煤泥循環流化床鍋爐設計中的問題及對策

楊守義楊超

（1.濟南市特種設備檢驗研究院，山東濟南 250014；2.濟南熱力有限公司，山東濟南 250014）

煤泥循環流化床鍋爐設計中的問題及對策

楊守義1楊超2

（1.濟南市特種設備檢驗研究院，山東濟南 250014；2.濟南熱力有限公司，山東濟南 250014）

對于煤泥來說，它水份高，粘性大，難于裝卸以及運輸，并且導致二次污染的可能性比較大，能否合理的利用這些廢棄物非常重要。本文分析煤泥的特點，結合循環流化床技術的特性，指出純燒煤泥存在的問題和循環流化床鍋爐的解決對策。實踐證明用循環流化床鍋爐燃燒煤泥是合理可行的。

煤泥 循環流化床 循環流化床鍋爐

1 煤泥的特點及現狀

對于煤泥來說，它是在進行洗選煤炭的時候予以分離的煤炭細顆粒并且高水分、含有雜質的排放物質，它有著15000~19000kJ/kg的固態發熱量，它的顆粒非常細（一般來說都不大于0.5mm），高粘性，高水分以及高持水性是其整體性狀，轉運不容易進行。因為處理和利用它們存在難度，很多時候它們被填入廢棄礦井中或者堆放。因為國家緊縮土地政策，增加運輸費用以及降耗節能意識方面的增強，能否做到合理利用這些廢棄物，從而使得真正的變廢為寶得以實現；目前得到了能源專家、煤礦企業以及相關企業的高度關注。安全經濟性、環保節能性以及技術的可行性是這種轉變得以實現的關鍵因素。對于循環流化床鍋爐來說，因為它具備燃燒效率高，燃料適應性廣，脫硫脫氮高效，灰渣易利用以及燃料處理系統簡單等諸多優點，因此對于以上要求可以予以滿足。

2 煤泥燃燒存在問題

大規模燃用煤泥以及燃燒好煤泥存在的問題如下：首先是凝聚結團容易，合理的燃燒難以組織。其次是煤泥流動性不強，粘性大、難于裝卸以及運輸，并且造成二次污染的可能性比較大。再次是顆料細，灰份大，要求粒度更細以及飛灰量更大的情況下旋風分離器都能做到捕集的。最后是高水分，床溫難以維持，這對于煤泥著火以及燃燼非常不利。

3 技術結構對策

3.1 采用了異重流化床技術和合理布置二次風

所謂的異重流化床指的是流化床系統，它是由在密度方面差異較大的不同顆粒構成的，床內顆粒密度決定床內顆粒沿高度的分布，顆粒如果密度大的話趨向于床層下部；而如果顆粒密度小的話趨向于床層上部，雖然有的時候它的粒度比密度大的顆粒大的多。對異重流化床的這個特點予以利用，能夠使得煤泥大凝聚團不至于沉積在流化床內、從而對流化質量在流化床底部產生影響，對于流化死區來說，它逐漸實現通過底部向上到床層整個的擴展、從而使得流化床整個的穩定、連續運行可以保證。相關研究顯示，做到對大密度的床料的合理選擇，比如：石英砂以及煤矸石或等，煤泥穩定燃燒的異重流化床系統能夠得到床料以及煤泥凝聚團所形成的滿足，從而結團燃燒工藝以及高位給料能夠得以順利實現。為在爐膛內達到煤泥顆粒盡可能燃盡的目的，對二次風合理進行布置，爐內物料的擾動因此而增強。對于二次風來說，它能夠占到50%的總空氣量，通過噴嘴21個然后進到爐膛里面，噴嘴布置上、中，下三層，其目的在于便于控制爐溫以及燃燒，在較高流化風速下進行整個燃燒，控制爐溫在900℃左右。

3.2 特殊可靠的煤泥輸送系統

該爐采用煤泥管道輸送系統以及研制開發的MNS柱塞泵，使用壽命長、結構簡單以及性能可靠，不但使得固體析出、沉淀、結塊、起拱以及空氣穿孔得到有效預防，而且輸送系統出口壓力高（0-24MPa）、輸送距離遠（0-1000m）以及輸送流量大（0-60m3/h）。系統進行輸送的時候，遠程控制以及無級調節得以實現，布置管路非常靈活，不會對環境導致污染。對于系統來說，它先除去洗煤廠的浮選尾煤雜質，接著通過壓濾機進行壓濾，制成小于30%水分的濾餅，按順序送到煤泥倉、預壓螺旋、雙柱塞泵、管道、噴槍以及鍋爐。

3.3 帶水冷料腿的蝸殼旋風分離器

平常的切向進口旋風分離器，在用來分離0.5mm以下的小粒徑煤泥顆粒的時候并不適合。原因在于它的進口通道加速物料顆粒不利以及流場不均勻，造成循環物料捕集的太少以及分離器分離的效率不高，切割粒徑d99比200微米要大，d50比80微米要大上。對于蝸殼旋風分離器來說，它改進后對等通道截面加以利用。如果進入旋風分離器，流場想要均勻的話對于煙氣以及它所夾帶的物料來說可以得到，從而最大程度的提高了旋風分離器分離方面的性能，對于捕集的飛灰來說，在粒度方面變細、循環方面的物料增多，含碳量下降、d99為80微米以下的切割粒徑，d50僅為20微米以下，所以可以使得尾部復燃以及磨損尾部受熱面得到非常好的減輕。因為煤灰具有很大的粘性，比較容易導致堵塞分離器的回料腿，造成物料循環方面不暢，因此，加水冷料腿的高效蝸殼旋風分離器為煤泥鍋爐所采用。在返料器的地方，配有專門的從一次風機引入低壓頭高風量的送料風以及高壓頭低風量的返料松動風，從而使得返料以及送料能夠暢通無阻。

3.4 沒有埋管，采用高位給料，高衛燃帶

對于埋管來說，它使用費用高，熱惰性大、易磨損。對于該純燒煤泥的鍋爐來說，傳統煤泥鍋爐中大量埋管在它當中去掉了。因為煤泥的水分高，高位給料利用特制煤泥噴槍來實現，使得在下降過程中，不斷蒸發、揮發以及不斷析出煤泥水分，對于顆粒來說，爆燃分裂不斷，使它達到燃燒要求正常的粒度。給煤機在爐膛濃相區送入煤矸石或石英砂作為底料，但是粒度一定要達標，從而使得這個區域物料濃度足夠，使得煤泥的正常以及完全燃燒得到保證。為了使流化床的溫度得到保持以及底料對水冷壁的磨損得以減少，對于鍋爐來說，對高衛燃帶在內壁敷設的相應措施予以采用。

4 結語

該爐已成功運行近十年多，用戶因此獲得了非常好的社會效益以及經濟效益。它不但使得資源浪費得以減少，環境污染以及土地占用多的問題得到解決；同時使得煤泥燃燒以及大量、大規模燃用煤泥問題變得不再困難，所以，在當前環保問題得到足夠重視的形勢下，該爐具有很大的推廣價值。該技術已經開發出系列純燒或摻燒的煤泥CFB鍋爐，容量從35t/h到650t/h，產品遍布全國各地并出口到東南亞，產生了巨大的社會效益和經濟效益。并且通過煤泥燃燒技術，還派生開發出了摻燒造紙污泥和城市污泥的CFB鍋爐。

［1］岑可法，等.循環流化床鍋爐的理論方面設計以及運行［M］.北京：中國電力出版社，1998.

楊守義（1966—），男，山東濟南人，本科，高級工程師，研究方向：煤泥循環流化床鍋爐設計中的問題及對策。