淺談基于“流態(tài)再構(gòu)”的清潔高效水煤漿CFB鍋爐技術(shù)應(yīng)用研究

(太原鍋爐集團(tuán)有限公司 山西 太原 030008)

水煤漿是一種新型煤基流體燃料。它由約65%～70%的煤粉、30%～35%的水和1%～2%的添加劑通過物理加工而成，其濃度高、流動(dòng)性好，特性指標(biāo)選擇范圍寬。它可以象油一樣易于裝卸、儲(chǔ)存和管道輸送，并可直接霧化燃燒，是一種理想的代油燃料。

一、技術(shù)介紹

水煤漿流態(tài)再構(gòu)的核心是細(xì)顆粒物料循環(huán)，提高床料質(zhì)量。由爐膛、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、回料閥、送風(fēng)系統(tǒng) 組成的物料循環(huán)系統(tǒng)，具有極高的分離效率。清潔高效的水煤漿循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)的關(guān)鍵在于:分離器效率提高后，循環(huán)物料中的細(xì)灰份額增加，能適當(dāng)減少床存量。床存量降低后，二次風(fēng)區(qū)域物料濃度降低，二次風(fēng)穿透擾動(dòng)效果增強(qiáng)，爐膛上部氣固混合效果得以改進(jìn)，提高了鍋爐燃燒效率;物料流化需要的風(fēng)壓減小，鍋爐一二次風(fēng)機(jī)的壓頭降低，風(fēng)機(jī)電 耗下降;床存量降低后，爐膛下部物料濃度大幅度減小，減輕爐膛下部濃相區(qū)特別是防磨層與膜式壁交界處的磨損。該技術(shù)完全取代了水煤漿“流化懸浮燃燒”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水煤漿的低溫、清潔高效燃燒，并具有負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、運(yùn)行費(fèi)用低、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、對(duì)水煤漿的適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí)再燃燒過程中對(duì)水煤漿實(shí)施深度經(jīng)濟(jì)脫硫、減少NOx的排放。

二、工作原理

該技術(shù)以定態(tài)設(shè)計(jì)原理為基礎(chǔ)，流態(tài)再構(gòu)理論為指導(dǎo)，其循環(huán)流化燃燒原理：選用石英石砂作為媒體床料，燃料由輸漿管送向水煤漿鍋爐專用給漿設(shè)備粒化器，供漿壓力在0.4Mpa 左右。水煤漿經(jīng)粒化器粒化后投入燃燒室下部熾熱的流化床床料中，其溫度在850～920℃左右。水煤漿在床料的加熱下完成燃料的預(yù)熱干燥階段，繼而揮發(fā)分析出并著火燃燒，并在流化狀態(tài)下，使顆粒狀的水煤漿進(jìn)一步分解為細(xì)顆粒或水煤漿顆粒團(tuán)，被熱煙氣帶進(jìn)上部稀相區(qū)進(jìn)行燃燒。在爐膛出口設(shè)有高效絕熱旋風(fēng)分離器，被熱煙氣帶出的物料和較大的水煤漿顆粒團(tuán)被分離器分離、捕捉，通過分離器下部設(shè)置的返料閥返回密相區(qū)，既減少了媒體物料的損失，又實(shí)現(xiàn)了水煤漿顆粒團(tuán)的循環(huán)燃燒，同時(shí)分離器氣流的擾動(dòng)有助于可燃?xì)怏w與氧氣的進(jìn)一步混合和燃盡。從而獲得高的燃燒效率。

擁有高效絕熱旋風(fēng)分離器的循環(huán)流化床在燃用灰分在8%～10%的水煤漿時(shí)可以滿足物料循環(huán)的要求。燃燒室內(nèi)可以形成快速床流態(tài)。由于全燃燒室為快速床狀態(tài)，物料濃度足夠高，可以將燃燒室上下溫度拉均勻。保證了細(xì)顆粒的停留時(shí)間，因此碳顆粒的燃盡度超乎預(yù)料。灰渣比也相當(dāng)高，幾乎沒有底渣，鍋爐效率可高達(dá)91%。

