煤泥循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及對(duì)策

楊守義楊超

（1.濟(jì)南市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，山東濟(jì)南 250014；2.濟(jì)南熱力有限公司，山東濟(jì)南 250014）

煤泥循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及對(duì)策

楊守義1楊超2

（1.濟(jì)南市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，山東濟(jì)南 250014；2.濟(jì)南熱力有限公司，山東濟(jì)南 250014）

對(duì)于煤泥來(lái)說(shuō)，它水份高，粘性大，難于裝卸以及運(yùn)輸，并且導(dǎo)致二次污染的可能性比較大，能否合理的利用這些廢棄物非常重要。本文分析煤泥的特點(diǎn)，結(jié)合循環(huán)流化床技術(shù)的特性，指出純燒煤泥存在的問(wèn)題和循環(huán)流化床鍋爐的解決對(duì)策。實(shí)踐證明用循環(huán)流化床鍋爐燃燒煤泥是合理可行的。

煤泥 循環(huán)流化床 循環(huán)流化床鍋爐

1 煤泥的特點(diǎn)及現(xiàn)狀

對(duì)于煤泥來(lái)說(shuō)，它是在進(jìn)行洗選煤炭的時(shí)候予以分離的煤炭細(xì)顆粒并且高水分、含有雜質(zhì)的排放物質(zhì)，它有著15000~19000kJ/kg的固態(tài)發(fā)熱量，它的顆粒非常細(xì)（一般來(lái)說(shuō)都不大于0.5mm），高粘性，高水分以及高持水性是其整體性狀，轉(zhuǎn)運(yùn)不容易進(jìn)行。因?yàn)樘幚砗屠盟鼈兇嬖陔y度，很多時(shí)候它們被填入廢棄礦井中或者堆放。因?yàn)閲?guó)家緊縮土地政策，增加運(yùn)輸費(fèi)用以及降耗節(jié)能意識(shí)方面的增強(qiáng)，能否做到合理利用這些廢棄物，從而使得真正的變廢為寶得以實(shí)現(xiàn)；目前得到了能源專家、煤礦企業(yè)以及相關(guān)企業(yè)的高度關(guān)注。安全經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保節(jié)能性以及技術(shù)的可行性是這種轉(zhuǎn)變得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵因素。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗邆淙紵矢?，燃料適應(yīng)性廣，脫硫脫氮高效，灰渣易利用以及燃料處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)于以上要求可以予以滿足。

2 煤泥燃燒存在問(wèn)題

大規(guī)模燃用煤泥以及燃燒好煤泥存在的問(wèn)題如下：首先是凝聚結(jié)團(tuán)容易，合理的燃燒難以組織。其次是煤泥流動(dòng)性不強(qiáng)，粘性大、難于裝卸以及運(yùn)輸，并且造成二次污染的可能性比較大。再次是顆料細(xì)，灰份大，要求粒度更細(xì)以及飛灰量更大的情況下旋風(fēng)分離器都能做到捕集的。最后是高水分，床溫難以維持，這對(duì)于煤泥著火以及燃燼非常不利。

3 技術(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)策

3.1 采用了異重流化床技術(shù)和合理布置二次風(fēng)

所謂的異重流化床指的是流化床系統(tǒng)，它是由在密度方面差異較大的不同顆粒構(gòu)成的，床內(nèi)顆粒密度決定床內(nèi)顆粒沿高度的分布，顆粒如果密度大的話趨向于床層下部；而如果顆粒密度小的話趨向于床層上部，雖然有的時(shí)候它的粒度比密度大的顆粒大的多。對(duì)異重流化床的這個(gè)特點(diǎn)予以利用，能夠使得煤泥大凝聚團(tuán)不至于沉積在流化床內(nèi)、從而對(duì)流化質(zhì)量在流化床底部產(chǎn)生影響，對(duì)于流化死區(qū)來(lái)說(shuō)，它逐漸實(shí)現(xiàn)通過(guò)底部向上到床層整個(gè)的擴(kuò)展、從而使得流化床整個(gè)的穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行可以保證。相關(guān)研究顯示，做到對(duì)大密度的床料的合理選擇，比如：石英砂以及煤矸石或等，煤泥穩(wěn)定燃燒的異重流化床系統(tǒng)能夠得到床料以及煤泥凝聚團(tuán)所形成的滿足，從而結(jié)團(tuán)燃燒工藝以及高位給料能夠得以順利實(shí)現(xiàn)。為在爐膛內(nèi)達(dá)到煤泥顆粒盡可能燃盡的目的，對(duì)二次風(fēng)合理進(jìn)行布置，爐內(nèi)物料的擾動(dòng)因此而增強(qiáng)。對(duì)于二次風(fēng)來(lái)說(shuō)，它能夠占到50%的總空氣量，通過(guò)噴嘴21個(gè)然后進(jìn)到爐膛里面，噴嘴布置上、中，下三層，其目的在于便于控制爐溫以及燃燒，在較高流化風(fēng)速下進(jìn)行整個(gè)燃燒，控制爐溫在900℃左右。

