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(1)煤炭洁净燃烧锅炉一体化系统技术
以燃料优质化为前提,以减排为目标,做好中小容量(≤35t/h)燃煤工业锅炉低NOx燃烧和排放控制技术及系统优化应用及推广。
①在严格控制燃料品质的前提下,通过对炉排燃料适应性定量化、炉排配风均匀化精确化试验研究,对炉排结构优化、标准化,进而提高炉排的综合质量水平;在此基础上结合锅炉本体的优化设计、高效传热元件和低NOX燃烧技术的运用,提高中小容量(≤35t/h)层状燃烧锅炉的节能和环保性能及其保证能力。机械炉排工业锅炉的建议容量不宜大于160t/h(116MW)。
②煤粉工业锅炉在突破燃料适应性、运行稳定性、粉尘排放、氮氧化物排放的难题后,将会得到发展。但重点应在10~35t/h的煤粉工业锅炉及系统研发、使用,特别是燃烧技术及系统设备的优化与产业化。
③目前水煤浆燃烧有雾化和流化两种燃烧方式,且燃尽率均在98%以上。雾化锅炉燃烧的技术发展趋势是:水煤浆专用燃烧器技术进步,以更小的耗气率得到更好的水煤浆雾化效果,进一步提高水煤浆的燃尽率。流化锅炉燃烧的技术发展趋势是:以提高锅炉运行可靠性、降低设备造价和进一步开发适合水煤浆流化燃烧的专用锅炉。研发废水、废液水煤浆专用锅炉;水煤浆锅炉低NOx燃烧技术,包括水煤浆锅炉的空气分级燃烧技术;水煤浆锅炉的烟气再循环技术的研发。
④在开展燃料适应性(灰分、热值、结焦性等)定量化研究的基础上提高流化床锅炉设计、运行的精确性和标准化程度;通过精细化制造提高流化床锅炉的可靠性和可用性,重点发展单台容量35~130t/h、压力≤5.3MPa的循环流化床工业蒸汽锅炉。
结合流化床燃烧的特点在试验研究的基础上开展35~130t/h以下循环流化床低NOx排放的示范研究,采用空气分级与燃料分级耦合方法、烟气再循环、低温(850~870℃)及低氧(炉膛出口O2=3~4%)燃烧控制NOx排放,同时开展低硫煤(S≤1%)在850~870℃下炉内脱硫效率研究等,进一步提高流化床锅炉节能环保性能。
(2)生物质锅炉技术优化、标准化与产业化
生物质锅炉推广对工业锅炉清洁燃料替代而言,既是对一段时间内天然气供给相对不足或无法获得的补充,也是天然气锅炉推广的长期替代者和竞争对手。然而从保证国家能源安全和资源充分利用的角度,研究工业锅炉生物质燃烧技术,开发生物质燃料锅炉特别是生物质成型燃料锅炉对节约常规能源、优化我国能源结构、减轻环境污染将有积极意义。
随着我国能源结构转型,环保要求越来越高,生物质锅炉技术也不断创新,生物质锅炉一方面向着中压、次高压电站锅炉方向发展;另一方面向着以“节能环保”为主题的高效低排放的层燃生物质工业锅炉、循环流化床工业生物质锅炉方向发展;生物质锅炉产品的性能设计和使用要求也更为苛刻。
我国有丰富的生物质能源资源,但很分散,应该分散使用。本着这一符合国情的原则,生物质发电锅炉容量以不超过75t/h为宜,生物质工业锅炉应基于生物质成型燃料、容量≤30t/h为宜,并进行生物质专用锅炉与洁净燃烧技术、燃烧系统设备的开发及推广,在做好相关标准化工作的基础上大力开展产业化推广工作。
(3)燃气锅炉继续向低氮燃烧、凝结换热与多能源系统集成化方向发展
①燃气锅炉继续低氮化、冷凝化
围绕能源结构转换工作的不断推进及减排要求的严格,燃气工业锅炉将继续向低氮排放、冷凝化方向发展。未来应以分散式及时供热为出发点,重点抓好天然气深度利用技术和产品的研发、系统集成与工程化工作,特别是中小容量(≤40t/h)新型燃气锅炉、冷凝式燃气锅炉产品开发、定型和推广:通过综合利用目前国际上最先进的分级燃烧技术、浓淡燃烧技术、蒸汽雾化技术、预混燃烧技术和中心稳燃射流燃烧技术等,结合烟气再循环技术和燃烧控制技术等以最大限度地控制NOX的排放;通过研制高端换热设备,有效降低锅炉排烟温度,有效回收烟气显热和烟气中水蒸汽潜热,提高锅炉热效率,降低燃气消耗量。
②大容量燃气水管锅炉向组装化、模块化方向发展
针对燃气的燃烧特性和燃气锅炉的运行特点,开展采用膜式壁结构、微正压燃烧为主的新型大容量燃气水管锅炉研发,减少锅炉散热损失与漏风造成的排烟热损失等。通过对水循环原理和方式研究,实现中小型中温中压锅炉、大容量锅炉组装化、模块化出厂,减少材料消耗、提升产品制造质量和性能质量。
③基于节能减排的不同能源利用方式的组合、不同供能类型的组合(冷热电联供、蒸汽热水联供等)得到发展
a.热能梯级利用—中小型燃气冷热电联产系统(CCHP)技术系统优化及产业化
燃气冷热电联产系统(CCHP)是一种建立在能量梯级利用概念基础上,能大幅度提高能源利用率及降低CO2等污染物排放的集成系统。冷热电联产系统(CCHP)综合利用多项技术,包括先进的燃气涡轮机、微型涡轮机、先进的内燃机、燃料电池、吸收式制冷机和热泵,干燥及能源回收系统、引擎驱动及电驱动蒸汽压缩系统,热储备和输送系统,以及控制及系统集成技术,以满足建筑物的热和电力负荷的需求,并且从整体上提高了从矿物燃料到能源的转换效率。
b.太阳能与燃油燃气锅炉联产技术系统优化及产业化
太阳能利用是当前可再生能源利用焦点,太阳能热水器或太阳能热水系统是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。如与燃油、燃气、电锅炉配套(南方多采用空气源热泵等),可以解决当阴雨天阳光不足或冬季气候较低时无法提供稳定热源供应的问题,实现常年24小时供应热水。另一方面太阳能集热与锅炉给水系统一体化集成,锅炉给水加热后送入锅炉,生产热水或蒸汽,提供生产或生活所需。这样既使太阳能利用领域不断得到拓展,又为燃油气、电锅炉等的利用节约运行成本。
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