水煤漿生產與燃燒應用中存在問題及解決對策

1、水煤漿生產與燃燒應用中存在的問題及解決對策王 忠（青島后海熱電有限公司，山東 青島 266041）關鍵詞 水煤漿 鍋爐燃燒摘 要 分析了水煤漿生產與燃燒應用過程中遇到的問題，介紹了解決問題的方法及思路。前言某熱電有限公司一期工程建設了2臺130t/h的水煤漿鍋爐，自備一座水煤漿廠。其水煤漿廠建成于2004年12月，年制漿生產能力50萬噸。生產基本流程包括煤貯存場、輸煤系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、水煤漿的儲存與輸送系統(tǒng)、鍋爐燃燒系統(tǒng)。由于水煤漿的生產與應用技術尚存在許多趨待解決的問題，在該公司的生產與燃燒實踐中同樣存在一系列問題。為解決這些問題，該公司生產管理與技術人員先后進行了大量的卓有成效的研究與探索，

2、并成功解決了生產系統(tǒng)中存在的一系列問題。1 制漿輸煤系統(tǒng)1.1輸煤系統(tǒng)的堵塞問題由于該公司制漿采用的原料煤為水洗精煤，入廠水洗精煤的全水份常高達12-15%，外在水份為10-13%。由于煤中存在較高的外在水份，致使輸煤系統(tǒng)的多處下料溜槽、破碎機內壁比較容易發(fā)生堵塞。為解決破碎機堵塞問題，嘗試放大球磨機的入料粒度，取消輸煤系統(tǒng)中的破碎環(huán)節(jié)。生產試驗時，在不改變制漿產量的條件下將入料粒度由原設計的小于10mm放寬到50mm，通過生產試驗證明，這種入料粒度完全滿足制漿要求。為解決各下料溜槽的堵塞問題，在部分易堵部位加裝了防黏附的內襯板，加裝襯板之后效果良好。1.2輸煤速度的控制原設計輸煤系統(tǒng)各輸煤皮

3、帶為定速皮帶，在生產應用中常發(fā)生各段皮帶輸煤量不相匹配的問題，因此經常在皮帶轉運處發(fā)生跑煤現(xiàn)象，而且高速運轉的皮帶容易發(fā)生跑偏現(xiàn)象，給輸煤生產帶來很大的困難。為解決該問題，將各皮帶輸送機電機增加了變頻控制。通過對皮帶的變頻控制，不僅可以靈活調整各段皮帶的輸送量，解決了輸送量不匹配問題，而且降低了輸煤電耗。2 制漿系統(tǒng)1.1球磨機出料過濾問題球磨機原設計出料過濾設備為振動網篩。在生產中存在兩方面問題：一是下料速度小于球磨機出料速度，常常在篩網面上跑漿，因此限制了球磨機的產量；另一問題是，振動篩的篩網破損速度過快，篩網壽命常常不足50小時，大大增加了篩網的使用成本。為解決下漿速度不足問題，將振動篩

4、尺寸進行了改造，放大了振動篩的長度與寬度，增加了過濾的有效面積，從而解決了這一問題。為解決篩網破損速度過快的問題，仔細研究了篩網破損的原因，發(fā)現(xiàn)其破損部位總是發(fā)生在網面下的支撐筋處，由此判斷破損的原因為網面與支撐筋之間反復進行摩擦、碰撞，從而使不銹鋼網面摩擦處產生斷裂。因此，在網面上對應支撐筋的部位分別加裝了扁鋼壓條，將網面與支撐筋緊密地固定在一起，從而消除了這種碰撞。該措施實施之后，每個篩網的使用壽命由原來的2天左右延長到了1-2個月。1.2成漿試驗該制漿廠原設計采用新汶洗精煤與南京某公司產的分散劑進行生產制漿。在實際生產中，受成本等因素的影響難以堅持采用設計煤種。為擴大制漿煤源，需要對多種

