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    工業鍋爐行業發展的重點任務和項目建議(二)

    3、 滿足發展循環經濟、低碳經濟、綠色經濟具體要求,加強共性技術和重點產品研發和產業化

    “十三五”期間,工業鍋爐應圍繞國家能源發展戰略、節能減排戰略的總要求,專注于煤的潔凈利用、燃氣高效利用、余熱深度利用、生物質等可再生能源利用技術和產品的研發、優化、集成研究,積極應用互聯網技術、信息化技術等提高產品性能水平和智能化水平,通過示范加快形成產業化推廣能力。

    關鍵與共性技術研究開發

    (1)層燃燃燒技術水平提升和設備結構優化改進

    ①基于大容量工業鍋爐層燃燃燒技術與設備優化

    大容量(大于100t/h)層燃鍋爐高效節能的關鍵是提高燃燒效率,降低飛灰、爐渣和漏煤中的含碳量,因此,靈活、可靠的大面積(大于100 m2)的機械爐排的設計、制造成為關鍵。通過研究爐排精確給煤、數字化多點按需精確配風技術和二次風強化燃燒技術以及兩者優化匹配技術,減少灰渣含碳量和過量空氣系數,減少灰渣含碳量引起的熱損失和排煙熱損失;研究爐拱和二次風的強化燃盡技術以及創新飛灰高溫分離和高溫再燃結構,減少飛灰含碳量和由此引起的熱損失。

    ②改進現有燃燒設備結構

    通過借鑒美國RILEY公司、DETROIT爐排公司、丹麥VOLOUND公司等國外先進企業的的產品設計和制造理念和技術,借助數字化設計技術、先進制造技術、分布式控制技術等提高爐排各零部件的設計制造質量,重點解決漏煤嚴重、密封不嚴、配風不當、調節不順等問題,以提高密封嚴密性、配風精確性、調節精準性和靈活性,實現高效配風和按需配風的目標,進而提高爐排對煤質多變(包括混煤以及特殊煤質的煤)及負荷變化的適應性;借助大數據技術,針對不同地區煤質情況,提出爐排、爐拱等的針對性設計方案,在此基礎上進行爐排設計的標準化研究工作進而促進爐排產品的配套標準化和爐排技術的進步。

    ③生物質(和垃圾)層燃設備的研發和產業化

    作為生物質鍋爐關鍵設備的層燃爐排目前我國多為引進技術或模仿設計,缺少系統的研究和消化吸收再創新,已影響我國生物質鍋爐的發展。因此,需要在有關生物質燃燒特性研究的基礎上開展適合我國國情的具有自主知識產權的生物質(成型)燃料層燃設備的研發和產業化推廣工作并盡快縮短與國外先進產品的技術差距。

    (2)煤粉工業鍋爐單元技術的研究與系統集成優化

    具體而言,對于煤粉工業鍋爐包含以下多個關鍵技術,涉及安全、高效、環保、穩定運行等方面。

    ①煤粉安全制備與存儲技術

    新型煤粉工業鍋爐成套技術得到青睞的一個主要特點就是集中制粉、分戶配送,煤粉成為一種標準燃料需要儲存、轉運和配送,不僅要保證煤粉加工過程中的安全性,還要保證儲運過程的安全;當煤粉配送至工業鍋爐用戶時,也需要短期存儲,本地煤粉存儲設備的安全需要得到保障。因此,需要研究煤粉安全制備與存儲技術和裝備并使其標準化。

    ②煤粉精確給料技術

    煤粉供料的穩定性和精確性直接影響燃燒,是燃燒的基礎,中小容量煤粉鍋爐配置燃燒器數量少,甚至只有一只,因此供料的效率和質量尤為關鍵,需要研發具有自主知識產權的中小容量煤粉供料技術和裝備并使其產業化。

    ③煤粉燃燒與鍋爐本體匹配技術

    對于中小容量煤粉工業鍋爐,由于受到鍋爐結構空間和使用特點的限制,鍋爐本體與煤粉燃燒器匹配技術成為制約工業鍋爐應用煤粉燃燒技術的關鍵,因此需要進一步在優化工業鍋爐煤粉燃燒技術的同時加強鍋爐本體與煤粉燃燒技術匹配性研究,形成煤粉工業鍋爐技術規范。

    (3)生物質顆?;比缄P鍵技術

    開展多種生物質特別是低灰熔點黃色秸稈的燃燒特性、結渣特性等研究,針對燃燒所涉及到的燃料進料方式、燃燒室形狀、燃燒方式、燃燒配風、受熱面的布置等優化設計和優化運行等復雜問題開展試驗和研究,提出生物質鍋爐穩定、高效燃燒的理論依據和設計計算規范。

