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摘  要：我國富煤貧油少氣的資源特點決定了煤炭是主體能源，在未來相當(dāng)長時期內(nèi)，煤炭作為主體能源的地位不會改變。為削減燃煤消耗，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，近年來大力推進(jìn)燃煤鍋爐房改燃工程。隨著燃?xì)夤崦娣e的快速增長，天然氣需求也增長快速，氣源保障的難度和供熱成本不斷加大，政府財政補貼數(shù)額逐年增加。為緩解燃?xì)夤?yīng)及供熱成本壓力，突破能源瓶頸，減少污染物排放，實現(xiàn)煤炭清潔利用，推廣煤炭清潔利用技術(shù)，在供熱站中推廣煤粉爐及制粉系統(tǒng)的應(yīng)用極為重要。

關(guān)鍵詞：煤粉鍋爐  制粉系統(tǒng)  燃燒系統(tǒng)  脫硝、脫硫系統(tǒng)  氮氣回收  超凈排放

一、工程建設(shè)管理

天津華苑供熱站工程是天津市2015年重點民心工程項目，主要負(fù)責(zé)西青區(qū)中北鎮(zhèn)區(qū)域供熱，環(huán)保排放指標(biāo)要求嚴(yán)格，天津能源集團為落實市政府關(guān)于煤炭清潔利用試點工作的指示精神，組織集團組織下屬企業(yè)的技術(shù)專家成立了專項工作組，先后赴沈陽、山西忻州、烏魯木齊、蘭州、北京、浙江實地調(diào)研考察，對煤炭清潔高效利用裝備制造和主要技術(shù)路線進(jìn)行了深入論證，并與國內(nèi)相關(guān)科研院所展開合作，研究編制了獨具特色的《華苑高效煤粉供熱鍋爐工程技術(shù)方案》，明確提出了把華苑高效煤粉供熱鍋爐工程建設(shè)工程為示范工程項目的目標(biāo)。

1項目建設(shè)理念

由津能工程管理公司組建項目建設(shè)團隊，公司領(lǐng)導(dǎo)親自組織落實項目的實施方案，編制工程實施管理項目文件，制定項目目標(biāo)細(xì)則，把天津華苑供熱站5×58MW供熱工程建設(shè)成“環(huán)保、高效、節(jié)能”一體化的示范項目。

2優(yōu)化工藝系統(tǒng)

工程分為上煤系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、制氮系統(tǒng)、輸粉及氮氣回收系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、除灰除渣系統(tǒng)、軟化水系統(tǒng)、35KV系統(tǒng)及熱網(wǎng)等主要系統(tǒng)。由于在供熱站首次采用煤粉爐及制粉系統(tǒng)，系統(tǒng)較為復(fù)雜，組織協(xié)調(diào)了各工藝系統(tǒng)之間接口的銜接，優(yōu)化各工藝之間的配合及各工藝設(shè)備參數(shù)的匹配，使各系統(tǒng)運行完整，安全可靠。

3設(shè)備招標(biāo)參數(shù)的選型

成立了招標(biāo)領(lǐng)導(dǎo)小組，采用公開招標(biāo)方式，分別為鍋爐島、制粉島、脫硫除塵島三大板塊進(jìn)行了招標(biāo)，組織針對設(shè)備的選型及技術(shù)參數(shù)工作進(jìn)行充分論證，與設(shè)計院及廠家進(jìn)行多方面的溝通、確認(rèn)，并對生產(chǎn)廠家相關(guān)設(shè)備進(jìn)行調(diào)研、論證，了解設(shè)備廠家的生產(chǎn)和加工能力，確保設(shè)備參數(shù)滿足工藝要求，確保設(shè)備生產(chǎn)滿足工期要求。 

4項目管理的過程

全過程的安全、質(zhì)量管理理念貫穿整個工程的管理過程，工期緊、任務(wù)重，施工場地狹小等不利的因素下，組織協(xié)調(diào)解決設(shè)計、設(shè)備問題，調(diào)整施工工序，杜絕了安全隱患的發(fā)生，工程質(zhì)量達(dá)到預(yù)期目的。工程于2015年4月開始建設(shè)，12月31日，5臺新建高效煤粉供熱鍋爐成功點火，實現(xiàn)了當(dāng)年建設(shè)、當(dāng)年調(diào)試供熱的目標(biāo)。

