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煤泥在新型流化床锅炉中的资源化利用

发表时间:2020/6/5   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:马飞
[导读] 摘要:现如今,我国是科学技术快速发展的新时期,我国资源发展十分迅速,以蒸汽产量20t/h煤泥新型流化床锅炉为例,对煤泥在新型流化床锅炉中的资源化利用研究,提出采用新型流化床锅炉燃烧处理煤泥的方法。
        (江苏徐矿综合利用发电有限公司  江苏徐州  221000)
        摘要:现如今,我国是科学技术快速发展的新时期,我国资源发展十分迅速,以蒸汽产量20t/h煤泥新型流化床锅炉为例,对煤泥在新型流化床锅炉中的资源化利用研究,提出采用新型流化床锅炉燃烧处理煤泥的方法。该方法运行成本低,在对煤泥进行资源化利用的同时,解决环境污染问题。基于20t/h煤泥新型流化床锅炉的烟气污染物排放测试结果,分析了运行中产生结焦的原因并给出相关的预防措施。
        关键词:煤泥;新型流化床锅炉;燃烧;结焦
        引言
        随着我国煤炭开采量、采煤机械化程度和原煤入洗率的增加,煤泥的产量逐年增加,如何利用好不可再生的煤炭资源,提升煤泥的产品附加值,保护自然环境已成为制约选煤企业绿色发展的难题。川煤集团达竹公司渡市选煤发电厂针对目前国内煤泥资源利用率低、对社会环境污染大的现状,在湿煤泥入炉燃烧发电方面进行了多年的研究与探索实践,获得了较多的技术经验和较好的实践效果。
        1煤泥综合利用项目概况
        某煤电一体化企业配套135MW循环流化床锅炉由武汉锅炉厂(引进ALSTOM技术)制造,采用自然循环、单锅筒、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、超高压,循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。该循环流化床机组燃烧低热质煤发电,掺烧煤泥方式为自然晾晒干燥后的煤泥混入原煤送进锅炉燃烧,占原煤比例约10%。但随着企业战略的实施,煤矿洗选后产生更多煤泥,电厂现有掺烧煤泥方式不能全部消纳产出煤泥量,因此实施了煤泥综合利用发电项目,采用湿煤泥采泵送入炉燃烧方式。煤泥综合利用系统按照1台锅炉设计煤泥掺烧量为60%,配置1套煤泥预处理系统、1台储料仓、2台膏体泵、2条管路从泵房到炉顶,单套煤泥泵送系统额定出力为30t/h,最大出力35t/h,最大出口压力为8MPa,可保证锅炉年最大掺烧30万t煤泥。膏体泵及其附属系统设置在煤泥泵房内,煤泥输送管道采用室外露天布置,为保证冬季的安全运行,室外管道均设有伴热系统,并采取有效的保温措施。煤泥综合利用系统工作流程为:洗选后的煤泥通过管道运输至扩建的煤泥储存库,然后通过上料装置进入刮板输送机和分配刮板机后,输送至膏浆制备机,加水调制至30%左右水分的膏状煤泥,下落至振动筛进行大颗粒除杂后,存储至煤泥储料仓,制备好的煤泥再经过正压给料机给料至膏体泵加压后,通过输送管道送至锅炉炉顶立式给料器,最后进入锅炉炉内燃烧。
        2煤泥在新型流化床锅炉中的应用
        2.1煤泥新型流化床锅炉点火流程
        在煤泥新型流化床锅炉点火前,应全面检查床料是否平整,检查所有风门打开状态,将鼓风机、引风机入口风门处于打开状态,并用销钉固定,点火风门开度可调节正常无误。检查粒化器是否堵塞,完成点火油枪的雾化实验,一切完毕后按以下流程点火启动锅炉。点火过程中重点关注下料层温度的上升速率,控制燃料的供给频率,升温速度切不可过快,防止床层温度升温过快导致超温结焦。全过程维持炉膛内负压在-10Pa左右,尽量避免明火从炉前人孔窜出。点火开始阶段保持炉内床料微流化状态,使燃油产生的热量穿透床层从而提高整体床料温度。待温度升高至300℃后,添加生物质与少量原煤作为辅助燃料,缓慢提高床层的升温速度,在此过程中可适当打开点火风门。当床层流完全流化后,床层温度到达约700℃时,启动煤泥泵,关闭轻油泵,观察炉膛内氧量逐渐稳定和下料层温度逐渐升高,点火过程结束。该煤泥新型流化床锅炉运行自动化程度高,给煤泥量与鼓、引风量实现变频调节,且该锅炉可实现一键自动化运行。燃烧过程中根据炉膛的氧量和下料层温度,自动调节给煤泥和送风的频率,控制下料层温度在900℃左右,实现稳定燃烧过程的自动控制。

