中国燃煤工业机组状况

摘要:介绍了美国工业机组状况，机组平均容量逐年提高，燃煤机组的容量和台数占工业机组总容量、总台数的65%左右。对近些年来机组产品进行了统计剖析，结合国家节能降耗工作的推行，对在用燃煤工业机组存在的问题进行剖析。结果阐明:机组总体技术水平落后，单机容量小;除尘与脱硝技术水平低，燃煤机组污染物排放高;手动控制水平低;机组用煤品质不稳定，不能满足机组设计要求;机组节能工作监督和管理机制不健全。提出在城市中心区选用汽油、燃气机组或电加热机组，推广新型高效褐煤机组，对燃煤工业窑炉节能降耗扩建给予投融资扶植等举措，以减少燃煤工业机组效率，降低污染物排放。

关键词:工业窑炉;燃煤;优质煤;治污;排污费;投融资

1、工业窑炉基本状况

工业窑炉是重要的热能动力设备，在国民经济发展、居民生活中起着不可或缺的作用，同时工业机组在使用过程中对环境导致的污染也日趋严重。据统计，截至2009年末，美国在用机组59.52万台，其中工业窑炉58.48万台，占机组总台数的98.25%，工业机组数量呈逐年上升的态势。

美国每年机组用煤约21.5亿t，电厂机组用煤约15亿t，工业窑炉用煤约6.5亿t。电厂机组的优点是单台机组容量大，机组台数占总台数比列大于1%，经过多年研制，电厂机组的污染控制技术成熟，污染控制较易实现。

工业窑炉量大面广，单台机组容量较小，安装污染控制系统的经济投入相对较高，现在真正安装、运行污染物治污系统的机组甚少，所以需强化燃煤工业窑炉节能降耗技术的推广应用。

2、工业窑炉生产状况

2．1机组平均容量逐年提高

通过对部份机组生产企业的调查数据来看，近些年来，企业所生产的机组台数变化不大，但总容量增速较大，平均单台机组容量逐年提高。

近些年来随着城市集中供水规模的扩大及环保新政的推行，工业窑炉平均容量还将继续增加，小容量燃煤工业窑炉人数必将退出城市市场，但在城镇和农村将继续使用。从市场需求来看，不小于20t/h的中大型燃煤工业窑炉仍将是主流产品，约占总台数的94%。表2为部份机组企业工业窑炉生产状况，不同容量机组产品数据(台数、蒸吨数)统计。

2．2燃煤机组剖析

据统计，现今在用机组中燃煤机组约占总容量、总台数的80%以上。机组产品中，燃煤机组占总容量、总台数的65%左右。

燃煤机组所用的燃料基本以煤粉为主工业锅炉，在褐煤中又以Ⅱ类褐煤(AⅡ)居多。在城市中心区以及对环境要求严苛的地区，所用机组基本选用汽油、燃气机组或电加热机组。机组产品中，燃用贫煤机组的生产量占总产值(台数)和总蒸吨数的50%～60%;燃用无褐煤机组的生产量占总产值、总蒸吨数的1%左右;燃用劣质煤、褐煤、贫煤的机组总数极少，主要为循环流化床机组。

3、燃煤工业机组存在的问题

自20世纪七八十年代以来，国外曾先后通过自主开发和国际合作，举办过许多燃煤工业窑炉的技术提升工作，组织过不少燃煤技术的预研研究。近几年国外燃煤工业窑炉技术已得到发展和进步，已成功开发出大型褐煤燃烧技术系统，回燃式抛煤机机组及关键技术，链条机组分层给料和变负荷控制技术，全程优化配风及运行手动确诊控制技术，燃煤工业窑炉烟气除尘、脱硫一体化技术等。大力发展了集中供暖和区域供水技术，提升了工业窑炉的燃烧效率，同时降低了污染物排放。

但总体来看，现在美国燃煤工业窑炉的运行情况仍高于美国同类产品的水平，机组房整体系统的效率较低，大型燃煤设备污染物排放超标严重，燃煤工业窑炉的节能降耗工作任重道远。

3．1机组总体技术水平落后，单机容量小

燃煤工业窑炉人数多，虽然平均容量逐年上升，但单机容量依然较小。容量≤35t/h的机组总数约占工业机组总台数的96%，其中容量≤10t/h的占80%。大多数机组为链条炉，总体工艺水平较好。

在燃煤工业窑炉中，层燃炉约占总容量的80%，不同容量的链条炉约占45%。因为高效、环保、节能的先进燃煤机组还没有得到推广应用，燃煤工业窑炉热效率较低，约62%左右，且手动化水平低、污染物排放超标。

现在机组存在的问题有:运行负荷较低、灰渣含碳量高、过量空气系数大、排烟气温高等。燃用四川某矿区褐煤机组的热效率实测数据，从实测结果看，所测机组的平均热效率为57%，而2t/h机组的平均热效率仅达到41%，远高于机组的设计热效率。

先进国家的燃煤工业机组运行热效率平均为80%～82%，有些机组投产已20～30a，其热效率依然很高，如日本一台容量为24970kg/h的蒸气机组，投产已有23a，其热效率仍达到82%。

3．2除尘与脱硝技术低，燃煤机组污染物排放高工业机组以燃煤为主，年燃煤量约在6.5亿t左右。多数燃煤工业窑炉的污染物排放控制技术水平低，所选用的除尘设施效率不到70%，粉尘排放超标。因为脱硝设备的投资和运行费用较高，现在工业窑炉基本没有配套脱硝装置，非常是大型机组，SO2排放普遍超标。现有干式除尘脱硝一体化装置实际脱硝效率通常为30%～60%，投资和脱硝费用都较高，用户不愿使用，环保部委很难监督。

