景宇蓉

摘 要：以榆林煤化公司一期技術(shù)改造項目為研究對象，分析了循環(huán)流化床鍋爐摻燒氣化爐細灰渣的設(shè)計方案，經(jīng)濟性和存在的問題，提出了一些運行維護優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床;氣化渣;摻燒

1 研究背景

榆林煤化公司一期技術(shù)改造項目對一期氣化裝置進行升級改造，并新增一臺氣化裝置，實現(xiàn)兩用一備。項目改造完成后氣化裝置細灰渣產(chǎn)量達到16.4t/h，氣化爐年運行時間為7200h，細灰渣年產(chǎn)量將達到11.808萬噸。對氣化爐所產(chǎn)細灰渣成分進行實驗分析，細灰渣全水分含量Mt=43.92%，收到基灰分Vdaf=12.6%，干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf=4.26%，收到基碳含量Car=37.45%，收到基低位熱值Qnet，ar=6.06MJ/kg，有一定的回收價值。為了減少污染、節(jié)約能源、降低運輸量、填埋成本，本次改造工程擬將含碳的氣化爐細灰渣送入鍋爐中摻燒，以達到變廢為寶的目的?？紤]氣化爐細灰渣難于燃燒的特點，鍋爐選型為循環(huán)流化床鍋爐。根據(jù)各工況條件下的全廠蒸汽平衡圖，并對鍋爐房內(nèi)自用蒸汽平衡計算，確定新建1×220t/h循環(huán)流化床高溫高壓蒸汽鍋爐，為華西鍋爐廠產(chǎn)品，型號為HX220/9.81-Ⅱ7。新建鍋爐房與一期2×240t/h高溫高壓煤粉鍋爐互為備用，共同滿足全廠各裝置的蒸汽供熱需要。

2 設(shè)計方案

細灰渣是通過氣化爐頂部經(jīng)粗煤氣氣流攜帶并初步進行洗滌、凈化、沉淀的一種含水渣，其粒徑均小于16目，其中約三分之一小于200目[1]。為了便于輸送，將含水的細灰渣與少料污泥進行摻混，具體流程為：氣化爐細灰水由外管從氣化裝置送至熱動力站，經(jīng)過真空帶式過濾機過濾后的氣化爐細灰送入混料倉與少量污泥經(jīng)過充分混合后，由半正壓給料機輸送至膏體泵，再經(jīng)過膏體泵及特種輸送管道將混合后的物料送入鍋爐。氣化爐細灰渣與污泥摻混物進入循環(huán)流化床鍋爐主要有兩種方式：從爐膛頂部加入或者從爐膛兩側(cè)墻上部加入。本項目摻混物從爐頂加入，成柱狀分段進入爐膛，在高爐溫作用下，表面迅速失水硬結(jié)，形成煤泥柱，在下落過程中不斷爆裂，繼續(xù)下落，形成燃料團，并最終全部轉(zhuǎn)化為燃料團，此過程在極短時間內(nèi)完成，燃料團隨后落入爐膛密相區(qū)進行燃燒，燃燒后產(chǎn)生的煙氣再經(jīng)爐膛出口旋風(fēng)分離器分離，進入爐膛二次燃燒，如此循環(huán)往復(fù)，直至燃盡排除[2]。

3 經(jīng)濟性分析

3.1 原煤消耗量

BMCR工況下，按照燃燒純煤和細灰渣摻燒分別對鍋爐進行熱力計算，計算結(jié)果得出純燒煤時燃料消耗量為32.1t/h;摻燒時燃料消耗量為45.1t/h，其中原煤消耗量為28.7t/h。通過對比可知，摻燒細灰渣時原煤消耗量可節(jié)省3.4t/h，全年可節(jié)省燃煤量將達到2.5萬噸，年節(jié)省燃料費用上千萬，經(jīng)濟效益非?？捎^。

3.2 鍋爐熱效率

影響鍋爐熱效率的因素包括機械不完全燃燒熱損失q4，化學(xué)不完全燃燒熱損失q3，排煙熱損失q2，爐膛散熱損失q5，其他熱損失q6。摻燒細灰渣時對鍋爐熱效率的影響主要體現(xiàn)為排煙熱損失，因為細灰渣含水量較高，進入爐膛后先吸熱，爆裂至細小燃料團后開始燃燒放熱，細灰渣中的水分吸熱變成高溫水蒸氣隨煙氣排出，導(dǎo)致鍋爐排煙熱損失增大，鍋爐廠熱力計算結(jié)果表明，純燒煤時鍋爐熱效率為91.5%，摻燒細灰渣時鍋爐熱效率為89%。