    針對生物質成型燃料自身特殊的物理化學特性與燃燒特性,在燃燒設備、鍋爐結構和運行操作方面開展中小型燃生物質成型燃料鍋爐的應用研究和技術集成優化,解決爐內優化配風與空氣動力場的組織、防積灰、防結渣與腐蝕、依靠鍋爐自身低NOx排放和資源化綜合利用等關鍵問題。

    開展生物質鍋爐尾部煙氣的深度利用研究,進一步節能減排。等等。

    (4)垃圾焚燒發電鍋爐低排放技術研究

    隨著新標準《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB 18485-2014)的實施,迫切需要對現有垃圾焚燒爐進行全面的燃燒過程診斷和面向污染物排放控制的燃燒優化技術研究,為進一步實現垃圾焚燒污染物近零排放目標奠定基礎。

    ①垃圾焚燒鍋爐燃燒工況分析和試驗研究

    對循環流化床生活垃圾焚燒爐進行診斷和優化,掌握不同運行工況下的機組性能和CO排放特性。通過改變鍋爐運行負荷及調節垃圾和煤添加量的試驗研究,進一步確定垃圾焚燒爐CO和垃圾處理量,垃圾與煤的比例,運行床溫,爐膛出口煙溫,爐膛出口氧量,一二次風比例等之間的關系,提出焚燒系統合理的改進和優化運行方案,提高機組的經濟性和環保性。

    ②均勻給料和連續排渣可靠性技術研究

    研究如何通過改善爐前垃圾預處理設備效果,分選出大塊不可燃垃圾、鐵絲玻璃等,是流化床垃圾焚燒技術可持續發展必須解決的課題。另外,通過給料裝置、布風裝置的結構改進,實現均勻給料和連續排渣目標。

    ③爐內燃燒組織優化技術研究

    有效減少垃圾焚燒鍋爐CO實際排放值,達到甚至優于國家新標準要求,爐內燃燒組織至關重要。因此,一方面要做好爐內布風試驗優化研究,保證可燃物與空氣的充分混合,并且確定爐內最佳流化風速;另一方面,要做好分離器后的煙氣高溫區燃盡技術研究,使鍋爐在給料不均等不利狀態下,把爐膛出口偏高的CO值降下來,保證鍋爐出口的CO排放在較低水平。

    (5)燃氣鍋爐節能減排關鍵技術研究

    ①煙氣凝結換熱與余熱深度利用技術

    在開展凝結換熱技術應用研究的基礎上,開發換熱效果好、內外阻力小、適合冷凝換熱的受熱面型式,提出冷凝式換熱設備的設計和性能試驗規范;在突破預混燃燒等技術的基礎上開展中小型整體式冷凝式燃氣鍋爐、冷熱電聯產系統研發和應用、推廣;開展較大容量燃氣鍋爐煙氣余熱冷凝回收過程中的凝結水資源化回收利用技術研究。

    ②燃氣低NOX燃燒技術研究開發推廣

    通過綜合利用目前國際上最先進的分級燃燒技術、濃淡燃燒技術、蒸汽霧化技術、預混燃燒技術和中心穩燃射流燃燒技術等,結合煙氣再循環技術和燃燒控制技術等進行低NOX燃燒技術與產品開發并產業化推廣。

    配合低NOX燃燒技術和產品的集成開發,同時開展鍋爐本體與燃燒技術匹配研究并形成相應的標準規范制定實施工作,這樣,在“十三五”末期,使燃氣鍋爐NOX排放量不超過50mg/m3。

    ③生物質液體和氣體燃燒技術及燃燒器研究開發

    隨著生物質能源與資源的綜合循環利用的深入推進,生物質液體和氣體燃料及各種低品質燃料(渣油、廢油、廢氣、低熱值氣等)的利用會催生相關燃燒技術,環保要求的日益嚴格會使低污染(清潔)燃燒技術不斷推陳出新,其它產業的進步(如電氣、自動控制、網絡通信)會推動有關燃燒器技術的發展,因此,我國燃燒器制造企業應抓住時機,開展相關研究開發工作并迎頭趕上世界先進水平,促進我國燃燒器行業的快速、健康和可持續發展。

    (6)電極式電熱鍋爐關鍵技術研究開發

    近年來,隨著我國能源結構的調整、公眾對環境保護要求的日益強烈以及供電能力的日益增強,電熱鍋爐在我國節能減排中的應用再次引起人們的重視,研究開發大功率電熱蒸汽和熱水鍋爐成為鍋爐行業的重要課題。需要重點研究的電極鍋爐關鍵技術有:

    ①處于高溫、高壓、高濕度、高電壓環境下,電極鍋爐內部金屬元器件及相互間絕緣特性研究;

    ②電極元器件在鍋水高溫、波動等惡劣工況下,導電率一致性研究;

    ③鍋水導電率檢測、控制及穩定性保持技術研究;

