煤和渣摻燒在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用

（新疆克拉瑪依新科澳石油天然氣技術(shù)股份公司，克拉瑪依市，834000） 宋毅云

（新疆天富能源投資有限公司147電廠，石河子市，832045） 鄭永軍

由于循環(huán)流化床的燃燒對(duì)煤質(zhì)要求比較寬泛，在可燃范圍之內(nèi)低熱值的煤也可以保證鍋爐的正常燃燒，按照俗話說就是可以吃”粗糧”。煤的發(fā)熱量在17 000～23 000kj/kg（4 100～5 500大卡）都可以，而且可以高些也可以再低些。煤在流化床鍋爐內(nèi)燃燒的工況是比較復(fù)雜的，并不是說高熱值的煤，就能燒出更高壓力和更高溫度的蒸汽，熱值過高的煤反而可能會(huì)對(duì)爐膛和燃燒工況造成不必要的麻煩，比如結(jié)焦等。所以我們根據(jù)所進(jìn)原煤的基低位發(fā)熱量的高低，配比一定的灰渣來降低高熱值的煤，最少不低于低限限范圍，在一個(gè)比較合適的值，入爐燃燒，平衡多余的熱量又保證其經(jīng)濟(jì)性。而且循環(huán)流化床本來也是必須要靠一定的灰渣量蓄熱循環(huán)來帶負(fù)荷的。這樣既可以降低煤耗，也可以減少灰渣外運(yùn)，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

本文介紹了兩臺(tái)150d/h的循環(huán)流化床鍋爐，如何利用煤和渣摻混燃燒的技術(shù)起到節(jié)能降耗的目的。通過對(duì)鍋爐制造廠的咨詢和到其他循環(huán)流化床鍋爐考察，提出了煤和渣摻燒的應(yīng)用方案，充分利用循環(huán)流化床的燃燒特性，通過摻燒有限度的降低原煤熱值，來達(dá)到省煤的目的。這也可以推廣到和其它劣質(zhì)煤的混燒。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 煤和渣摻混的熱值和灰分計(jì)算

按照國家規(guī)定，循環(huán)流化床鍋爐灰渣含碳量出廠設(shè)定在＜2%的含碳量，含熱量不超過150大卡即627kJ/kg（0.627MJ/Kg）計(jì)算（我廠的灰渣基本都在1%左右，約310kJ/kg）。1大卡（kcal）=4.1 858 518千焦（kJ）

摻混劣質(zhì)煤后燃料特性的變化：在劣質(zhì)煤與煤摻混燃燒中，假設(shè)未摻混燃煤的灰分為A1，煤的發(fā)熱量為Q1，要摻混的劣質(zhì)煤灰分為A2，發(fā)熱量為Q2，假設(shè)未摻混煤的質(zhì)量為M，混入的劣質(zhì)煤質(zhì)量為m，摻混后燃料的灰分為A3：

由此式可以看出，m=0時(shí)，A3=A1，隨著m增加，混合燃料的灰量增加，但趨勢減緩，最后趨近與A2?；旌先剂系陌l(fā)熱量為：

由此式看出，m=0 時(shí)，Q3=Q1，隨著 m 增加，Q3逐漸減小，但趨勢減緩，最后趨近Q2。

1.2 煤和渣的摻混比例

我廠煤源單一，一直是就近的煤礦拉運(yùn)，我們?nèi)×私鼉蓚€(gè)月的所做化驗(yàn)的原煤的基低位平均熱值（去除兩個(gè)極值）在20.415MJ/Kg。標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為29.27MJ/kg（7 000kcal/kg），把原煤的基低位發(fā)熱量（Qnet，ar）換算成標(biāo)煤，統(tǒng)一比較。

（1）把摻5%的渣的數(shù)值代入混合燃料的發(fā)熱量公式計(jì)算：產(chǎn)氣量在3 200t左右，一天平均上350t煤（含摻渣量），332.5t20.415MJ/Kg 的煤，17.5t0.31 MJ/Kg的渣換算成標(biāo)煤：

17.5*0.31/29.27=0.1 853此值非常小，可以忽略不計(jì)；一共是231.91+0.1853=232.1t，摻渣后的熱值：Q3=（MxQ1+m×Q2）/（M+m）=（332 500x20 415+17 500x310）/（332 500+17 500）=19 410kJ/kg

19.4MJ/Kg 的發(fā)熱量也在流化床鍋爐允許燃燒的熱值范圍內(nèi)，并且很經(jīng)濟(jì)。

把332.5t20.4MJ/Kg原煤換算為標(biāo)煤：

再把摻渣后的350t19.410MJ/Kg煤換算為標(biāo)煤：

（d）減去（c）：多標(biāo)煤232.1-231.7=0.4t/0.697475=0.573t

0.4t 標(biāo)煤換算成20.4MJ/Kg 的原煤：0.4t/0.697 475=0.573t

可以看出，用煤量實(shí)際只多了0.573t。也就是說，摻了17.5t 渣后，把20.415MJ/Kg 的煤變成了19.41MJ/Kg的煤后，我們節(jié)省了將近17t煤。

