装置,在线数据采集布袋除尘器影响因素及脱除效果研究装置。

构成:进料系统、供气系统、检测系统;

功能:可以通过示踪剂在炉膛内的流动,对燃料与一、二次风的混合流动特性进行直观的显示,进而对燃烧器的设计进行指导,对工业试验提供技术参考;

工作原理:乙二醇为进料剂,设有流量控制,可以模拟燃料流动状态;设一个风机与一个风箱,风箱上设有一次风和二次风手动控制球阀,通过铸铁管连接燃烧器,示踪剂与一、二次风混合进入炉内,通过尾部烟道口排出;进料管路设有质量流量计,可以对进料量进行调控;一、二次风设有取样点,对风速和风量进行控制;反应器炉体下部设有取样点,对炉内示踪剂的混合量进行测定,对示踪剂在炉内的流动状态可以直观可见。

构成:烟气输送系统、进气系统、振打系统、布袋除尘系统、检测系统;

功能:使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集。采用纤维织物作滤料,布袋除尘器除尘效率一 般可达99%以上;可测定研究处理风量、待处理气体
含尘浓度对除尘效率及压力损失的影响;能在线监测进口处与出口处含尘浓度的变化、并具有数据采集与打印输出功能;

工作原理:含尘气流从下部进气管进入圆筒形滤袋,在通过滤料的孔隙时,粉尘被捕集沉积在滤料上,透过滤料的清洁气体由排气管排出。沉积在滤料上的粉尘,可在振动的作用下从滤料表面脱落,落入灰斗中。上述模拟装置是工程技术中心搭建的众多科研模拟验证装置中的一部分。
今后,为了更好的开展工业锅炉模拟工业试验研究和分析,中心将继续加大资金投入和技术研发力度,建设更多先进、可靠和多类型的技术创新平台,为国家燃煤工业锅炉的改造及技术更新做出更大贡献。


混合器试验

试验原理:文丘里效应:
是指在高速流动的气体附近会产生低压,从而产生吸附作用。当气体在文丘里管里面流动时,在管道的最窄处,动态压力达到最大值,静态压力达到最小值,此时在背风面产生吸附作用并形成引射。引射式风粉混合器的构成:
引射式风粉混合器采用减缩喷口设计,由腔体、喷口和落粉管组成。根据连续方程以及伯努利总流方程,可知在喷口出口处流通截面缩小,速度提高并获得较高的动压头。此时静压降低,对立式落粉管形成引射。煤粉在引射作用下,经落粉管进入风粉混合器腔体,跟空气充分混合后形成气固两相流体送往燃烧器。

试验方法:

空载试验

在混合器入口前段风管设置风速取样孔,并配置已经调校的智能风速仪一台;在混合器入口前风管、混合器落粉管、混合器出口端风管分别设置静压取样孔,并各连接U型管压力计一件;
确定风粉混合器的试验工况,含罗茨风机型号、一次风风量、空气管/两相流管长度及弯头数目、工作地点大气压力、环境温度等;
调整罗茨风机配套变频器频率使达到工况风量,调整混合器出口端蝶阀开度使达到预定工况阻力;
采用智能风速仪(笛形均压管取样探头)测试风管中一次风风速、风量;
如实记录罗茨风机的频率,混合器前风管/落粉管/两相流管的静压;
对上述数据进行二次处理,排除随机误差和系统误差,输出数据图表。

输粉试验

在混合器入口前风管设置风速取样孔,并配置已经调校的智能风速仪一台;分别在混
合器入口前风管、混合器落粉管、两相流管设置静压取样孔,并各设U型管压力计一件;
确定输粉试验工况,包括设计下粉量、环境温度、煤粉水分等;
根据空载试验结果,调整给粉机配套变频器频率使达到工况风量,调整混合器出口端
蝶阀开度,使达到设计匹配阻力,进行输粉;采用智能风速仪(笛形均压管)测试风管中一次风气流速度、流量;
利用称重传感器对粉仓重量进行计量,通过粉仓重量变化值确定单位时间输粉量;
如实记录粉仓重量、给粉机/罗茨风机的频率、风管/落粉管/两相流管的静压,试验持续时间为20分钟;
对上述数据进行二次处理,排除随机误差和系统误差,输出数据图表。