美国工业锅炉技术考察报告

美国工业锅炉技术考察报告

TCAPP/CATETC项目中国工业锅炉代表团

2002年11月

0 简介

根据“技术合作协议示范项目”（TCAPP）和“清洁空气和清洁能源合作项目”的要求，中国TCAPP/CATETC项目的九人代表团受美国环保局(EPA)的邀请，于2002年10月21日至11月2日访问了美国，访问的目的是考察美国工业锅炉的先进技术。TCAPP/CATETC项目是一个由美国国家环保局（EPA）和中国计划发展计划委员会的“双边市场驱动气候技术转让项目”。

代表团的组成见表1。

表1 中国工业锅炉代表团名单

姓名职务单位

杨奇娟副秘书长中国动力工程学会

韦志洪教授清华大学

毛健雄教授清华大学

钟联元董事长济南锅炉集团有限公司

宣炎明董事长南通万达锅炉股份公司

徐克勤副总经理哈尔滨红光锅炉集团公司

王光喜副董事长山东泰安集团公司

钱德霞副总经理无锡华光锅炉公司

刘雪华董事长济南五洲环保节能技术有限公司

美国能源部的国家能源技术实验室的Mark C. Freeman先生和国家可再生能源实验室的Jean Y. Ku女士对这次考察作了全面安排，并陪同中国代表团进行了考察。他们的精心安排组织、周到计划的行程以及他们为这次访问所作的全部努力是使本次考察成功的关键。表2所示为代表团的访问日程安排。在美国的12天里，代表团共参观了七个工业锅炉锅炉房，两个煤炭公司，三所大学；访问了一家锅炉制造公司，一家工业锅炉推销公司；在匹兹堡，宾州大学和新泽西州的Clinton进行了三整天的技术交流活动。在交流过程中，包括来自美国通用电气公司的能源服务部，煤气技术研究所、匹兹堡大学，宾州大学，里海大学，福斯特惠勒公司等不同机构的许多专家，在多方面向代表团进行了详尽的介绍。其中包括燃烧、气化、流化床技术，排放控制，系统优化及生物质燃烧技术等。代表团所参观之处都受到各有关公司和院校的热情接待。本次考察给代表团留下了很深的印象，并达到了预期的目的。

代表团通过这次考察学到了许多东西。但本考察报告主要集中在以下几个方面：与工业锅炉相关的新技术；工业锅炉房的特点；工业锅炉燃煤的质量，制备和供应，以及下一步双方合作的一些建议。

表2 中国工业锅炉代表团考察日程

日期活动内容

10月21日到达美国匹兹堡

10月22日在匹兹堡进行技术交流。内容为煤气技术研究院介绍天然气和燃煤工业锅炉结合以提高效率和降低排放；煤的气化技术。

GE公司介绍工业锅炉燃烧过程优化软件和Novel Diognostic 在线测量飞灰含碳量及炉膛温度分布。

10月23日参观匹兹堡NISON工业锅炉房的抛煤机锅炉，燃气火管锅炉，脉冲反吹布袋除尘器；匹兹堡AICOSAN的地区水处理厂的热电联产电厂燃用固体泥渣的循环流化床锅炉以及烟气净化系统。

10月24日参观匹兹堡Heinz的Bellefield锅炉房的链条炉排锅炉，下饲炉排和移动炉排锅炉。参观CQ公司Ginger厂和由匹兹堡大学进行煤和生物质在炉排锅炉中混烧的技术交流。

