220t／h循环流化床锅炉煤泥掺烧技术探讨.pdf

第 4期 2 0 1 0年 7月 锅炉制造 B0I L ER MANUF ACTURI NG No ． 4 J u 1 ． 2 0 I O 文章编 号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 0 0 4 0 0 0 5 0 3 2 2 0 t ／ h循环流化床锅炉煤泥掺烧技术探讨 孙立新 ， 国 平 ， 许金德 山东充矿 电铝公 司南屯电力分公 司 ， 山东 邹城 2 7 3 5 1 5 摘要 探讨 了煤泥 、 煤矸石在循环 流化床 内的燃烧 机理 ， 针对煤泥 、 煤 矸石混烧 的循环 流化床锅炉特点探讨 了其在 正常运行 中的调整方法 ， 为此类 型锅炉 的安 全经 济运行提供了借鉴 。 关键词 循环流化床 ； 煤 泥 ； 运行调整 中图分 类号 T K 2 2 9 文献标识码 A Re s e a r c h o n S l i me M i x e d Co m b u s t i o n Te c h n o l o g y o f 2 2 0 t ／h CFB Bo i l e r S u n L i x i n， G u o P ， Xu J i n d e S h a n d o n g Y a n k u a n g E l e c t r l o a l u m i n o u s C o mp a n y N a n t u n E l e c t r i c P o w e r S u b s i d a r ， Z o u c h e n g 2 7 3 5 1 5 ， C h i n a Abs t r a c t Th i s P a p e r ma k e s a r e s e a r c h o n t h e c o mb us t i o n p r i n c i p l e o f s l i me a nd g a n g ue i n CFB b o i l e r ， a n d a c c o r d i n g t o t he CFB f e a t u r e o f s l i me a n d g a n g u e mi x e d c o mb u s t i o n i t d i s c us s e s t he c o n t r o l me t h o d i n n o r ma l o pe r a t i o n wh i c h wo u l d p r o v i d e r e f e r e n c e t o s a f e a n d e c o no mi c a l o p e r a t i o n o f s a me t y pe b o i l e r s ． Ke y wo r ds CFB； s l i me； o p e r a t i o n c o n t r o l 0 引 言 ． 循环流化床 C F B 是高效率、 低污染和综合 利用的燃烧技术 ， 由于它在煤种适应性和变负荷 能力以及污染物排放上具有 的独特优势 ， 使其得 到迅速发展。兖矿集团南屯电力分公司 3台 2 2 0 t ／ h循环流化床锅炉是德国 E V T公司负责锅炉性 能设计 ， 并提供技术支持 ， 由哈尔滨锅炉有限责任 公司制造的。其中 4 锅炉、 5 } } 锅炉分别布置有德 国 S H W 公司煤泥系统 2套 ， 另外 4 锅炉 、 6 f } 锅炉 还分别布置有北京 中矿 MN S型煤泥系统 2套 ， 人 炉 口均在炉膛侧墙距布风板 1 米处 。本文结合我 收稿 日期 2 0 l O一 0 52 1 作者简介 孙立新 ， 工作于 山东兖矿电铝公司南屯电力分公司。 厂实际状况 ， 简要探讨 了循环流化床锅炉的煤泥 掺烧技术。 1 煤泥 的特性 煤泥是煤洗选过程中的一种排放物， 其中所 含 的颗粒很细 通常都在 0 ． 5 m m 以下 ， 小于 0 ． 