淺談循環(huán)流化床鍋爐摻燒煤泥運(yùn)行

湯維波

摘 要：煤泥是煤炭洗選過程中的副產(chǎn)品，在循環(huán)流化床鍋爐中摻燒煤泥可以實(shí)現(xiàn)變廢為寶，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。本文分析了摻燒煤泥對循環(huán)流化床鍋爐的影響，并總結(jié)摻燒煤泥的幾種方式，分析了各自的優(yōu)劣勢，以及摻燒煤泥后對循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的影響。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；煤泥；

黃陵煤矸石熱電有限公司，循環(huán)流化床鍋爐燃燒的是黃陵1#、2#煤礦在建井、開拓掘進(jìn)、采煤和煤炭洗選過程中排出的含炭巖石，是煤礦建設(shè)、生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，一般占原煤產(chǎn)量的15%～20%。煤泥是煤炭洗選過程中的一種排放物。其中所含的顆粒很細(xì)（通常在0.5mm 以下），具有高水分、高粘性、高持水性。隨著煤炭產(chǎn)量的逐年增加，大量煤矸石、煤泥的堆積，不僅污染環(huán)境，而且影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。煤矸石煤泥本身含有一定的熱值，隨著循環(huán)流化床技術(shù)的逐漸成熟，利用煤矸石煤泥發(fā)電逐漸成為煤矸石煤泥綜合利用的重要途徑之一。黃陵煤矸石熱電有限公司，循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)煤種為中煤和煤矸石，現(xiàn)為了節(jié)省中煤，充分利用煤泥、煤矸石燃燒。

一、目前循環(huán)流化床鍋爐燃燒煤泥的方式主要有以下幾種：

（1）煤泥摻燒煤矸石或原煤中一起進(jìn)入爐膛燃燒主要將煤泥和煤矸石或中煤混合在一起送入鍋爐進(jìn)行燃燒，混合后的燃料的水分一般要求在8%以下，其最主要的問題是直接摻燒的煤泥量的比例較小。煤泥摻在煤矸石或原煤中一起進(jìn)入爐膛燃燒的最大問題就是難以保證給煤系統(tǒng)的暢通，無法確保鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）煤泥從爐頂自由落下在爐內(nèi)燃燒在爐膛頂部自由落下煤泥在爐膛燃燒，僅適應(yīng)于爐膛出口為負(fù)壓的鍋爐。該方案主要通過煤泥泵和輸送管道實(shí)現(xiàn)煤泥的輸送和燃燒，煤泥摻燒比例很高，可達(dá)90%左右。這種方式由膏漿制備機(jī)、上料刮板機(jī)、分配刮板機(jī)、保漿緩沖倉、膏體泵以及煤泥輸送管道等設(shè)備，將高濃度原生煤泥，輸送至爐內(nèi)進(jìn)行燃燒。該方式實(shí)現(xiàn)了煤泥輸送過程全封閉、無污染，煤泥“不落地”地由選煤廠直接輸送至鍋爐，最大輸送距離750m、最大輸送高度70m（理論值為200m）。煤泥在管內(nèi)不沉淀，管內(nèi)長期存料后再次啟動(dòng)無困難。

（3）煤泥從爐膛中下部泵壓打入爐內(nèi)燃燒利用輔助液壓泵將煤泥加壓，經(jīng)過煤泥輸送管路，然后通過特殊設(shè)計(jì)的煤泥噴槍使煤泥以霧化狀態(tài)從爐膛中下部打入爐內(nèi)燃燒。此種方式煤泥摻燒比例很高，實(shí)際應(yīng)用中已達(dá)70%左右。煤泥噴槍一般布置在距布風(fēng)板上約1～3m 處，煤泥霧化主要靠高壓空氣，同時(shí)保證噴槍的工作安全。煤泥噴槍以及爐前煤泥管路均有水沖洗設(shè)施，以防止煤泥停運(yùn)時(shí)管道堵塞。