5、煤種的成漿性能進行試驗研究；同時為降低藥劑成本，也需要對制漿用藥劑進行選擇試驗。為此，該公司堅持開展實驗室制漿試驗工作。針對某一固定煤種，用不同的分散劑分別進行成漿試驗；對同一種煤種、同一種分散劑，用不同的藥劑比例分別開展成漿性能試驗。在實驗室中摸索出合適的藥劑比例之后，放大到生產線上進行生產試驗制漿；制漿試驗成功之后，將生產出來的試驗產品輸送到鍋爐燃燒系統(tǒng)進行燃燒試驗。通過一系列制漿試驗，選擇了南京某公司、北京某公司、濰坊某公司等幾家生產的分散劑作為水煤漿廠優(yōu)先選擇使用的藥劑。同時，也選擇了肥城煤、新汶煤、兗州煤等煤種作為該公司制漿生產的常用煤。3 水煤漿的熟化與輸送系統(tǒng)3.1水煤漿的熟化該

6、公司水煤漿廠為爐前制漿生產裝置，對水煤漿的穩(wěn)定性要求較低，7日軟沉淀率不大于10%即可滿足使用要求，因此生產系統(tǒng)原設計中缺少有效的穩(wěn)定及熟化工藝。但是，對于部分穩(wěn)定性較差的水煤漿來說，在輸送與儲存中快速發(fā)生沉淀，導致輸漿管線嚴重堵塞，中斷了爐前水煤漿的供應。為降低沉淀速率，提高水煤漿的穩(wěn)定性，該公司采用了高速剪切熟化的處理工藝，在成品漿儲存罐之前，增設了兩個強力攪拌罐，兩臺攪拌罐上分別設置4臺高速剪切機。這樣，水煤漿在進入成品罐儲存之前先進行高速剪切與熟化，有效提高了漿的穩(wěn)定性，改善了漿的性能。3.2輸漿系統(tǒng)的改造（）原輸漿系統(tǒng)中，勻質罐到成品罐之間的管線為單線輸送。為防止該輸送管線發(fā)生堵塞造

7、成生產中斷，將原輸漿單線旁增加了一條備用管線。（）在成品罐出入口管系、成品罐到爐前罐的輸送系統(tǒng)、爐前罐出入口管系和爐前供漿管系中，原設計存在彎管較多、并列系統(tǒng)互相備用性較差等缺陷，這種管線中一旦發(fā)生積漿堵塞之后勢必會造成輸漿、供漿中斷。該公司根據(jù)現(xiàn)場情況進行優(yōu)化改造，取消了部分不必要的冗余管線，增加了雙線互相切換的功能，增加了兩臺鍋爐供漿互相切換的功能，減小了水煤漿系統(tǒng)故障可能會引起的危害，增強了系統(tǒng)抗風險、反事故能力。3.3濾漿器改造在水煤漿輸送系統(tǒng)中，原設計在球磨機出口到勻質罐之間以及爐前供漿系統(tǒng)分別設置了4臺盤式濾漿器，但在生產過程中發(fā)現(xiàn)該類型濾漿器為不成熟產品，根本無法達到預期過濾效果

8、。為此，在如何實現(xiàn)有效過濾問題上，該公司進行了多次探索與嘗試，最終選擇了2種較為有效的方法。在勻質罐之前，將原盤式濾漿器拆除，增設了2臺壓力式刮板濾漿器；在水煤漿進入爐前罐之前，增設了2臺無壓式振動過濾篩。改造之后，實現(xiàn)了2.5mm以上大顆粒的有效過濾。4 水煤漿的燃燒應用4.1水煤漿霧化蒸汽的調整水煤漿的霧化效果直接關系到水煤漿的燃燒效率。當霧化蒸汽壓力增加時，霧化效果隨之增加，但同時也增加了霧化蒸汽的消耗。從鍋爐整體效率考慮，并非霧化蒸汽壓力越大越好。因此，如何選擇合適的霧化蒸汽參數(shù)對于鍋爐整體效率尤為重要。為此，在鍋爐燃燒系統(tǒng)開展了霧化蒸汽參數(shù)調整試驗，將霧化蒸汽壓力分別控制在0.8-1

