生物質(zhì)流化床鍋爐在煙草廢棄物處理中的改進(jìn)應(yīng)用

李吉平　張暉　王兆鐵　許志龍　符再德

摘要 為解決循環(huán)流化床鍋爐作業(yè)過(guò)程中存在煙梗需要干燥、破碎，運(yùn)行時(shí)間短，爐內(nèi)密相區(qū)結(jié)焦，回料閥堵灰嚴(yán)重，尾部受熱面積灰嚴(yán)重等問(wèn)題，提出了爐膛下部差速床布置、床下油點(diǎn)火系統(tǒng)以及爆炸吹灰系統(tǒng)等改進(jìn)設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了一條10 t/h燃煙梗低倍率循環(huán)流化床鍋爐。通過(guò)運(yùn)行及環(huán)保測(cè)試，各項(xiàng)技術(shù)達(dá)到了要求，各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)達(dá)到GB 13271—2014新建鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)，而且每年可減排二氧化碳20 840.00 t，減少二氧化硫排放137.56 t，減少氮氧化物130.06 t，節(jié)能減排效果明顯。

關(guān)鍵詞 煙梗；生物質(zhì)流化床鍋爐；爆炸吹灰系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào) S509.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）01-0203-02

Improvement and Application of Biomass Fluidizedbed Combustion Boiler in Tobacco Waste Processing

LI Jiping， ZHANG Hui， WANG Zhaotie， FU Zaide* et al

（Xiangxi Hesheng Tobacco Development Co. Ltd.， Jishou， Hunan 416000）

Abstract In the circulating fluidizedbed boiler processing， the presence of drying and crushing of tobacco stem， running time is short， coking in the dense phase of furnace， return valve clinkering blockage， ash is serious in the rear heated area. The research proposed an improving design that arranged the differential bed under the furnace， oil ignition system under the bed， explosion blowing ash system. We also designed a circulating fluidizedbed boiler which tobacco stems burning is 10 t/h at a low magnification. After a longtime running and environment protection test， the boiler reached the technical requirements；various environmental indicators have reached the GB 13271—2014 emission standards for new boiler. Each year the plant could reduce 20 840.00 t carbon dioxide， 137.56 t sulphur dioxide emissions， 130.06 t nitrogen oxides emissions. The energy conservation and emission reduction is obvious.

Key words Tobacco stem；Biomass fluidizedbed combustionboiler；Explosion blowing system

煙梗等廢棄物是煙草工業(yè)的副產(chǎn)品，不及時(shí)有效地處理，將造成企業(yè)庫(kù)存積壓，庫(kù)容緊張，若保管或處理不當(dāng)，易造成煙草專(zhuān)賣(mài)監(jiān)管中的漏洞、環(huán)境污染和重大的安全隱患。煙梗等廢棄物做為一種生物質(zhì)能源，其低位發(fā)熱值高達(dá)9.96×106 J/kg[1]，為確保煙梗等廢棄物的綜合利用，打葉復(fù)烤企業(yè)采用鍋爐焚燒提供蒸汽作為企業(yè)干燥煙葉的熱源。目前燃燒煙梗的鍋爐主要為循環(huán)流化床鍋爐，其在作業(yè)過(guò)程中存在煙梗需要干燥、破碎，運(yùn)行時(shí)間短，爐內(nèi)密相區(qū)結(jié)焦，回料閥堵灰嚴(yán)重，尾部受熱面積灰嚴(yán)重等問(wèn)題[2-5]。筆者針對(duì)上述循環(huán)流化床鍋爐存在的問(wèn)題，提出了爐膛下部差速床布置、床下油點(diǎn)火系統(tǒng)以及爆炸吹灰系統(tǒng)等改進(jìn)設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了一條10 t/h燃煙梗低倍率循環(huán)流化床鍋爐，通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用，可達(dá)到煙梗等廢棄物的綜合利用。

1 系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

生物質(zhì)流化床鍋爐系統(tǒng)包括鍋爐本體、燃料給入系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、水處理及給水系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、排灰排渣系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)等，如圖1所示。設(shè)計(jì)原則如下：①為了控制NOx排放，采用分級(jí)燃燒，一次風(fēng) ∶二次風(fēng)=50 ∶50。②為了降低爐膛溫度，在爐膛下部密相區(qū)布置受熱面，使得床溫控制在850～900 ℃，不易導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)結(jié)焦。③爐膛采用大水冷度，控制爐膛出口溫度在650 ℃以內(nèi)，有利于減輕尾部受熱面積灰和腐蝕。④爐膛出口布置旋風(fēng)燃盡室，一方面有利于燃燒充分，另一方面進(jìn)一步降低煙氣溫度。燃盡室分離下的灰，采用一次風(fēng)強(qiáng)制吹入爐內(nèi)燃燒，避免采用回料閥，因灰黏性大導(dǎo)致堵塞。⑤對(duì)流排管、省煤器及空氣預(yù)熱器采用脈沖吹灰，在合理的吹灰頻率下，保證鍋爐長(zhǎng)期滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。⑥采用床上木炭點(diǎn)火，點(diǎn)火方便、容易操作，費(fèi)用低。

1.2 生物質(zhì)鍋爐主要技術(shù)參數(shù)

額定蒸發(fā)量10 t/h，額定蒸汽壓力1.25 MPa，額定蒸汽溫度194 ℃，給水溫度60 ℃，排煙溫度<150 ℃，鍋爐設(shè)計(jì)熱效率>85%。