5精心組織、精心調(diào)試

新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新流程，新材料的首次使用，系統(tǒng)運營安全可靠性得到提高，同時對整個調(diào)試過程提出了新的考驗，整個煙氣制粉、氮氣輸粉、氮氣回收，脫硝、濕法脫硫及二次除塵工藝設(shè)備、工藝系統(tǒng)在國內(nèi)燃煤鍋爐供熱站首次應(yīng)用，為使調(diào)試工作有序進(jìn)行，項目部成立了試運指揮部，明確參建單位人員職責(zé)，有序開展工作，在國內(nèi)沒有成形的工藝技術(shù)運行參數(shù)，沒有成熟的運營經(jīng)驗?zāi)芙梃b，試運指揮部積極組織對調(diào)試階段出現(xiàn)的問題及時組織分析安排解決，經(jīng)過一次次收集數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生問題的原因，對工藝系統(tǒng)的一次次完善，一次次的總結(jié)摸索、不斷調(diào)整整個從煤粉制備、輸送、燃燒到尾部煙氣處理的設(shè)備、工藝系統(tǒng)的運行參數(shù)，優(yōu)化運行工況，找出從煤粉制備、輸送、燃燒到尾部煙氣處理的規(guī)律，制定出相應(yīng)設(shè)備、工藝系統(tǒng)的運行規(guī)程。制粉系統(tǒng)、鍋爐燃燒系統(tǒng)、脫硫脫硝除塵系統(tǒng)等設(shè)備運行平穩(wěn)，工藝參數(shù)穩(wěn)定，總結(jié)出各系統(tǒng)運行參數(shù)規(guī)律，完成了并網(wǎng)供熱任務(wù)，達(dá)到了試點項目的預(yù)期效果。

二、工程項目創(chuàng)新及優(yōu)勢

1工藝創(chuàng)新技術(shù)

煤粉為可燃物質(zhì)，屬于乙類火災(zāi)危險品，粉塵具爆炸性，著火點在300℃-500℃之間，爆炸下限濃度34g/m3-47 g/m3（粉塵平均粒徑5μm-10μm）。高溫表面堆積粉塵（5mm厚）的引燃溫度225℃-285℃，云狀粉塵的引燃溫度580℃-610℃。其水分含量越高，煤粉爆炸烈度越大,據(jù)實驗測試，煤粉在堆積狀態(tài)比懸浮狀態(tài)更易著火。

鑒于煤粉存在易燃、易爆的特性，煤粉磨制、輸送、儲存安全措施十分關(guān)鍵，為確保運行安全可靠、萬無一失，通過進(jìn)行廣泛調(diào)研、借鑒同類項目經(jīng)驗，采取了多項創(chuàng)新技術(shù)，實現(xiàn)全區(qū)域、全流程、全源點覆蓋的防火、防爆體系：一，煙氣的綜合利用技術(shù)。二，氮氣輸粉技術(shù)。三，煤粉倉安全防護技術(shù)。

2煙氣的綜合利用技術(shù)

煤粉鍋爐尾部排煙溫度設(shè)計在120℃，每臺爐排煙量在90000m³，大量的熱煙氣排放，浪費掉大量的熱量，不利于能源的充分利用，鍋爐燃燒后煙氣中含氧量小于6%，結(jié)合制粉系統(tǒng)對煤粉加熱的需要，采用鍋爐燃燒后的煙氣配以熱風(fēng)爐做為制粉熱源，充分利用煙氣余熱及含氧量低等特點，在制粉加熱過程中有效的控制熱源中的氧氣含量，保證制粉過程中的安全，首次將煙氣引入制粉系統(tǒng)加熱煤粉，既保證制粉過程中熱量充分利用煙氣余熱，又能控制制粉設(shè)備中含氧量小于12%，消除爆炸危險，達(dá)到制粉系統(tǒng)安全運行的要求。另外，針對工藝特點，配置4座50m3消防氮氣儲罐，儲備好氮氣隨時對制粉設(shè)備進(jìn)行保護。