2 mm的在 8 0 ％以上 ， 整体性状 为高水分 含水量 在 2 5 ％ ～ 4 0 ％之间 、 高粘性 、 高持水性、 高灰分 一般在 4 0 ％ ～ 7 0 ％之 间 。同时 由于煤泥在煤 矿洗煤厂是作为废弃物 ， 因此煤泥中的杂物较多， 包括石块、 金属件 、 生活废弃物等。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 锅炉制造 总第2 2 2期 2 煤泥 的燃烧机理 煤泥在循环流化床锅炉中燃烧时存在一个凝 聚结团现象。即当煤泥被以较大体积的聚集状态 送入高温流化床时 ， 会迅速形成具有一定 强度和 耐磨性的较大团块 ， 此外煤泥还会包复、 粘连床内 其他颗粒 ， 使凝聚团更加不容易分裂。但是 ， 若没 有凝聚结团现象 ， 煤泥人炉后迅速还原为- IH ／ J , 颗 粒 ， 在循环流化床锅炉大风量 的作用下极易容易 造成燃料 的杨析， 因此这种凝 聚团的存在对减少 煤泥颗粒 的杨析大有好处 ， 有利于提高燃料利用 率。 3 煤 泥掺烧对 C F B锅 炉的影响 由于循环流化床锅炉的特点， 大颗粒在床内 逐渐被碰撞破碎 ， 因此一般来说凝聚结团现象不 会给流化床的稳定运行造成很大的威胁 ； 但是 ， 如 果结团较大 ， 破碎困难 ， 甚至大量煤泥直接堆积在 布风板上 ， 将会使得流化风不均匀， 而流化风的不 均匀分布又反过来使得凝聚结团现象加剧 ， 最终 使得煤泥枪 口下部大块面积的床料基本不流化 ， 而形成大块结焦现象 。 由于泵送的需要 ， 煤泥中含水量一般较大 ， 大 量水分进人炉膛 ， 蒸发 的过程 中吸热 ， 带走热量 ， 降低炉膛下床温度 ， 温度降低会进一步加剧煤泥 的结焦。 煤泥一旦结焦， 对循环流化床锅炉的放渣影 响极大 ， 严重 时需要时刻进行人工疏通 ， 落地 放 渣 ， 对锅炉的安全稳定运行不利。 煤泥中水分被蒸发后被烟气带走， 若尾部烟 道或除尘器漏风将造成水蒸气结露 ， 特别是冬季 更加明显。这对尾部烟道换热器造成一定 的腐 蚀 ， 同时容易使 飞灰板结 ， 造成尾部烟道积灰严 重， 吹灰效果不好， 排烟温度升高， 除尘器下灰不 畅 ， 除尘效率降低等一系列问题。 4 煤 泥掺烧 时对入炉煤 的要求 我们所说的循环流化床锅炉煤种适应性强主 要是说循环流化床锅炉可 以根据各种煤质来设 计 ， 但是一旦设计定型， 其适应的煤种便确定了， 需要严格按照设计要求控制煤质。在有煤泥掺烧 时其控制要求更为严格 ， 特别是要求煤粒度 6 m m 以下应在 9 0 ％ 以上。 6 m m 以上矸石含量必须在 2 ％以下， 否则大量大颗粒矸石进入炉膛将造成流 化不好 、 床温降低、 煤泥结焦一系列反应。 5 煤泥掺烧 的技术要求 5 ． 1 掺烧比例 煤泥的掺烧对于循环流化床锅炉降低发 电成 本、 降低受热面磨损、 延长运行周期大有好处 ， 但 是掺烧 比例太大又会出现结焦、 放渣困难、 负荷波 动大、 脱硫效率降低等不利影响。为了得到一个 最佳的掺烧 比例 ， 我们通过实验 的方法来 验证。 实验方法是 每天为一个实验周期 ， 在锅炉热负荷 一 定的情况下将煤泥掺烧 比例从 3 0 ％逐步增加 至 8 0 ％ ， 观察床温变化情况、 放渣顺畅情况、 放渣 含碳量等。 表 1 煤泥掺烧实验 我厂锅炉在煤 泥掺烧 比例 6 0 ％ 以下均能保 持较高的燃烧效率及较高的床温水平 ， 对锅炉的 稳定没有不利影响， 但在 7 0 ％以上时放渣含碳量 明显增加 ， 床温出现明显下降趋势， 床压波动较大 5 ． 5～8 ． 0 k P a之 间 ， 对锅炉稳定运行形 成威 胁 。因此在实际操作中， 我厂运行人员均保持煤 泥掺烧比例在 6 0 ％以下， 最高不超过 6 5 ％。 5 ． 2 煤泥含水率 管道泵送 的运行方式 在煤 泥掺烧 C F B锅炉 中占有较大比例， 这种系统要求煤泥中加人一定 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4期 孙立新 ， 等 2 2 0 t ／ h 循环流化床锅炉煤泥掺烧技术探讨 7 水分 ， 降低其粘度 ， 便于输送 。 