2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 鍋爐本體

2.1.1 爐墻。

布風(fēng)板以上濃相區(qū)爐內(nèi)墻采用澆注高強(qiáng)度耐磨可塑材料；水冷壁外側(cè)采用敷管爐墻結(jié)構(gòu)，外加外護(hù)板；高溫旋風(fēng)筒、水平煙道及尾部煙道采用輕型爐墻、護(hù)板結(jié)構(gòu)。

2.1.2 鍋筒內(nèi)部裝置。

鍋筒由水下孔板、頂部百葉窗、加藥管、排污管、再循環(huán)管等組成。鍋筒上還設(shè)置有高、低讀水位表、壓力表、安全閥、放氣閥和自用蒸汽閥等附件。

2.1.3 爐膛。下部采用差速床布置，即高速床與低速床組合布置形式。

給料落入高速區(qū)，埋管布置在低速區(qū)（降低磨損），高速床與低速床形成物料循環(huán)，高速區(qū)燃料燃燒產(chǎn)生的熱量被低速床的埋管吸收，用于控制爐膛下部溫度。

2.2 爐前燃料給入系統(tǒng)

煙梗/石灰石給料裝置由皮帶輸送機(jī)、爐前料倉(cāng)、撥料器組成。給料設(shè)置連續(xù)調(diào)速裝置，根據(jù)鍋爐負(fù)荷的大小，調(diào)整給料量。

給煤裝置利用現(xiàn)有鍋爐房的進(jìn)煤系統(tǒng)，配置一臺(tái)破碎機(jī)。

2.3 吹灰系統(tǒng)

煙梗的灰分中堿金屬含量高，灰黏度比較大，容易在鍋爐尾部積灰。一般的吹灰方式的使用效果不夠理想，該鍋爐采用脈沖在線吹灰系統(tǒng)。其吹灰機(jī)原理是通過(guò)沖擊動(dòng)能、聲能和熱能作用來(lái)清除鍋爐受熱面的表面積灰，達(dá)到提高鍋爐效率，恢復(fù)鍋爐出力的目的。脈沖吹灰系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：沖擊波將能量聚積于極短時(shí)間和空間內(nèi)，在氣體介質(zhì)中形成瞬間能量間斷面，使氣流的壓力和速度產(chǎn)生突變，聲壓可達(dá)到160 dB以上，壓力通常10～15 kg/cm2，速度可達(dá)300～350 m/s。雖然作用時(shí)間較短（毫秒級(jí)），使用燃?xì)夂苌伲珱_擊波仍能對(duì)各部位的積灰產(chǎn)生顯著作用，使之脫離受熱面。

3 應(yīng)用效果

3.1 負(fù)壓給料效果

鍋爐給料點(diǎn)為負(fù)壓區(qū)，徹底解決正壓給料帶來(lái)的隱患，爐膛出口負(fù)壓在-200 Pa以內(nèi)，節(jié)省引風(fēng)機(jī)電耗，且不結(jié)焦、不積灰。

爐膛下部采用差速床布置，即高速床與低速床組合布置形式。給料落入高速區(qū)，埋管布置在低速區(qū)（降低磨損），高速床與低速床形成物料循環(huán)，高速區(qū)燃料燃燒產(chǎn)生的熱量被低速床的埋管吸收，用于控制爐膛下部溫度，徹底解決床料結(jié)焦問(wèn)題。

尾部受熱面采用爆炸（脈沖）吹灰系統(tǒng)，產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊波，將尾部受熱面的積灰清除下來(lái)，鍋爐可連續(xù)運(yùn)行15 d以上不需要清灰，滿足一個(gè)生產(chǎn)周期（1次/10 d）不停爐的需要。

3.2 生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行工況的能效測(cè)試

鍋爐運(yùn)行正常后，邀請(qǐng)中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院、國(guó)家鍋爐壓力容器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)鍋爐運(yùn)行工況進(jìn)行能效測(cè)試，測(cè)得結(jié)果如表1所示。由表1可知，鍋爐蒸發(fā)量平均值為10 072.39 kg/h，熱效率為85.25%，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3.3 生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行工況的環(huán)保測(cè)試

該鍋爐采取直燃技術(shù)及嚴(yán)格的環(huán)保工藝，所有的排放指標(biāo)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。2012與2014年檢測(cè)結(jié)果如表2所示。由表2可知，煙塵的排放小于50 mg/m3，SO2的排放量減少，由原來(lái)的392.00 mg/m3減少到271.00 mg/m3，均達(dá)到新頒布的國(guó)家GB13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

3.4 資源綜合利用分析

生物質(zhì)鍋爐自試運(yùn)行至今總共產(chǎn)生蒸汽20 141 t，平均每天產(chǎn)汽約153 t（51.12 t/班×3個(gè)班），能滿足生產(chǎn)加工蒸汽需求。2014年11、12月份1 t煙耗煤與2012年1 t煙耗煤指標(biāo)比對(duì)如表3所示。由表3可知，2014年11、12月份1 t煙耗煤為0.027 0 t，比2012年的1 t煙耗煤0.197 5 t節(jié)約了86.33%。

4 結(jié)語(yǔ)

該研究設(shè)計(jì)的額定蒸發(fā)量10 t/h燃煙梗低倍率循環(huán)流化床鍋爐達(dá)到了設(shè)計(jì)出力和鍋爐熱效率，各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)達(dá)到GB13271—2014新建鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)，而且每年可減少二氧化碳排放20 840.00 t，減少二氧化硫排放137.56 t，減少氮氧化物130.06 t，節(jié)能減排效果明顯。煙梗燃燒后產(chǎn)生的飛灰經(jīng)布袋除塵收集后進(jìn)行綜合利用，可實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)物的減量化、無(wú)害化、資源化，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)推動(dòng)力，營(yíng)造更好的外部環(huán)境，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，可推廣應(yīng)用。

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