（2）把摻10%的渣的數(shù)值代入混合燃料的發(fā)熱量公式計(jì)算，仍然按平均熱值20415MJ/Kg 計(jì)算（具體過程同公式1）：

我們可以算出，350t 的摻渣煤，摻了35t 渣后，把 315t 的 20.415MJ/Kg 的煤變成了 18.4MJ/Kg 的煤后，我們節(jié)省了將近34t煤。

（3）當(dāng)摻渣后煤的熱值低于17.5MJ/Kg后，用煤量會(huì)明顯增加，成本也會(huì)升高，此時(shí)已不經(jīng)濟(jì)。所以，在實(shí)際中，摻渣后的煤我們會(huì)控制其熱值不低于18MJ/Kg。

2 煤和渣摻混方式

（1）首先規(guī)劃好排渣、拉運(yùn)、堆放地的確定。我廠是用鏟車直接從渣庫的排渣口接渣，把渣運(yùn)至儲(chǔ)煤棚的指定位置。前提是先把一鏟車渣重量過磅，確定重量。然后把一鏟車煤重量過磅，按照一鏟渣4鏟煤的比例摻混。

（2）再確定煤摻混渣的具體細(xì)節(jié)，因?yàn)闋t渣在摻混過程中，如果不均勻，會(huì)對(duì)穩(wěn)定燃燒造成很大的威脅。我廠是用鏟車進(jìn)行拉運(yùn)摻混，要求鏟車司機(jī)必須把摻混的煤和渣攪拌摻混5 遍以上才可入爐。輸煤值班人員從輸煤皮帶上取樣，交給化驗(yàn)人員化驗(yàn)熱值、灰分。每天定時(shí)記錄床溫，煤量，熱值，負(fù)荷，氮氧化物，SO2等參數(shù)變化情況。

我們通過近兩個(gè)月的參數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在摻渣比例10%以下時(shí)，爐膛溫度的控制基本沒有變化，也沒有出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。氧量控制無變化，氮氧化物與不摻渣時(shí)對(duì)比也無超標(biāo)次數(shù)增加的現(xiàn)象，煤量幾乎無變化。

摻渣比例要在實(shí)踐中逐步摸索，當(dāng)比例逐步升高，當(dāng)熱值降低到一定值后，會(huì)造成煤量的大幅增加，灰量增多，變得很不經(jīng)濟(jì)，使成本更高。探索出合適的摻渣比例非常重要。

3 煤和渣摻燒運(yùn)行中注意的問題

摻渣試驗(yàn)是一個(gè)非常實(shí)際的工作。雖然在幾個(gè)月的試驗(yàn)中，沒有出現(xiàn)設(shè)備問題，但一定不能忽視其長期運(yùn)行所造成的隱形問題。

（1）摻渣可能會(huì)造成灰量增加，對(duì)尾部煙道磨損增大，放渣量增大。除塵灰量增大、除渣設(shè)備磨損。就目前來看，灰量的每次大量的增加主要是煤質(zhì)的變化引起。磨損問題應(yīng)加強(qiáng)周期性檢查，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（2）可能影響環(huán)保數(shù)據(jù)，氨水、石灰石消耗增加。這一方面可以通過加強(qiáng)運(yùn)行人員技術(shù)水平，合理控制SO2排放量降低消耗。在煤種不變時(shí)，無明顯變化，后因更換了煤種，使得二氧化硫不好控制，石灰石消耗增加。

（3）引、送風(fēng)耗電量可能會(huì)增大。因?yàn)槎际鞘褂玫淖冾l器控制，通過頻率變化來改變風(fēng)量，不是通過改變調(diào)節(jié)門的大小來控制風(fēng)量。通過幾個(gè)月的試驗(yàn)來看也沒有發(fā)現(xiàn)電量增加。滿負(fù)荷情況下，兩臺(tái)鍋爐的耗電量沒有變大。摻渣和不摻渣沒有區(qū)別。

4 結(jié)語

在兩個(gè)月的試驗(yàn)中，兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐一共摻渣3 552t，平均摻渣量在7.5%左右。假設(shè)我們除去增加的電耗，及以后的檢修費(fèi)用，和不確定因素造成的損耗20%，按節(jié)省煤量80%計(jì)算也有2841.6t（前面的理論計(jì)算不超過5%），按照當(dāng)?shù)孛簝r(jià)285元計(jì)算：2841.6t*285 元=80.985 萬?，F(xiàn)在還處于一個(gè)較低比列的摻渣過程，如果煤源合適，適當(dāng)提高摻渣比列，節(jié)省的成本就就會(huì)更多。