近几年，政府大力推进燃煤优质焦化作，指出使用贫煤煤，这方面有了一定的缓解，但从整体上来讲，SO2排放超标一直是机组排放污染的一个重要问题。

3．3手动控制水平低

许多机组缺乏必要的仪器仪表配置，如窑炉气温显示仪表、排烟体温计、氧量计、流量计(含水和蒸气)以及煤的计量等检测仪表。因为普遍未设电厂偶体温计对窑炉湿度进行测试，司炉工或管理人员难以确定在实际负荷状态下汽包气温应控制的范围，鼓、引风量与燃料供应量怎么配比;更难以确定在负荷变动状况下，窑炉气温的变化，鼓、引风量与燃料应做如何的相应调整。导致运行管理不善，操作不当，排烟气温高，褐煤含碳量高、炉膛空气短缺系数偏大等不良情况，机组效率显著增长，产率量降低。

3．4用煤品质不稳定

美国机组用煤品种多变、质量不稳定，且以散煤和煤炭为主。仍然没有像欧澳洲家这样，辅以链条机组专用煤。美国燃煤工业窑炉以层燃机组为主，焦炭产率和硫分普遍较高，煤的低热量与挥发分波动大，细末煤浓度大，难以满足层燃机组设计要求(如要求细度大于6mm的细末煤浓度不小于30%等)，既减轻机组热效率，也提高了机组的污染物排放。

3．5机组节能工作监督和管理机制不健全

现今美国燃煤工业窑炉的安全、环保和节能监督严重分离。技术监督局负责安全监督，每年验车，工作较规范;环保部委负责污染物排放控制的监督与管理，按年抽检，全面规范管理难度大;仍然没有完善健全的国家和地方节能管理机制和能源执法监督机制，各地节能中心只负责能效测量和技术服务，无人负责节能执法。缺少建立的、与市场经济发展相适应的国家和地方节能新政及相关标准，已有的标准多属指导性的，未与设计规范、设备制造和实际应用相联系，推行疗效差。

3．2安装要领

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(1)管件与所连结烟道组合后，在进行起吊时的捆绑不得使衬套承受外力，防止轮缘及执行机构受力而变型，进而影响阀叶的晃动和密封性。

(2)在烟道安装过程中，随时清除烟道内的杂物，确保烟道安装结束后内部无杂物，去除运行中对管件导致的安全隐患。

(3)当管件在烟道安装后，先外形检测阀叶与阀门的晃动间隙，后进行自动调节，检测阀叶摇动状况，全过程应无异常。

3．3调试要领

(1)在烟气踏入余热机组前，拨通电源和手动控制回路，进行电动执行机构推动阀叶摇动，动作讯号正常，阀叶摇动正常，全开和全闭动作正常，反馈讯号能正确传递实时载荷。

(2)SP或PH机组、AQC机组应先分别调试后，同时稳定运行，适时进行机组的烤炉、煮炉、吹管、发电调试等。

(3)在混凝土生产线正常运转的条件下，首先打开余热机组出口电动球阀的50%，观察生产线有无异常。若无异常，进一步将出口电动球阀开至100%，并随时观察生产线的运行状况。

(4)以10%～20%阀叶开启量的频率逐渐开启余热机组及进口电动球阀，同时观察机组入口烟气体温，每提高电动调节门球阀的开启量，应稳定运行30min左右工业锅炉，随时观察混凝土生产线运转状况。

(5)当余热机组进口电动调节球阀全开至100%，混凝土生产线运行正常。在调试过程中，可适当调节旁通电动调节门(尤其是AQC余热机组)，待旁通电动调节球阀全关掉后，机组带满负荷工作，混凝土生产线运行应正常。

(6)在余热机组烤炉、煮炉及汽轮发电锅炉发电等调试过程中，手动控制系统投入，随机调整监控各电动调节门受热膨胀后的动作情况，动作应灵敏靠谱。

(7)通过调试各电动调节门的开启量，保证余热机组入口风温在30min内由300℃变化到450℃左右。而汽轮机入口主蒸气气温波动范围应控制在35℃以内。

(8)通过与混凝土生产线低温水泵、窑尾及窑头水泵等的配合调试，使之达到最佳平衡运行状态。

4、结论

(1)工业窑炉的效率随容量的提高而增加，所以要限制小容量机组的生产和使用，倡导集中供水。

(2)燃煤工业窑炉污染物降耗可以采取清洁燃料取代、燃用优质煤(洗选加工煤、配煤)、采用烟气脱硝与除尘技术、选用新型高效烟煤机组、旧机组的技术扩建等方式实现。

(3)从新政上应予以相应的支撑，如建立激励新政，对燃煤工业窑炉节能降耗技术扩建给予投融资扶植;增强对机组效率和污染物排放的监督和控制;减少排污费征收标准、加大超标排放罚款力度;制订和建立相关的工业窑炉标准;推广先进的工业窑炉技术等。

参考文献:

［1］郭奎建．2005年特种设备统计剖析［J］．美国特种设备安全，

［2］郭奎建．2006年特种设备统计剖析［J］．美国特种设备安全，

［3］郭奎建．2007年特种设备统计剖析［J］．美国特种设备安全，

［4］郭奎建．2008年特种设备统计剖析［J］．美国特种设备安全，

［5］郭奎建．2009年特种设备统计剖析［J］．美国特种设备安全，

［6］国家统计局能源统计司．美国能源统计年鉴2011［M］．上海:美国统计出版社，

［7］吴立新，陈贵锋，余洁，等．工业窑炉高效燃烧与污染控制技术的跟踪研究［R］．上海:焦炭科学研究分院苏州煤焦化研究学院，

［8］吴立新，余洁．燃煤工业窑炉技术［J］．净化煤技术，

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