    ④電極鍋爐設計、計算方法研究與鍋爐標準化。

    (7)余熱深度利用技術與產品的研發

    余熱利用領域的科研開發主要有:

    ①300℃以下余熱資源利用技術研究與產品開發;

    ②在現有鍋爐產品的基礎上,開發高溫、高壓余熱鍋爐,提高余熱回收利用效率;

    ③余熱鍋爐煙氣脫硝技術、新型防磨技術研究,特種工況余熱鍋爐(如工業硅鐵余熱鍋爐及礦熱鍋爐)智能化清灰技術等研究。

    (8)基于互聯網的鍋爐系統控制研究

    建立基于互聯網的鍋爐遠程檢測與控制系統,快速、精確檢測溫度、壓力、流量、液位等鍋爐運行參數,通過在線系統參數辯識、串級控制、變比例控制、解耦等多種控制形式,實現鍋爐無線監控功能、GSM無線短信發送功能、3G/4G遠程無線訪問功能、遠程視頻監控功能、鍋爐系統運行能效的在線檢測、計算和顯示、記錄功能等。

    ①基于網絡技術、模糊控制技術的鍋爐在線控制系統研究

    通過總結鍋爐設計、運行專家的經驗和知識、典型行業應用案例等并根據模糊控制原理規則化,借助現場總線技術實現鍋爐各控制節點的實時信息共享,以工業控制計算機為核心集成鍋爐運行節能模塊、氣候補償節能模塊、按需供熱節能模塊等實現鍋爐系統運行在線檢測、智能控制、能效計算和顯示記錄功能。

    ②鍋爐群控技術的研發和應用

    隨著基于燃氣鍋爐的“模塊化協同供熱方式”在國內進一步得到重視和推廣,“十三五”期間基于物聯網技術的多臺鍋爐(特別是在油氣鍋爐)協同供熱的群控技術和裝置研發和應用顯得特別重要和急迫。借此技術的開發、應用和提高,提升多鍋爐系統自動化、智能化控制程度及快速適應負載變化的能力,實現鍋爐系統運行數字化、精準化、協同化,進而提高鍋爐系統的實際運行效率,達到節能減排的最佳效果。

    ③鍋爐遠程在線技術的研發和應用

    “十三五”期間,工業鍋爐行業應該大力發展基于互聯網的遠程在線技術和裝置,在鍋爐產品實現信息化、智能化的同時通過遠程在線技術和裝置實現產品全生命周期的信息化、智能化服務、產品數據和運行數據的數字化管理,借此鍋爐制造企業提供及時、高效的優質服務,鍋爐使用單位可以了解在用設備實際運行情況,保障設備安全高效運行。改變我國工業鍋爐行業傳統的經營和服務理念和模式,創建以技術和服務為支撐的經營模式,以實現工業鍋爐行業整體水平的提升和可持續發展。

    (9)工業鍋爐標準化水平提升與數字化設計軟件開發

    ①開展工業鍋爐性能設計計算方法的優化提升和標準化工作

    在進一步完善現有鍋爐行業標準體系的同時,結合行業產品技術發展的實際和需要,盡快開展工業鍋爐性能設計計算方法的優化提升和標準化工作,為各類工業鍋爐產品(包括工業循環流化床鍋爐、燃油氣鍋爐、生物質鍋爐等)的性能設計(尤其是煙風阻力、水動力、熱力性能計算)提供科學依據。

    盡快出臺符合我國國情燃油燃氣燃燒器行業或國家標準,規范和促進我國燃油氣燃燒器產業的健康持續發展,提高其國內外競爭力。

    盡快建立和完善煤粉工業鍋爐標準體系,從設計、制造、安裝、節能、安全、環保等方面做出明確規定,統一煤粉工業鍋爐及其系統的質量標準,以促進其健康持續發展。

    ②開展工業鍋爐行業協會標準化體系建設和標準制定工作

    積極貫徹國務院2015年頒發的《深化標準化工作改革方案》的要求,組織開展工業鍋爐行業協會標準化體系建設和標準制定工作,通過市場驅動,由標準實施主體研究制定緊貼市場的產品類等標準,保障標準的有效供給,配合工業鍋爐的質量提升和加快行業“走出去”。

    ③開展工業鍋爐設計計算方法標準的數字化通用軟件開發、認證工作

    配合工業鍋爐行業設計數字化的推進,組織開展與CAD等兼容的工業鍋爐設計計算方法標準的數字化通用軟件開發、認證工作,提高設計計算結果的共享性、互通性,提升工業鍋爐企業的設計效率和效果。

    ④開展工業鍋爐標準的“英文化”工作

    配合行業企業“走出去”,在配合推進行業標準國際互認的同時,配合開展工業鍋爐標準的“英文化”工作,為企業產品出口提供標準依據。

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