3.3 鍋爐輔機電耗

摻燒細灰渣后，鍋爐燃燒所需的空氣量和煙氣量均有所增加，其中一次風(fēng)量和二次風(fēng)量較之前增加不大，煙氣量增加較多，這主要是因為煙氣體積增加和爐內(nèi)灰濃度直接相關(guān)。煙氣量增大會導(dǎo)致引風(fēng)機電耗增大，運行成本增加。

4 幾點思考與建議

4.1 燃盡率

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)燃燒區(qū)域分為密相區(qū)、稀相區(qū)和氣固分離區(qū)。細灰渣從爐頂進入循環(huán)流化床鍋爐爐膛到爆裂進入密相區(qū)燃燒整個過程時間極短，且細灰渣粒度小，經(jīng)旋風(fēng)分離器時難以分離返料進入燃燒循環(huán)，能否燃盡的問題值得思考。到底有多少參與了燃燒反應(yīng)，還是來不及燃盡就被煙氣帶出了爐膛。考慮到這個問題，鍋爐選型時應(yīng)對爐膛設(shè)計提出要求，宜采用瘦長型爐身，調(diào)整受熱面布置，以延長細灰渣在爐內(nèi)的燃燒停留時間，盡可能燃盡。

4.2 飛灰和爐渣量

當(dāng)氣化爐細灰渣進入循環(huán)流化床鍋爐燃燒時，由于爐膛內(nèi)煙氣路徑時間較短，來不及燃燒的細小灰渣隨煙氣流動帶出爐膛，導(dǎo)致鍋爐飛灰量增大明顯，而鍋爐排渣量變化不大。進入爐膛尾部煙道的飛灰量增加，除塵設(shè)備和輸灰系統(tǒng)的負荷增大，設(shè)計選型時應(yīng)考慮到這一點。此外還應(yīng)考慮尾部煙道的磨損加大，應(yīng)優(yōu)化煙氣流場并對尾部各受熱面進行防磨保護，如加裝防磨梁，對分離器靶區(qū)進行防磨改造;定期對鍋爐進行防磨檢修維護等。在運行過程中，加強吹灰次數(shù)，以減少尾部煙道積灰[3-4]。

4.3 細灰渣含水量

細灰渣含水量較高，進入爐膛燃燒時先要吸熱爆裂，這一過程中可能會導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致鍋爐熄火。為避免這樣的經(jīng)濟損失，應(yīng)加強對運行人員的操作培訓(xùn)，在運行過程中對床料、床溫等數(shù)據(jù)進行密切監(jiān)視，一旦出現(xiàn)警報，應(yīng)及時調(diào)節(jié)摻燒量和鍋爐配風(fēng)比，必要時直接切斷摻燒物料進料閥。

5 結(jié)論

通過設(shè)計和運行優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐可實現(xiàn)大比例摻燒氣化爐細灰渣，從而提高全廠的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。添加氣化爐細灰渣后鍋爐整體運行穩(wěn)定，汽水側(cè)參數(shù)變化不大，參數(shù)可控;煙氣側(cè)變化較大，表現(xiàn)為鍋爐煙氣量和飛灰量增大，引風(fēng)機電流顯著增加;鍋爐熱效率稍有降低。針對以上問題，在鍋爐設(shè)計選型時宜采用瘦長爐身，及時調(diào)整受熱面布置比例，適當(dāng)增加受熱面，同時采取相應(yīng)的防磨措施;在鍋爐運行時進行燃燒優(yōu)化調(diào)整，將配風(fēng)調(diào)整到合理范圍，并適當(dāng)增加吹灰頻次，提高運行人員的操作水平;此外，應(yīng)加強對鍋爐的防磨檢修和維護保養(yǎng)。

參考文獻：

[1]鄭清清.300MW循環(huán)硫化床鍋爐氣化渣摻燒與干燥技術(shù)研究[D].北京：華北電力大學(xué).

[2]李明，田代波，肖大勇.循環(huán)流化床鍋爐摻燒氣化爐煤泥分析與研究[J].大氨肥，2011.34（2）：62-64.

[3]李永剛.循環(huán)流化床鍋爐摻燒氣化爐細渣分析[J].工業(yè)技術(shù)，2015.8（上）：45.

[4]黃中，江建忠，徐正泉，孫獻斌，肖平.循環(huán)流化床鍋爐煤泥摻燒試驗研究與影響因素分析[J].中國循環(huán)流化床發(fā)電生產(chǎn)運營管理，2013.