3氮氣輸粉技術(shù)

除無煙煤外，混合煤、煙煤的制粉系統(tǒng)采用按照惰性干燥氣體設(shè)計。采用氮氣密閉輸送符合規(guī)范要求，保證了輸粉過程的安全。

在煤粉輸送環(huán)節(jié)，磨制完的煤粉需要輸送到爐前粉倉，煤粉經(jīng)磨制完成到收粉器后，輸粉系統(tǒng)采用全封閉式設(shè)備、管道，通過加壓的氮氣作為動力在管道中產(chǎn)生流速進(jìn)行輸送，在保證安全的情況下，將制粉車間收粉器內(nèi)煤粉送到爐前粉倉，調(diào)試過程中充分掌握吹粉的時間、吹粉壓力及收粉器內(nèi)粉的溫度、高度等主要參數(shù)，實現(xiàn)全自動及時進(jìn)行輸送，同時設(shè)有聲光報警裝置，防止設(shè)備及管道堵塞。

4煤粉倉安全防護技術(shù)

在煤粉儲存?zhèn)}內(nèi)設(shè)有氮氣保護系統(tǒng)，二氧化碳滅火系統(tǒng)，加以有聲光報警、重力式防爆門、防靜電措施、一氧化碳傳感器、溫度傳感器，并配備氧含量在線監(jiān)控，實現(xiàn)自動監(jiān)控、報警，并可聯(lián)鎖開啟二氧化碳及氮氣噴吹，達(dá)到降溫、防爆的目的。另定期加強地面、角落等可能存粉的場所的清理工作，防止粉塵積累，同時避免存粉時間過長，倉內(nèi)出現(xiàn)死角等。

5 輸粉管道防堵技術(shù)

輸粉管道從制粉收粉器到鍋爐前粉倉全長約290m，全程彎管較多，而彎管處容易積粉，造成輸粉管道堵塞，運行中的輸粉管道一旦積粉堵塞將影響鍋爐的穩(wěn)定運行，也容易造成安全隱患。為了解決這一問題，在煤粉輸送的每一處彎管處增加助吹管道，杜絕死角，由輸粉系統(tǒng)統(tǒng)一控制，解決了輸粉過程中煤粉堵塞管道的問題，保證輸粉過程中可靠性。

6氮氣回收再增壓技術(shù)

煤粉的儲存及輸送使用氮氣進(jìn)行保護，能保證在儲存及輸送過程的安全性，單純在煤粉輸送過程中使用氮氣損耗量較大，如不能及時回收將使制氮設(shè)備投入及運營成本很大，為此氮氣重復(fù)利用至關(guān)重要，將輸粉氮氣經(jīng)過儲煤倉后的乏氣，通過管道進(jìn)入氮氣緩存罐回收，再通過氮氣增壓機進(jìn)行增壓達(dá)到氮氣輸粉壓力，做到氮氣重復(fù)利用，既確保煤粉連續(xù)輸送，又達(dá)到節(jié)能效果。

7 先進(jìn)燃燒技術(shù)

鍋爐系統(tǒng)應(yīng)用“無偏差濃相供料技術(shù)”、“中心逆噴燃燒器高效燃燒技術(shù)”、“有組織低氮無極室燃燒技術(shù)”等多項核心技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化了燃料供應(yīng)性能和燃燒效果，增強了鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性。

8煙氣超凈排放

相比于常規(guī)的燃煤鍋爐和燃?xì)忮仩t，華苑高效煤粉爐在以下幾個方面進(jìn)行了創(chuàng)新。首次在尾部煙氣處理過程中采用SNCR法+SCR法聯(lián)合脫硝方案、石膏脫硫及一級布袋除塵、二級濕式靜電除塵的煙氣處理方式，實踐證明該項技術(shù)穩(wěn)定可靠，煙氣處理效率高。2016年3月3日，天津市環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測中心對煤粉爐排放情況進(jìn)行了全面檢測，并出具了監(jiān)測報告具體排放情況見下表：

污染物排放情況對比表

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