9、.3MPa之間的不同數(shù)值時，計算噸漿產汽量及鍋爐效率，最終選擇了較為經濟合理的霧化蒸汽壓力。4.2爐前供漿方式的調整在原設計中，每臺鍋爐的2臺供漿泵為“一運一備”的運行方式。但在生產實踐中發(fā)現(xiàn)一旦運行漿泵發(fā)生故障跳閘，將會導致鍋爐滅火，這時候如果啟運備用供漿泵，其啟動操作時間較長，不能滿足迅速事故處理的要求。為確保爐前供漿的可靠性，將2臺供漿泵的運行方式調整為并列同時運行。調整之后，降低了鍋爐滅火的幾率，有效提高了滅火后事故處理的速度。4.3漿槍堵塞的問題該公司在水煤漿的應用中遇到的最大問題是水煤漿漿槍的堵塞問題。由于漿槍堵塞曾經對鍋爐的燃燒控制造成了較大的沖擊。漿槍堵塞的原因主要有以下幾種：

10、（1）水煤漿中顆粒度過大：由于濾漿系統(tǒng)設備選型不當，水煤漿中.以上的顆粒大量地進入爐前漿系統(tǒng)。如上文所述，最終通過改造濾漿器解決了該問題。（2）水煤漿抗剪切能力較差：對于某些水煤漿，雖然其中的.以上的顆?；镜玫搅擞行У倪^濾，但是在應用中仍然會發(fā)生堵槍現(xiàn)象。文獻報道，這種原因在于水煤漿的抗高速剪切能力較差，水煤漿在漿槍中的霧化過程中經過高速剪切時黏度升高，在槍頭內壁發(fā)生了黏附從而造成堵塞。針對這種情況，該公司從水煤漿的生產配方方面著手開展了一系列試驗工作：A、在固定煤種、分散劑品種不變時，改變水煤漿的黏度，在不同黏度情況下試驗其堵槍情況；B、在固定煤種不變、改變分散劑品種時，分別制取不同的水煤

11、漿，并輸送到爐前進行燃燒試驗；C、在固定分散劑品種時改變煤種，用不同的煤分別制漿用以燃燒試驗。D、在固定煤種、分散劑品種時，改變水煤漿的粒度分布之后分別進行燃燒試驗。通過上述多次制漿及燃燒試驗可以證明，在“A”、“D”試驗中，不改變煤種和分散劑品種時，單純改變黏度或粒度分布對水煤漿的堵槍性能影響較小。通過“B”、“C”系列試驗可以得出結論，同一煤種用不同分散劑制出的水煤漿的堵槍性能明顯不同；同一種分散劑用不同煤種制出的水煤漿的堵槍性能也明顯不同。通過上述試驗，找到了適應于該公司鍋爐燃燒系統(tǒng)的水煤漿生產配方，儲備了大量的煤種與分散劑的配伍數(shù)據(jù)。4.4爐膛結焦的問題在該公司水煤漿鍋爐的運行過程中遇

12、到的另一個重要問題是爐膛結焦問題。自鍋爐投產（04年10月份）至05年秋季期間，鍋爐運行周期平均僅為1個月左右。鍋爐停爐的主要原因為爐膛結焦十分嚴重。分析該爐膛結焦的主要原因為，水煤漿在爐膛中的噴射角度不當，從而導致水煤漿噴出之后掛在衛(wèi)燃帶上形成結焦。為解決結焦問題，對衛(wèi)燃帶面進行了縮小改造，切除了靠近燃燒器附近的衛(wèi)燃帶，減小了爐膛四壁的衛(wèi)燃帶。改造之后有效避免了結焦問題，使鍋爐運行周期提高到了3個月以上。4.5漿槍的選型試驗該鍋爐原設計漿槍為浙江某大學研制產品。為降低霧化蒸汽消耗、尋找解決堵槍的途徑，該公司在水煤漿漿槍的選型方面開展了相應的試驗工作。以上海某單位設計的漿槍作對比進行了燃燒應用試驗，在相同水煤漿、相同燃燒條件下對比其應用性能。試驗得出3條結論：（1）兩種漿槍的霧化效果基本相當；（2）使用后者時，可以大大降低水煤漿霧化蒸汽壓力，降低值達0.2MPa左右，這種性能可以有效降低運行消耗；（3）使用后者時，當個別漿槍磨損較重時，磨損較重的槍頭的出漿流量迅速增大，造成“搶漿”現(xiàn)象，嚴重影響正在運行的其它槍頭的噴漿量，從而降低了漿槍運行的安全性，可能會引起鍋爐滅火。因此，最終放棄使用后一種漿槍。5 結論5.1通過對輸煤系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、水煤漿熟化