3.2 特殊可靠的煤泥輸送系統(tǒng)

該爐采用煤泥管道輸送系統(tǒng)以及研制開(kāi)發(fā)的MNS柱塞泵，使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及性能可靠，不但使得固體析出、沉淀、結(jié)塊、起拱以及空氣穿孔得到有效預(yù)防，而且輸送系統(tǒng)出口壓力高（0-24MPa）、輸送距離遠(yuǎn)（0-1000m）以及輸送流量大（0-60m3/h）。系統(tǒng)進(jìn)行輸送的時(shí)候，遠(yuǎn)程控制以及無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)得以實(shí)現(xiàn)，布置管路非常靈活，不會(huì)對(duì)環(huán)境導(dǎo)致污染。對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它先除去洗煤廠的浮選尾煤雜質(zhì)，接著通過(guò)壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，制成小于30%水分的濾餅，按順序送到煤泥倉(cāng)、預(yù)壓螺旋、雙柱塞泵、管道、噴槍以及鍋爐。

3.3 帶水冷料腿的蝸殼旋風(fēng)分離器

平常的切向進(jìn)口旋風(fēng)分離器，在用來(lái)分離0.5mm以下的小粒徑煤泥顆粒的時(shí)候并不適合。原因在于它的進(jìn)口通道加速物料顆粒不利以及流場(chǎng)不均勻，造成循環(huán)物料捕集的太少以及分離器分離的效率不高，切割粒徑d99比200微米要大，d50比80微米要大上。對(duì)于蝸殼旋風(fēng)分離器來(lái)說(shuō)，它改進(jìn)后對(duì)等通道截面加以利用。如果進(jìn)入旋風(fēng)分離器，流場(chǎng)想要均勻的話對(duì)于煙氣以及它所夾帶的物料來(lái)說(shuō)可以得到，從而最大程度的提高了旋風(fēng)分離器分離方面的性能，對(duì)于捕集的飛灰來(lái)說(shuō)，在粒度方面變細(xì)、循環(huán)方面的物料增多，含碳量下降、d99為80微米以下的切割粒徑，d50僅為20微米以下，所以可以使得尾部復(fù)燃以及磨損尾部受熱面得到非常好的減輕。因?yàn)槊夯揖哂泻艽蟮恼承?，比較容易導(dǎo)致堵塞分離器的回料腿，造成物料循環(huán)方面不暢，因此，加水冷料腿的高效蝸殼旋風(fēng)分離器為煤泥鍋爐所采用。在返料器的地方，配有專門的從一次風(fēng)機(jī)引入低壓頭高風(fēng)量的送料風(fēng)以及高壓頭低風(fēng)量的返料松動(dòng)風(fēng)，從而使得返料以及送料能夠暢通無(wú)阻。

3.4 沒(méi)有埋管，采用高位給料，高衛(wèi)燃帶

對(duì)于埋管來(lái)說(shuō)，它使用費(fèi)用高，熱惰性大、易磨損。對(duì)于該純燒煤泥的鍋爐來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)煤泥鍋爐中大量埋管在它當(dāng)中去掉了。因?yàn)槊耗嗟乃指撸呶唤o料利用特制煤泥噴槍來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得在下降過(guò)程中，不斷蒸發(fā)、揮發(fā)以及不斷析出煤泥水分，對(duì)于顆粒來(lái)說(shuō)，爆燃分裂不斷，使它達(dá)到燃燒要求正常的粒度。給煤機(jī)在爐膛濃相區(qū)送入煤矸石或石英砂作為底料，但是粒度一定要達(dá)標(biāo)，從而使得這個(gè)區(qū)域物料濃度足夠，使得煤泥的正常以及完全燃燒得到保證。為了使流化床的溫度得到保持以及底料對(duì)水冷壁的磨損得以減少，對(duì)于鍋爐來(lái)說(shuō)，對(duì)高衛(wèi)燃帶在內(nèi)壁敷設(shè)的相應(yīng)措施予以采用。

4 結(jié)語(yǔ)

該爐已成功運(yùn)行近十年多，用戶因此獲得了非常好的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。它不但使得資源浪費(fèi)得以減少，環(huán)境污染以及土地占用多的問(wèn)題得到解決；同時(shí)使得煤泥燃燒以及大量、大規(guī)模燃用煤泥問(wèn)題變得不再困難，所以，在當(dāng)前環(huán)保問(wèn)題得到足夠重視的形勢(shì)下，該爐具有很大的推廣價(jià)值。該技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出系列純燒或摻燒的煤泥CFB鍋爐，容量從35t/h到650t/h，產(chǎn)品遍布全國(guó)各地并出口到東南亞，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。并且通過(guò)煤泥燃燒技術(shù)，還派生開(kāi)發(fā)出了摻燒造紙污泥和城市污泥的CFB鍋爐。

［1］岑可法，等.循環(huán)流化床鍋爐的理論方面設(shè)計(jì)以及運(yùn)行［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1998.

楊守義（1966—），男，山東濟(jì)南人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：煤泥循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及對(duì)策。