水煤漿流化-懸浮高效高效燃燒技術(shù)

水煤漿流化-懸浮高效高效燃燒技術(shù)

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國逐漸成為世界上最重要的石化燃料消耗大國。雖然我國能源蘊藏量較為豐富,但在我國的能源結(jié)構(gòu)中,煤炭資源豐富而石油資源相對短缺。煤炭占我國能源蘊藏量的75%以上,石油和天然氣則分別為18%和4%。由于國際原油價格的攀升,作為燃料的工業(yè)鍋爐成本越來越高。為了降低成本,以煤代油是切實可行的一個措施。環(huán)保要求和節(jié)約能源的需要,使水煤漿的應(yīng)用可得到進一步推廣。1工業(yè)應(yīng)用1.1水煤漿流化-懸浮燃燒水煤漿是在上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型煤基液體燃料,由65%-70%的煤粉、30%-35%的水和1%-2%的化學(xué)添加劑經(jīng)過物理加工制成。水煤漿可以像燃料油一樣易于裝卸、儲存和管道輸送,并且價格低廉、燃燒效率高、燃燒污染小,因而是一種理想的代油燃料,可以被廣泛地應(yīng)用于各種鍋爐和工業(yè)窯爐。水煤漿流化-懸浮燃燒的工作原理為:將水煤漿通過安裝在爐膛上方的?；o料裝置粒化為較大的液滴后投入到爐膛并在其重力作用下落入爐膛下部,在爐膛下部充填了大量處于流化狀態(tài)的熾熱床料,其溫度在850℃-950℃左右。水煤漿滴在下部熾熱流化床料的加熱下迅速完成預(yù)熱、水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出及著火過程并開始焦碳的燃燒過程。在爐膛中尚未完全燃燒的水煤漿團以及由其解體形成的細(xì)顆粒與惰性床料一起被熱煙氣帶出爐膛,其中較大的顆粒被設(shè)置在爐膛出口的臥式多旋渦分離器分離捕捉后,返回爐膛下部密相區(qū)繼續(xù)進行流化燃燒,煙氣則進入對流換熱段換熱并除塵后排出。分離器的存在既減少了床料的損失,又實現(xiàn)了水煤漿顆粒團的循環(huán)燃燒,同時分離器內(nèi)氣流的擾動還有助于可燃?xì)怏w與氧氣的進一步混合和燃燒,因此,該種燃燒具有較高的燃燒效率。水煤漿流化-懸浮高效潔凈燃燒技術(shù)裝置示意圖如圖1所示。1.2運行系統(tǒng)運行可靠性高水煤漿流化—懸浮燃燒系統(tǒng)由水煤漿儲存、供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、風(fēng)煙除塵系統(tǒng)組成,與傳統(tǒng)水煤漿霧化-懸浮燃燒系統(tǒng)相比,不需要空氣(或蒸汽)霧化系統(tǒng)、水煤漿過濾系統(tǒng)、高壓供漿系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)等系統(tǒng)設(shè)備,運行環(huán)節(jié)得以減少,可靠性大大提高。鍋爐系統(tǒng)配置圖如圖2所示。1.3差壓、投漿及燃燒時間(1)做好鍋爐點火前準(zhǔn)備工作,點火前可在流化床內(nèi)鋪入大約80kg煙煤(小于10mm的顆粒)及20kg木炭,用于提高點火期間的爐膛溫度。(2)床下油槍點火啟動:a)啟動引風(fēng)機,將引風(fēng)機的頻率調(diào)至約5Hz左右,使?fàn)t膛負(fù)壓保持在-30Pa-50Pa。b)取出油槍,準(zhǔn)備好收集油槍噴出油的桶,全開油路的二次門,再緩慢開啟一次門,調(diào)整油壓至0.2MPa-0.25MPa,觀察油槍的霧化狀況,然后關(guān)閉二次門。若霧化不好,應(yīng)拆開油槍的噴嘴進行檢查、清洗。然后推進油槍并固定好。