10月25日参观宾州C&K Energy Rawlee公司的工业锅炉用煤的制备过程，以及参观在Polk州立医院锅炉房的振动炉排锅炉。

10月26—27日周末休息。

10月28日技术交流和参观宾州大学锅炉房。

10月29日参观宾州Houtsdale Corrections Institute锅炉房中带有炉膛石灰石喷射尾部增湿脱硫系统的工业规模的煤粉燃烧锅炉。

10月30日在新泽西州福斯特惠勒公司进行技术交流，包括煤粉锅炉，低NO x燃烧器，快装工业锅炉，循环流化床锅炉。

10月31日参观了解新泽西Delanco的Powerhouse Equipment. & Engineering 推销公司有关的工业锅炉销售和租赁的经验。

11月1日在纽约市结束考察。

11月2日从纽约离开美国。

1与工业锅炉有关的新技术

1.1 K燃烧优化系统：

MK燃烧优化系统是由“通用电气公司能源服务部”在1998年开发的。这个系统包括CO格栅，LOI和FEGT监视器和燃烧器诊断。该系统的特点是：

l CO格栅：对气体可燃物（CO）的连续、在线和实时监测；对CO在对流通道中分布的多点显示，不需抽取、加热，不用参考气体和不需要外来电源。

l LOI和FEGT监视器：能有效地调整锅炉及其燃烧的优化。

l燃烧器诊断：对燃烧器的NO x的连续在线监测，调节各个燃烧器使之达到最小的NO x。它具有高度敏感性、可靠性和应答功能，能有效地对锅炉进行平衡和燃烧优

化。

在上述系统的基础上，燃烧优化系统具有以下特点：

l在NO x、飞灰含碳量（LOI）和CO之间协调优化。

l改进锅炉性能和降低排放。

l使锅炉更稳定和平衡的运行，减少结渣和降低选择性催化烟气脱硝（SCR）的成本。

l可用于煤粉锅炉和炉排锅炉。

1.2 “METHANE de--NO x”技术在炉排锅炉的使用

“METHANE de--NO x”是由美国煤气技术研究所（GTI）为炉排锅炉提高效率、降低NO x排放和改进固体燃料炉排的燃烧而开发的一种气体再燃烧技术。它要求被喷入炉排锅炉炉膛的天然气的发热量占锅炉全部热负荷的5—25%。该专利技术适合于改造原有的炉排锅炉，它包括天然气喷射，一个烟气再循环系统和一个上部火上风系统。该系统已在美国应用，它的好处有以下几点：

l METHANE de--NO x能降低NO x70%，无副产品排放。

l对燃烧城市垃圾的锅炉，METHANE de--NO x技术能减少二恶英(dioxin)的排放近80%。

l不用中断运行就可完成技术改造。

l现场的具体运行改进包括减少灰渣中的未燃尽碳；改进如淤泥等难燃烧的高水分的废物燃料在炉上的排燃烧；提高锅炉热效率的1—2%。

l锅炉运行人员能更好的了解不稳定条件下的锅炉控制。

1.3 “Stoke Air Foil”(SAF)技术在炉排锅炉中使用

Lehigh大学的能源研究中心对代表团就“Stoke Air Foil”(SAF)系统作了一个简短的介绍。SAF系统是一带有空气引导孔的翼形管子，它被安装在炉排上方的煤床的点火区断面上方。该专利技术是为改进炉排锅炉的炉排燃烧而开发的。据介绍，SAF系统已被装在炉排锅炉上进行了试验，试验结果显示SAF系统能降低飞灰含碳量和总的过量氧水平，使锅炉效率提高约5—10%。

1.4 煤和生物质（城市废木材）在煤炉排锅炉中的联合燃烧

这是一个美国能源部（DOE）提供资金的项目。匹兹堡大学介绍了对煤/生物质在炉排锅炉中的联合燃烧的试验结果。该试验是在当地的地区供热锅炉房的链条炉排锅炉中进行的。由于生物质的低能量密度和低的热值，当生物质燃料的体积混合率占全部混合燃料量（煤/生物质）的50%时，实际上生物质的热输入只占10%，所以生物质的混合率是一个主要因素，它将影响联合燃烧过程。测试结果显示，在没有对锅炉进行任何改动的条件下，通过原来的给煤系统向炉膛供给煤/生物质的混合燃料，生物质燃料的体积混合率只能达到20—40%。当生物质燃料的体积混合率在20%时，煤/生物质的混合物能很好流动，燃烧也没问题。但当生物质的体积混合率为40%时，燃料输送问题就增加，而一些燃烧方面的问题也