對于中小型的循環(huán)流化床鍋爐，可以選擇煤泥從爐頂自由落下在爐內(nèi)燃燒的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)或舊鍋爐改造。對于大型循環(huán)流化床鍋爐摻燒煤泥，宜選用煤泥從爐膛中下部打入爐內(nèi)燃燒的方式，由于采用煤泥噴槍，所以要解決選煤廠的廢物處理問題，保證煤泥干凈，不能混入纖維等雜物，否則很容易堵塞噴槍，影響鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

二、 摻燒煤泥后對循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的影響：

循環(huán)流化床（CFB）是近年來在國際上發(fā)展起來的新一代高效、低污染清潔燃燒器。循環(huán)流化床鍋爐燃用的中煤熱值可低至3012kJ/kg-1，燃料的水分可高至50%，灰分可高至76%，硫分可高至7% 。同時(shí)，它還可以燃用木屑、蔗渣及其他可燃物。在燃料適應(yīng)性方面循環(huán)流化床鍋爐具有其它類型鍋爐所無法比擬的優(yōu)勢。同時(shí)它還具有燃燒效率高、環(huán)保性能突出等特點(diǎn)，使得其成為燃用煤泥和煤矸石主要燃燒方式。

摻燒煤泥后對循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的影響：

（1）對床溫的影響。由于煤泥中水分較大，加之燃用的煤質(zhì)較差，煤泥入爐后，先吸熱后放熱，造成床溫較大的變化，調(diào)整不及時(shí)可能造成爐床結(jié)焦。投入量過大時(shí)，床溫波動(dòng)顯著，短期甚至將下降100℃左右，影響了密相區(qū)的燃燒份額，不利于煤泥著火和燃燼。

（2）煤泥水正常的pH 值范圍為7.0～8.5，當(dāng)煤泥燃燒時(shí)，可參與燃燒脫硫，并據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，煤泥燃燒時(shí)NOx 的排放比煤粉低，降低幅度可達(dá)25%～40%，可實(shí)現(xiàn)低污染燃燒。

（3）燃用煤泥將會(huì)帶入更多的灰分。灰分對爐膛傳熱的影響一方面使得爐膛內(nèi)的輻射增加，這將會(huì)使?fàn)t膛出口煙溫降低；另一方面，灰分的增加，又會(huì)使水冷壁表面的灰垢層加厚，使水冷壁吸熱量減少，這又會(huì)使?fàn)t膛出口煙溫升高，鍋爐效率下降。

（4）對尾部煙道的影響。由于煤泥具有團(tuán)聚性，煤泥中的可燃物在爐膛空間中燃盡率下降，將會(huì)隨煙氣進(jìn)入煙道，會(huì)造成尾部再燃燒，損害省煤器和空預(yù)器，同時(shí)也降低了鍋爐效率。

（5）對除塵器的影響。煤泥燃燒較原煤煙塵濃度大、粉塵細(xì)、含濕量高，煙塵量大、煙速高，煙塵特性將發(fā)生變化，可能使電除塵器的除塵效率下降。

實(shí)現(xiàn)煤泥和煤矸石同爐混燒需要解決的主要問題有：①煤泥團(tuán)的凝聚造成流化床流化不良，不能穩(wěn)定燃燒。煤泥團(tuán)在燃燒過程中凝聚成團(tuán)、在流化床底部不斷積累并破壞流化床底部的流化質(zhì)量，使流化死區(qū)逐漸由底部向上擴(kuò)張到整個(gè)床層，導(dǎo)致整個(gè)流化床無法穩(wěn)定的連續(xù)運(yùn)行。②煤泥的揚(yáng)析造成燃燒的不充分，熱損失增大。

3 結(jié)論

我廠循環(huán)流化床鍋爐屬于小中型循環(huán)流化床鍋爐，宜選用煤泥從爐膛頂部打入爐內(nèi)燃燒的方式。不能求得最優(yōu)化解的限制因子為煤泥的全水太大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鍋爐的全水約束條件，致使不能求得滿足約束條件的最優(yōu)解。經(jīng)過幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，已總結(jié)出能使脫硫脫硝參數(shù)、鍋爐熱損失等數(shù)據(jù)在最小損失范圍的最佳煤泥配比運(yùn)行方案。為公司降本增效，利潤最大化做出來最大貢獻(xiàn)！endprint