一種循環(huán)流化床殘?zhí)垮仩t的設(shè)計(jì)

趙拓 翟建楠 侯學(xué)軍

(中科清能燃?xì)饧夹g(shù)(北京)有限公司，北京 100083)

0 引言

循環(huán)流化床煤氣化會(huì)產(chǎn)生灰渣和殘?zhí)?，灰渣的含炭量較低，低于8%，燃燒利用價(jià)值不大；而殘?zhí)康牡臀话l(fā)熱量約為3000kcal/kg 左右，含灰量大、揮發(fā)分低、燃燒利用價(jià)值高，在常規(guī)的燃煤CFB 鍋爐內(nèi)燃燒困難。目前好多企業(yè)將殘?zhí)克偷藉仩t中燃燒，不僅燃燒效果不好，而且與煤的配比難，摻燒量有限，還會(huì)導(dǎo)致鍋爐尾部受熱面積灰嚴(yán)重，大大降低了鍋爐的效率。

為了有效處理循環(huán)流化床氣化產(chǎn)生的固廢殘?zhí)?，研發(fā)設(shè)計(jì)了循環(huán)流化床殘?zhí)垮仩t，有效解決了環(huán)保與能源利用問(wèn)題，使循環(huán)流化床煤氣化技術(shù)更加完善。殘?zhí)垮仩t采取了特殊燃燒殘?zhí)抗に?，成功?shí)現(xiàn)了煤氣化后殘?zhí)康母咝紵瑲執(zhí)垮仩t不僅處理了固廢，還可生產(chǎn)各種參數(shù)的蒸汽，為客戶(hù)提供了一條可靠的殘?zhí)刻幚硗緩剑瑢?shí)現(xiàn)了環(huán)保與經(jīng)濟(jì)雙贏。

1 鍋爐設(shè)計(jì)基本條件

1.1 鍋爐形式與設(shè)計(jì)參數(shù)

鍋爐型式：循環(huán)流化床鍋爐 額定蒸發(fā)量：20t/h。

額定蒸汽壓力： 3.82MPa 額定蒸汽溫度：450℃。

鍋筒工作壓力：4.2MPa 鍋爐循環(huán)方式：自然循環(huán)

給水溫度：104℃。

1.2 設(shè)計(jì)燃料

鍋爐設(shè)計(jì)燃料煤氣化后的殘?zhí)?，其粒徑?～0.2mm，其元素分析、工業(yè)分析如表1 所示。

表1 殘?zhí)康脑胤治?、工業(yè)分析

2 鍋爐總體布置

2.1 整體概述

鍋爐由爐膛、旋風(fēng)分離器、返料器、尾部煙道等單元組成。爐膛采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛底部為水冷布風(fēng)板，爐底布置點(diǎn)火燃燒器。旋風(fēng)分離器布置在爐膛出口和尾部煙道之間，返料器布置在旋風(fēng)分離器底部，尾部煙道中從上到下依次布置有高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。殘?zhí)繌姆盗掀骷尤?，殘?zhí)亢脱h(huán)灰混合后進(jìn)入爐膛，延長(zhǎng)了殘?zhí)咳剂显跔t內(nèi)的停留時(shí)間，可有效的提高殘?zhí)康娜紵省?/p>

2.2 鍋爐汽水系統(tǒng)

鍋爐給水經(jīng)過(guò)給水操作平臺(tái)后一路進(jìn)入省煤器進(jìn)口集箱，經(jīng)過(guò)兩級(jí)錯(cuò)排布置的蛇形管省煤器引至汽包。另一路進(jìn)入噴水減溫器，調(diào)節(jié)低溫過(guò)熱器的出口蒸汽溫度。鍋爐汽包內(nèi)的鍋水由下降管分配到膜式水冷壁下集箱，經(jīng)膜式水冷壁加熱后成為汽水混合物，隨后將汽水混合物引入汽包進(jìn)行汽水分離。被分離出來(lái)的水進(jìn)入汽包水空間，進(jìn)行再循環(huán)。分離出來(lái)的飽和蒸汽從汽包頂部連接管引至過(guò)熱器，經(jīng)過(guò)過(guò)熱器將蒸汽過(guò)熱，最后引至熱器集汽集箱將過(guò)熱蒸汽外供。

2.3 鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)