煤泥在生产过程 中 即带有 2 0 ％ 一 4 0 ％ 的水 分 ， 经过储存、 运输其水分可能降至 2 0 ％以下， 特 别是部分煤泥的水分可能在 1 0 ％ 以下 ， 成块 状 ， 不易破碎 ， 容易堵塞泵送管道 。 煤泥 中含水量过大 容易造成锅 炉灭火 或结 焦 ， 同时水分的蒸发与化学 反应造成床压波动较 大， 严 重时 出现 MF T， 给 锅炉 的安全 运行 不利 。 根据中矿及德 国 S HW 公 司建议 ， 煤 泥 中水分应 控制在 2 5～3 0 ％之 间。过 高或过低都 不利 于煤 泥的掺烧。 5 ． 3 允许煤泥掺烧的条件 床温 由于煤泥掺烧对床温有影响 以及煤 泥 燃烧过程相对较长 ， 要求锅炉启动后初次投 入煤 泥时下部平均床温不得低于 8 0 0℃ ， 泵送出力不 得高于 3 0 ％， 如果出现下部平均床温降至 7 0 0 o C 以下 ， 应立即退出煤泥系统 ， 否则很容易出现煤泥 在床内堆积， 形成低温结焦。 负荷 在锅炉热负荷低于 5 0 ％额定 负荷 时也 不宜投入煤泥系统 ， 因为这时炉内蓄热量少、 床料 密度低 ， 相应地延长了煤泥燃尽的时 间， 造成煤泥 燃烧不充分即被排出。 5 ． 4 煤泥掺烧后的运行调整 由于煤泥中灰分较多 ， 且颗粒极细 ， 在煤泥燃 尽的过程中大部分灰会随风带 至除尘器 ， 留在炉 内的灰渣极少 ， 这对保持循环流化床合适 的床压 不利 ， 在煤泥掺烧 比例大时可能 出现不排渣运行 或定期向炉 内添加床料的现象。同时煤泥中所含 的水分在炉内蒸发或参加化学反应会形成一个虚 假的床压 ， 此时若煤泥系统故障停运 ， 则床压迅速 下降 1 ～ 3 k P a 。因此在煤泥掺烧时维持一个 比较 高的床压有利于锅炉的安全运行 我厂锅炉在一 次风量 9 ． 5万 m ／ h ， 二次风量一定 的情况下 ， 若 纯烧煤矸石工况， 床压在 5 ． 5～6 ． 0 k P a之间 ； 而 5 0 ％煤泥 5 0 ％煤矸石工况下 ， 床压需维持在 6 ． 5～ 7 ． 0 k P a之间 。 大风量运行适合煤泥的充分燃烧 ， 但风量过 大会加大受热 面的磨损 ， 降低锅炉运行周期 。正 常运行中可通过观火孔观察物料流化情况及排渣 含碳量 ， 适 当降低一次风量、 加大二次风量， 优化 一 、二次风配 比， 实现降低受热面磨损 ， 并确保煤 泥 、 煤矸石的充分燃烧 。 煤泥燃烧后的飞灰极细 ， 极易被送风带走 ， 为 保证燃烧效率和杜绝后燃现象应控制炉膛出口为 微负压 低于 一 0 ． 2 k P a 。 6 需要注 意的其他 问题 1 煤泥泵送 系统采用管 道输 送对煤泥 的除 杂要求非常严格 ， 应采取措施严格控制煤泥在生 产、 运输及系统检修等环节煤泥进杂物的可能性。 否则杂物进入泵送管道 ， 造成堵管 ， 势必加大检修 工作量 ， 甚至造成管道憋压 ， 损坏设备。 2 由于煤泥燃烧产生大量飞灰 ， 除尘及排灰 系统的效果会制约煤泥的掺烧量。 3 煤泥人炉时 的尺寸影 响煤 泥块燃尽的时 间 ， 一般煤泥人炉时会采取措施使之尽量破碎 ， 也 可以通过提高煤泥枪 安装位置的方法， 延长煤泥 在炉内的行程 ， 增加炉内停留时间， 达到煤泥完全 燃烧的 目的。 4 煤泥的加水 建议在 煤泥棚充分加水 ， 在 煤泥人管道前可辅助加水 ， 增加润滑。不建议在 煤泥缓冲罐中加水 。这是 因为 ， 在煤泥罐 中加水 并不能搅拌均匀 ， 有可能大量水随煤泥系统进入 炉膛 ， 这对锅炉安全运行极为不利。 参考文献 [ 1 ] 岑可法， 等． 循环流化床锅炉理论设计与运行 ． 中 国电力出版社 [ 2 ] 关莹． C F B锅炉煤泥的燃烧和输送技术． 锅炉制造， 2 0 0 9年第 4期 一 一 一 一奠 ． 一套 一蔓， 一 奠 一 奠 一蔓 一 一 丧 ～ 复 一 一 一 蔓 一 套 一 、囊一 一 一 一 一蔓 一 一冬 复 一 一 一 一 迪访 迎投稿 藏 迎 登 广 告 德 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m