SHL10-1.57-AⅡ2型燃煤鍋爐改燃水煤漿的實踐

馬 亞 鐘 林 柏華松 陳 璟（貴州中煙工業有限責任公司貴定卷煙廠，貴州 貴定 551300）

SHL10-1.57-AⅡ2型燃煤鍋爐改燃水煤漿的實踐

馬 亞 鐘 林 柏華松 陳 璟
（貴州中煙工業有限責任公司貴定卷煙廠，貴州 貴定 551300）

摘 要：為解決貴州中煙工業有限責任公司貴定卷煙廠卷煙生產綜合能耗高、煙氣排放指標高的問題，將在線使用的2臺SHL10-1.57-AⅡ2型燃煤鍋爐改燃水煤漿。將燃煤鍋爐的煤斗、分層燃燒裝置、爐排、馬丁除渣機等拆除，增加水煤漿供漿系統，安裝儲漿罐、供漿泵、壓縮空氣儲氣罐、供漿管道、供氣管道、在一樓安裝輔助燃燒室，在二樓樓板開孔將輔助燃燒室與原鍋爐的爐膛連通，將燃煤鍋爐的燃燒方式由層燃改進為懸浮燃燒，鍋爐的燃燼率由70%提高到92.73%，鍋爐的熱效率由63.32%提高到83%，工廠卷煙生產綜合能耗由5.55kg/萬支降為3.10kg/萬支。同比下降44.14%。

關鍵詞：燃煤鍋爐；水煤漿；燃燒方式；燃燼率；熱效率；綜合能耗

貴州中煙工業有限責任公司貴定卷煙廠卷煙生產綜合能耗中，煤的消耗占82.78%。使用的鍋爐為燃煤鍋爐，擁有4臺SHL10-1.57-AⅡ2燃煤鍋爐，該鍋爐于1995年投入使用至今，鍋爐綜合熱效率低，平均只有60%，其中1#鍋爐熱效率為63.32%。鍋爐燃燒屬于層燃，燃煤在移動中的爐排上燃燒，燃煤厚度約300mm，表面的燃煤已燃盡，里面的燃煤還沒有燃燒，隨爐排的移動已到達落灰口處，形成含碳量較高的煤渣，經檢測，煤渣的熱值可達4186-12558KJ。燃煤燃燼率非常低，僅70%左右，燃燒效果不好，煤渣中有約30%沒有燃燒的原煤含量。鍋爐中燃煤燃燼率低，導致鍋爐的熱效率低，導致工廠卷煙生產綜合能耗高，為5.55kg/萬支。燃煤含硫量高導致煙氣排放指標高。為降低貴州中煙工業有限責任公司貴定卷煙廠卷煙生產綜合能耗，對SHL10-1.57-AⅡ2燃煤鍋爐的燃燒方式進行研究與改進，將燃煤鍋爐改燃水煤漿。

圖1 鍋爐改造后主側示意圖

1 改進方法

現有鏈條鍋爐改進為水煤漿鍋爐燃燒方式. 將燃煤鍋爐的煤斗、分層燃燒裝置、爐排、馬丁除渣機等拆除，增加水煤漿供漿系統，安裝儲漿罐、供漿泵、壓縮空氣儲氣罐、供漿管道、供氣管道、在一樓安裝輔助燃燒室，在二樓樓板開孔將輔助燃燒室與原鍋爐的爐膛連通，將燃煤鍋爐的燃燒方式由層燃改進為懸浮燃燒。懸浮燃燒的優點：其燃燼率高，可達到98%，燃燒熱效率高，可達80%以上。 環保性能好。 負荷調節范圍大（100%~10%）。安全特性好，運輸便利。 可以不改進原燃煤鏈條爐鍋爐主體和任何承壓部件。 現有鏈條鍋爐改燃水煤漿，只需增加儲存燃料設備、輸送設備、燃燒器，成本相對較低。不改變鍋爐的主體結構及承壓系統，原有鍋爐的蒸發量與蒸汽輸出壓力不變。燃煤鍋爐爐膛改造后的結構概況如圖1所示。

水煤漿是選洗后的精煤加工而成，它本身的灰分（6%-8%）、硫分（0.3 %-0.4%）低，所以它燃燒后排放的煙塵濃度比燃煤鍋爐低，一般為80mg/ m3；達到國家的鍋爐大氣污染物排放標準中的一類區排放指標（80 mg/m3）；排放的SO2濃度比燃重油鍋爐低，一般為400mg/m3，達到全部區域排放指標（輕柴油：500 mg/ m3； 燃料油：900 mg/ m3），它是由65%-70%的煤粉和29%-34%的水及1%左右的微量化學添加劑制備而成的漿體，其狀態發生變化，從固態變成漿狀，燃燒方式從層燃改變為室燃，可以像油一樣流動和燃燒。水煤漿采用霧化燃燒方式，較好地解決了傳統燃煤鍋爐不完全燃燒的問題，提高燃料利用率，水煤漿的研發運用主要目的是作為燃油的替代品。由于水煤漿中含有水分，因此水煤漿不易燃易爆，安全性比煤、重油、輕油、天然氣、煤氣都好。它易于輸送，可通過管道近距離輸送，也可使用火車、汽車、船舶進行長距離運輸。它便于儲存，儲罐的消防等級均比油、氣儲罐的要求低。