空氣采用一次風(fēng)和二次風(fēng)兩級(jí)送風(fēng)。一次風(fēng)分為二路，第一路引至爐前螺旋給煤機(jī)，作為播煤風(fēng)，隨給煤一起進(jìn)入爐膛，第二路進(jìn)入經(jīng)由風(fēng)道引入爐膛下部的水冷風(fēng)室，經(jīng)過(guò)布風(fēng)板上的風(fēng)帽進(jìn)入爐膛。高壓流化風(fēng)機(jī)供給返料器所需的高壓流化風(fēng)。殘?zhí)吭跔t膛內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)尾部煙道的高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，然后經(jīng)除塵系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)排向大氣。

2.4 鍋爐基本尺寸

鍋爐鋼架最高處標(biāo)高：25500mm

鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高：6000mm

鍋爐中心左、右柱寬度：4300mm

鍋爐前、后柱深度：12400 mm

鍋筒中心標(biāo)高：25000mm

爐膛布風(fēng)板：1300×2900mm2

爐膛上部橫斷面：3000×3000mm2

過(guò)熱器煙道橫斷面：1600×2500mm2

省煤器橫斷面：1600×2500mm2

空預(yù)器橫斷面：1600×2500mm2

3 鍋爐主要系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 燃燒過(guò)程組織

殘?zhí)繌姆盗掀鞯姆盗贤燃尤?，熱空氣從爐底風(fēng)帽加入，殘?zhí)亢蜔峥諝庠跔t膛內(nèi)摻混燃燒，并與膜式水冷壁受熱面進(jìn)行熱交換。煙氣中攜帶的物料與細(xì)粉灰大部分被分離器分離下來(lái)，經(jīng)返料器返回爐膛，其余煙氣攜帶少量的未被分離的細(xì)粉灰進(jìn)入尾部受熱面繼續(xù)換熱。

3.2 爐膛下部結(jié)構(gòu)

本鍋爐爐膛上部橫斷面為3000×3000mm2，工作溫度950℃，爐膛下部橫斷面為2900×1300mm2，工作溫度930℃，爐膛形成上大下小的結(jié)構(gòu)。布風(fēng)板上均勻布置142 只風(fēng)帽，風(fēng)帽帽頭采用高溫耐磨合金精密鑄造。

3.3 氣固分離與返料

本鍋爐旋風(fēng)分離器為特殊的高效分離元件，進(jìn)口速度可達(dá)30m/s,能夠有效的分離煙氣中攜帶100μm 以下的細(xì)灰。筒體內(nèi)壁面及煙道進(jìn)口通道內(nèi)壁面均敷設(shè)防磨澆注料。整個(gè)物料分離和返料回路的工作溫度為950℃。

3.4 鍋爐的排渣

殘?zhí)咳紵蟮墓虖U以飛灰形式從尾部排出。就本設(shè)計(jì)燃料殘?zhí)苛６榷?，底渣排放量?%，飛灰占總灰量的100%。如更換燃料需要排底渣時(shí)，底渣從布風(fēng)板上的放渣管排出爐膛。

3.5 鍋爐殘?zhí)康募尤?/h3>

點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)需要先燃煤，待鍋爐建立循環(huán)且爐膛底部溫度900℃以上時(shí)可少量分多次投入殘?zhí)?，待殘?zhí)咳紵罂芍鸩綔p少給煤，同時(shí)增加殘?zhí)客度肓?，直至全部燃料為殘?zhí)亢笸Ｖ菇o煤。

殘?zhí)拷o料口布置在返料器下部的料腿上，給料方式為氣力輸送。殘?zhí)亢脱h(huán)灰混合后從爐膛下部進(jìn)入爐膛，可有效延長(zhǎng)殘?zhí)咳剂显跔t內(nèi)的停留時(shí)間，提高殘?zhí)康娜紵省?/p>

4 鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(1)鍋爐旋風(fēng)分離器高效設(shè)計(jì)，可有效分離煙氣中攜帶的細(xì)粉灰。

(2)殘?zhí)吭阱仩t中燃燒，不用添加任何輔助床料，即可建立穩(wěn)定物料循環(huán)。

(3)爐膛運(yùn)行溫度為900～950℃。

(4)爐膛低流化速度，增加物料停留時(shí)間。

(5)殘?zhí)坎捎脷饬斔偷椒盗掀魈帲?jīng)返料器預(yù)熱后再進(jìn)入爐膛，提高殘?zhí)康娜紵省?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

目前，該循環(huán)流化床殘?zhí)垮仩t已經(jīng)在甘肅某地投入運(yùn)行，并且運(yùn)行狀況良好，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯。殘?zhí)垮仩t按照年平均80%負(fù)荷計(jì)算，每小時(shí)可消耗氣化飛灰4t，按照年運(yùn)行8300h/a 可處理氣化飛灰33200t，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤15000t 左右，大大解決了環(huán)保問(wèn)題，同時(shí)又帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益。