三、技術(shù)性能

1.該水煤漿鍋爐帶負(fù)荷能力強(qiáng)，可以在30%-110%額定負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，滿足了生產(chǎn)需求。

2.該鍋爐能效高。經(jīng)太鍋集團(tuán)技術(shù)中心能效測(cè)試，鍋爐熱效率達(dá)到91%以上。同時(shí)該鍋爐實(shí)現(xiàn)低床壓運(yùn)行，一次風(fēng)壓頭降低，相較傳統(tǒng)燃水煤漿鍋爐電耗方面大大降低。

3.該鍋爐環(huán)保性能尤其突出，NOx在不采取任何脫除手段的條件下原始排放達(dá)到50mg/Nm3以下，大大節(jié)約SNCR運(yùn)行成本。同時(shí)給漿系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了過程全密封，避免了二次揚(yáng)塵污染，鍋爐房環(huán)境干凈整潔。

4.該鍋爐運(yùn)行可靠性高，對(duì)水煤漿的適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)，而且加砂運(yùn)行整個(gè)采暖季，爐膛內(nèi)部沒有發(fā)現(xiàn)磨損痕跡。

基于流態(tài)再構(gòu)的清潔高效水煤漿循環(huán)流化床鍋爐及燃燒技術(shù)，與傳統(tǒng)水煤漿循環(huán)流化床鍋爐及燃燒技術(shù)相比，表現(xiàn)出高環(huán)保、高效率、可靠性好以及低磨損的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以說為生產(chǎn)單位的正常、穩(wěn)定、生產(chǎn)、供熱提供了強(qiáng)有力的保障，值得大力推廣。

四、優(yōu)點(diǎn)

1.解決了水煤漿燃燒過程中存在的易熄火、物料循環(huán)不能建立、NOX 原始排放高、飛灰含碳量高等問題，提高了鍋爐的穩(wěn)定性和安全性；

2.新型的粒化給漿裝置能夠按一定粒度分布連續(xù)穩(wěn)定地給漿；

3.采用較低的爐膛溫度(850～920℃)燃燒解決了水煤漿燃燒過程中存在的易結(jié)焦等問題，實(shí)現(xiàn)了鍋爐的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行；

4.通過設(shè)計(jì)高效高溫絕熱旋風(fēng)分離裝置及返料裝置實(shí)現(xiàn)了燃料的循環(huán)燃燒并強(qiáng)化了可燃成分與氧氣的混合，水煤漿的燃燒效率達(dá) 98%以上，鍋爐效率達(dá) 90%以上；

5.采用大動(dòng)量、強(qiáng)穿透二次風(fēng)系統(tǒng)及新設(shè)計(jì)的一二次風(fēng)的配比，既提高了脫硫效率，又有效抑制了燃燒過程中 NOx的生成，使得鍋爐排放煙氣指標(biāo)滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求。

6.避免現(xiàn)場(chǎng)二次揚(yáng)塵；

7.燃料運(yùn)輸過程清潔，燃燒過程清潔高效，污染物清潔排放。

8.爐內(nèi)脫硫效率穩(wěn)定達(dá)到90%以上，NOx原始排放直接達(dá)到超低排放，節(jié)煤2%，節(jié)電30%以上，幾乎不磨損。

五、結(jié)語(yǔ)

該基于流態(tài)再構(gòu)的清潔高效水煤漿循環(huán)流化床鍋爐對(duì)水煤漿品質(zhì)適應(yīng)性好，降低了對(duì)水煤漿品質(zhì)的要求，使水煤漿成本大大降低；運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，燃燒效率高，應(yīng)用范圍廣，適合各種參數(shù)的鍋爐；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境清潔，實(shí)現(xiàn)了燃料輸送到卸灰過程的全密閉，無(wú)需燃料煤的儲(chǔ)存，破碎，輸送系統(tǒng)。避免了二次揚(yáng)塵污染，改善了工作環(huán)境。占地面積小，節(jié)約土地資源，環(huán)境綠化可大幅提高，為社會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。