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燃用矸石、石煤、造氣爐渣等劣質燃料的循環流化床鍋爐介紹


一、目前燃用矸石、石煤、造氣爐渣等劣質燃料的循環流化床鍋爐存在的問題。一般鍋爐設計及制造企業都把燃用矸石、石煤、爐渣等劣質燃料的發熱值下限定在1500-1600kcal/kg以上,主要是受到低熱值燃料灰份含量高,發熱量低等不利因素的影響,鍋爐在運行過程中會出現如下幾個方面的問題:

① 持續大量的常溫(30°C以下)燃料進入流化床密相區內首先需要大量吸熱才能燃燒,使得床內溫度難以維持,燃燒難以穩定。

② 煙氣中較大的灰份濃度及較高的煙氣流速使得受熱面磨損嚴重,尤其是飛灰分離需在20m/s左右的煙氣流速下進行,磨損更加不可想象。

③ 較大的爐渣排放量使得鍋爐熱損失較大,鍋爐熱效率較低,而常規的冷渣器由于冷卻水量不足無法回收全部熱量。

④ 稀相區內由于飛灰顆粒發熱量低而放熱量較少,煙氣溫度在水冷壁的大量吸熱作用下明顯下降,影響鍋爐熱效率及產汽量。

二、燃用矸石、石煤、造氣爐渣等劣質燃料的循環流化床鍋爐的幾個關鍵技術

① 采用較大的床內面積,布風板的有效面積比常規鍋爐大得多,這樣可以保證床內有較大的熱容量,大量冷煤的加入對床內溫度影響較小。同時,由于床內面積加大,風帽小孔的風速會相應降低,為保證床內物料流化,對燃料的細顆粒度要求較嚴,一般要求顆粒直徑小于8mm ,這樣,破粹系統就要求較高,一般采用兩級皮帶循環破粹的系統。

② 由于床內煙氣流速較低,必須根據煤種發熱量的大小來設計一定數量的埋管,埋管布置面積比常規鍋爐少得多,并且用鐵鋁瓷護瓦的保護來防止磨損。

③ 稀相區的煙氣流速低于7m/s ,以減少磨損。

④ 爐膛內根據煤種的發熱量,揮發份及顆粒直徑1mm以下細粉份額來設計受熱面的敷設比例,在爐內保證較高溫度以保證燃燒,尾部對流受熱面設計較大面積來保證負荷等參數的原則下設計各部受熱面積。

⑤分離回送系統與常規鍋爐不同,根據不同發熱量的煤種,我們采用了兩種不同方式的分離回送方式:

a,對于發熱量大于1600大卡/干克的煤種,我們采用一種叫《帶內置式旋風上排氣高溫分離器的循環流化床鍋爐》(專利號ZL : 200920312211.3 ) , 它的特點是采用了兩級高溫分離(見圖),第一級高溫分離采用一個U型煙道構成的自然慣性分離器,U型煙道由水冷壁及外敷耐火材料構成,煙氣中飛灰在此處經過擴容和大幅度轉向后將其中較粗顆粒分離下來,經L閥送至爐內循環,由于分離器煙氣流速較低(6m/s-7m/s之間)故對爐壁磨損較??;第二級高溫分離在第一級分離之后,采用的是常規大旋風筒分離器,此時由于分離器內煙氣的顆粒較小,質量較小,故磨損相應較低。兩級高溫分離既保證了鍋爐具有較高的熱效率,又保證了鍋爐的磨損能維持較低水平。

b,對于發熱量在800-1600kcal/kg的劣質燃料,我們采用了<<一種適用于燃用劣質燃料循環流化床鍋爐> >的專利技術,因第二級高溫分離器分離下來的物料含碳量在2%-5%以內,循環入爐是沒有必要的,如果參與循環,不僅加劇了鍋爐磨損,而且對床溫有不利影響,因此我們取消了第二級高溫分離,為了減少尾部磨損,也可在高溫省煤器后加一級多管旋風分離,將分離下來的飛灰放至爐外,同時也減輕了除塵器的負擔。第二級分離器不布置在高溫區,既使將二級分離飛灰放至爐外,飛灰溫度較低,帶來的熱損較小。

⑥由于燃用矸石等劣質燃料的循環流化床鍋爐爐渣量較大,爐渣排放溫度在 900°C左右,這部分損失占到了鍋爐熱損的50%左右,市場上常規冷渣器受冷卻水量(不能大于鍋爐給水)及加熱水溫(低于除氧器內水溫)的限制,不能滿足燃用矸石等劣質燃料的流化床鍋爐的要求,為此,我們發明了一種《適用于燃用煤矸石等劣質燃料循環流化床鍋爐的冷渣器》(專利號ZL : 201110004739.6發明專利)其原理為利用熱管導熱,將高溫渣熱量傳遞給經過了給水泵后的鍋爐給水,再利用常規冷渣器將400°C以下的爐渣加熱除氧器前的補充水和凝結水。這樣,其高溫冷渣器的作用可相當于一部分鍋爐受熱面,不受水溫的限制,使爐渣得到充分冷卻.