设定炉膛负压范围,通过改变引风机频率反馈调节炉膛负压。
        2.2增加锅炉MFT动作停止煤泥泵连锁控制功能
        由锅炉运行原理可知,当锅炉MFT保护动作时,要求及时切断所有进入炉膛的燃料供应。由于入炉煤泥在燃烧过程中存在聚团效应,必须及时停止煤泥泵送系统。如果不及时停止煤泥泵送系统运行或者保护系统动作不可靠,会造成炉膛结焦重大事故。为提高保护系统的可靠性,采用软逻辑和硬接线冗余的方式将锅炉MFT动作信号引入煤泥加入控制系统。当MFT触发条件出现时,软逻辑会送出跳闸信号至相对应的设备。同时,MFT硬继电器也会向这些重要设备送出两路冗余跳闸信号。软逻辑方面,将锅炉MFT保护动作信号经继电器卡件输出3路跳闸信号送入煤泥加入控制系统PLC中,经3取2逻辑判断输出至煤泥泵程序控制自动停止逻辑中;硬逻辑方面,MFT继电器跳闸回路向煤泥泵送系统送出硬跳闸信号。
        2.3低温换热器
        在空预器出口至除尘器之间的水平烟道上加装低温余热回收换热器,回收烟气余热加热凝结回水。低温换热器本体受热面置可采用了两烟道顺列逆流布置的形式。主受热面分别布置在空预器出口的两个水平烟道内;由凝结水系统流来的主凝结水,经换热器入囗集箱进入低温换热器,自后而前经蛇形管排流入布置于低温换热器烟气入口的出囗集箱,与凝结水母管汇集后,返回凝结水系统;返回点设置在低加入囗的主凝结水管道。由于实现了介质、烟气的逆向流动,一方面可大大提高低温换热器的传热系数,解决布置危机;另一方面,可使排烟温度的降低不受介质出口水温的限制,最大限度地降低排烟温度。受热面可采用分组布置的方式,进出口安装隔离阀门和电调阀,可实现单组管箱的切除、投运及流量控制,大大提高了系统的可靠性。通过合理的布置烟道尺寸和受热面结构,使得即使增加了换热设备,烟气流速也不致过高,防止磨损;控制烟气温度高于酸露点,同时设置吹灰器日常吹灰,防止积灰。通过采取低温换热器,可使排烟温度降低至设计值135℃,但其费用相对于空预器扩容改造较高,且运行经济性差。
        2.4煤泥粒化给煤技术
        煤泥新型流化床技术采用炉前密相区给料方式,煤泥由泵送到炉前粒化器再进入炉膛。粒化器装置主要由冷却水,压缩空气吹扫等部件构成。煤泥粒化器出口端深入炉膛,防止燃料堆积。装置冷却水部件为套管结构,包裹在粒化器最外层,防止运行和停炉过程中装置内煤泥受高温后干化堵塞粒化器管道。炉前粒化器设置压缩空气吹扫系统,将煤泥团喷散粒化成多个小颗粒,防止燃料抱团后集中下落后局部超温导致结焦。煤泥不需要干燥、助燃等处理工艺,直接在新型流化床中燃烧,处理工艺简单且成本较低。煤泥在流化床内与高温床料和热烟气混合均匀后在新型流化床燃烧室内被充分燃尽。
        结语
        采用新型流化床锅炉处理煤泥开辟了煤泥资源化利用的新途径。该技术主要优点:处理工艺简单,成本低廉,可以直接燃烧含水率较高的煤泥,是低NOx燃烧技术。锅炉运行操作方便并可实现自动化运行,锅炉烟气排放满足国家标准要求。锅炉运行时需注意下料层温度、风箱压力、鼓、引风频率与给煤量的搭配等参数的变化,预防锅炉结焦。综上,煤泥新型流化床技术不仅可有效解决煤泥资源的浪费和对环境的污染问题,而且可节约运行成本,降低大气污染物排放,具有较高的使用价值。
        参考文献:
        [1]侯志鹏,肖凯华,俞志鹏等.煤泥循环流化c床锅炉NOx排放特性研究[J].热能动力工程,2017,32(11):68-72.
        [2]姬鹏,任与非,黄振祥等.燃用煤泥的20t/h循环流化床锅炉系统设计与运行[J].热能动力工程,2018,33(1):75-80.
 
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