鍋爐本體改造的重點就是針對水煤漿燃燒的特點：通過水煤漿噴槍，將水煤漿與壓縮空氣噴人鍋爐爐膛進行霧化，霧化后的水煤漿在鍋爐爐膛內迅速卷吸爐膛內的熱量，霧化的水煤漿迅速蒸發水分，在750℃的環境下，形成懸浮燃燒，沿煙氣流動方向，充滿整個爐膛，燃燒的火焰成金黃色，灰渣成白色，90%的灰渣隨煙氣排放，通過脫硫除塵器進行除塵與脫硫，再排入大氣。水煤漿懸浮燃燒需要較大空間的爐膛，爐膛空間增大后，會導致水煤漿點火困難。因此，重新砌筑爐膛以適合水煤漿燃燒工藝。為提高爐膛溫度，強化水煤漿的霧化燃燒，提高燃燼率，在爐膛下部布置一個輔助燃燒室：在原爐膛底部開一個長方形孔，將爐膛向下垂直延伸。在原除渣機位置安裝一個小燃燒室作為輔助燃燒室，增加一個水煤漿噴槍；把除渣機重新安裝在輔助燃燒室下部。輔助燃燒室為鍋爐爐膛提供溫度，作為水煤漿鍋爐點火用。拆除原鏈條鍋爐鼓風三個風門，新增一個自然通風口。在原燃煤鍋爐的后面煙道的兩側各安裝一支水煤漿噴槍，水煤漿噴槍通過煙道進入爐膛，噴槍槍口對準鍋爐前面的中心。如圖2所示。

圖2 鍋爐改造后俯剖視示意圖

圖3 鍋爐改造后左右剖視示意圖

水煤漿噴槍功能：對水煤漿進行霧化、點火、配風，通過調控水煤漿的霧化張角和霧化距離，保證水煤漿穩定、充分燃燒。其主要組件包括噴槍、噴嘴。型號：DJR-Ⅱ-750，主要參數：輸出功率：min：3.0MW max：7.5MW。耗漿 量：min：720kg/h max：1800kg/h，燃料壓力：0.6-1.0MPa，霧化壓力：0.4-0.7MPa，規格尺寸：￠25×￠65×2800。水煤漿噴槍安裝在燃燒器中，改造后主燃燒器安裝在二樓鍋爐后面，輔助燃燒器安裝在一樓輔助燃燒室正面中心。如圖3所示。

3 改進效果

3.1水煤漿鍋爐改進完成后，對水煤漿鍋爐運行情況進行試驗，并與燃煤鍋爐進行比較。改進后的水煤漿鍋爐的熱效率為83%，比改進前的63.32%的熱效率提高了19.68%。水煤漿燃燼率為92.73%，比改進前的70%提高了22.73%。2013年貴定卷煙廠卷煙生產綜合能耗為3.10kg/萬支，比2009年燃煤時的5.55 kg/萬支降低2.45kg/萬支，同比下降44.14%。

3.2 社會效益

（1）貴州中煙工業有限責任公司貴定卷煙廠鍋爐房被貴州省質量技術監督局評為“安全與節能標桿鍋爐房”，是全省取得該榮譽的3家鍋爐使用單位之一。

（2）鍋爐的煙塵排放濃度由改進前的243.1mg/N·m3（均值）下降為124.7 mg/N·m3（均值）。

（3）二氧化硫排放濃度由改進前的1186 mg/N·m3（均值）下降為147.6 mg/N·m3。

（4）被貴州省黔南州評為《2010年環境保護友好企業》。

（5）貴州省相關鍋爐使用單位多次到貴州中煙工業有限責任公司貴定卷煙廠參觀學習。

結語

實踐證明，將燃煤鍋爐的煤斗、分層燃燒裝置、爐排、馬丁除渣機等拆除，增加水煤漿供漿系統，安裝儲漿罐、供漿泵、壓縮空氣儲氣罐、供漿管道、供氣管道、在一樓安裝輔助燃燒室，在二樓樓板開孔將輔助燃燒室與原鍋爐的爐膛連通，在一樓輔助燃燒室正面安裝一支水煤漿噴槍，在二樓鍋爐后面煙道兩側各安裝一支水煤漿噴槍，槍口對準鍋爐前面中心，將燃煤鍋爐的燃燒方式由層燃改進為懸浮燃燒，可提高燃料的燃燼率，可提高鍋爐的熱效率，可節能減排，立式燃煤鍋爐改燃水煤漿技術可行。

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中圖分類號：TK22

文獻標識碼：A

作者簡介：馬亞（1968-），學士，工程師，主要從事卷煙工廠設備管理與研究。