⑦由于燃用矸石等劣質燃料的煙風量與常規鍋爐有所區別,在熱力計算中,其過量空氣系數的選取要取大值。相對來說,風機的選型也比常規鍋爐偏大一些。四川煤炭集團達竹煤電公司渡市洗煤發電廠為例,該廠兩臺6000kw發電機組,配兩臺35t/h川鍋產循環流化床鍋爐,原燃用矸石摻入中煤作燃料,入爐煤發熱量在1600kcal/kg以上。隨著工廠的擴能,煤炭產量增加,煤矸石相應大量增加,鍋爐無法處理掉全部的矸石,大量的煤矸石堆放在廠外,嚴重影響環境.2011年,湖南常興能源環保工程科技有限公司將其一臺鍋爐改造成設計煤種為1000kcal/kg的循環流化床鍋爐,當年8月份投產,實際燃用煤種發熱量在800kcal/kg左右,其燃燒穩定,各項參數都達到設計要求,床溫能穩定在900°C以上,飛灰含碳量在3%左右,爐渣含碳量在2%左右,鍋爐產汽量達到40t/h (廠方將汽輪發電機組相應作了擴容改造)以上,排煙溫度在130°C左右。

相同的情況由湖南常興能源環保工程科技有限公司改造的鍋爐有江西萍鄉王坑電廠、豐城礦務局矸石電廠、湖北荊門矸石電廠、十堰陽森熱電廠、四川廣能公司廣安綠水洞電廠、達州渠江水泥廠自備電廠、湖南臨澧華潤石煤發電廠、黑化集團熱電廠、河南駐馬店駿馬化工熱電廠等單位的20-130t/h鍋爐數十臺根據我們的實際經驗,燃用1200kcal/kg發熱量的矸石,鍋爐熱效率在80%左右,低于此發熱量,鍋爐效率要低,但在800kcal/kg以上的發熱量的矸石,做到正常并穩定運行是沒有問題的,但經濟效率要根據企業的具體情況確定。

燃燒矸石、爐渣業績表:

原噸位

原爐型

改后噸位

新爐型

用戶名稱

數量(臺)

燃料

75

高速流化床

90

循環流化床鍋爐

十堰陽森石煤熱電有限公司

2

1700kcal/kg煤矸石

35

流化床

35

循環流化床鍋爐

江西豐城礦務局有限責任公司

3

900-1200 kcal/kg煤矸石

35

流化床

35

循環流化床鍋爐

江西萍鄉王坑煤矸石電廠

2

850-1100kcal/kg煤矸石

20

沸騰爐

20

循環流化床鍋爐

河南駿馬化工集團

1

1500kcal/kg煤矸石

35

流化床

35

循環流化床鍋爐

河南駿馬化工集團

1

1500kcal/kg煤矸石

35

鏈條爐

35

循環流化床鍋爐

江西九江金源化纖有限公司

3

2000kcal/kg煤矸石

35

鏈條爐

35

循環流化床鍋爐

山西原平化工集團熱電廠

3

2000kcal/kg煤矸石

35

沸騰爐

50

循環流化床鍋爐

寧夏日盛實業有限公司石嘴山市眾利達電力有限公司

2

1200kcal/kg煤矸石

35

流化床

40

循環流化床鍋爐

四川達竹煤電(集團)有限責任公司渡市選煤發電廠

2

1000kcal/kg煤矸石

35

流化床

35

循環流化床鍋爐

江西省吉能煤電有限公司

1

1000kcal/kg煤矸石

35

流化床

35

循環流化床鍋爐

四川煤碳集團廣能煤電李子埡電廠

2

1400kcal/kg煤矸石

35

流化床

35

循環流化床鍋爐

湖北荊門矸石電廠

1

1000kcal/kg煤矸石

20

流化床

20

循環流化床鍋爐

四川渠江水泥廠自備電廠

1

1000kcal/kg煤矸石

35

流化床

35

循環流化床鍋爐

江西萍鄉安源矸石電廠

2

1000kcal/kg煤矸石

20

流化床

20

循環流化床鍋爐

四川廣安綠水洞電廠

1

1000kcal/kg煤矸石



55(新建)

循環流化床鍋爐

甘肅肅北博倫礦業石煤電廠

1

1000-2000kcal/kg煤矸石

90

流化床

75

循環流化床鍋爐

湖南湘維有限公司

1

1500kcal/kg煤矸石

35

流化床

45

循環流化床鍋爐

淮北長源煤矸石綜合利用有限公司

1

1000kcal/kg煤矸石

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文章分類: 流化床
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