c)半開點火一次風(fēng)門,全開二次風(fēng)門,打開煙氣發(fā)生器點火孔,將火把點燃后插入點火孔,點火時要注意點火把要有一定長度,以確保能伸到位,并注意不要正對點火孔以免被噴出的火燒傷。然后全開油槍進油二次門,著火后關(guān)閉煙氣發(fā)生器點火孔。d)確認(rèn)著火后,通知開啟送風(fēng)機(開啟前先將送風(fēng)機的頻率調(diào)至約13Hz左右,以確保送風(fēng)速度)。同時打開煙氣發(fā)生器的冷卻風(fēng)門前情況適當(dāng)調(diào)整。e)點火正常后,逐漸通過調(diào)整引、送風(fēng)機的頻率,使風(fēng)室壓力在4500Pa-5000Pa(保持臨界流化狀態(tài)),同時觀察煙氣發(fā)生器前后差壓,差壓應(yīng)保持在1600Pa以上,以確保柴油的安全著火。f)要控制好床料溫度的上升速度,并嚴(yán)密監(jiān)視風(fēng)箱溫度不能超過600℃,如風(fēng)箱溫度上升過快,可適當(dāng)減少進油量,或微開送風(fēng)總門。如調(diào)整油壓和微開送風(fēng)總門后風(fēng)室溫度繼續(xù)上升且超過600℃時,應(yīng)立即停止油泵,中斷點火,檢查原因。g)當(dāng)沸下溫度升至380℃左右,風(fēng)箱溫度升至400℃以上時,這時可將油壓調(diào)高到0.5MPa以上,并可做好投漿準(zhǔn)備。投漿操作步驟:(1)檢查?；鬟M氣門應(yīng)在開啟狀態(tài)(此門應(yīng)長期處于開啟狀態(tài))。(2)開啟粒化器前水煤漿管的一、二次進漿門。(3)加大送、引風(fēng)機頻率或開大主風(fēng)門的開度,將風(fēng)室壓力提高到6500Pa-7000Pa,使料層達到流化狀態(tài)。(4)將供漿泵的頻率調(diào)至8Hz-12Hz(每小時的相對供應(yīng)量為1t/h-1.5t/h,每分鐘的相對供應(yīng)量為17kg-25kg)后,啟動供漿泵,同時檢查?；魇欠駠姖{,噴漿的角度是否對中,噴漿是否四周均勻,否則應(yīng)及時調(diào)整。(5)在投漿過程中,要密切觀察煙氣氧含量的變化,如煙氣氧含量不斷下降,爐膛溫度上升,則可保持低頻率供漿,在煙氣氧含量下降過程中要隨時注意水煤漿的著火情況,在煙氣氧含量降低至12%左右或投漿時間達到3-5分鐘還沒有著火時,則應(yīng)立即停下供漿泵;如果在煙氣氧含量下降過程中發(fā)現(xiàn)水煤漿已著火(一是可通過觀察爐內(nèi)有無跳躍火星及火焰來判斷是否著火,二是通過監(jiān)測床內(nèi)的三個溫度測點亦可判斷爐內(nèi)的著火情況),則繼續(xù)保持供漿。(6)在投漿過程中,要適當(dāng)保持一定的爐膛負(fù)壓,約在-100Pa～-150Pa,以防止?fàn)t膛內(nèi)因小的爆燃而產(chǎn)生的正壓。h)在第一次投漿后,若爐內(nèi)溫度沒有明顯的上升,在停止供漿后,可將風(fēng)室壓力調(diào)到4000Pa-4500Pa,以保持料層處于鼓泡或臨界狀態(tài),讓水煤漿在料層充分蓄熱約5-10分鐘(此時間可根據(jù)氧量的下降及料層溫度的上升而定),然后再重復(fù)g)的投漿操作。若爐內(nèi)投入的燃料不燃燒,投漿的總量在一定的時間內(nèi)從總量上進行控制,不可過多的投入燃料,累計不燃燒投入漿量不大于250kg。i)當(dāng)煙氣氧含量下降至13%以下,如果爐膛負(fù)壓出現(xiàn)增大(可能出現(xiàn)正壓),則爐膛內(nèi)水煤漿可能已經(jīng)燃燒。在確認(rèn)是燃燒后,要密切注意料層溫度。當(dāng)床料溫度達到450℃以上時密切注意著火情況,床料溫度升至700℃-750℃左右時,可降低油壓減少進油量,以控制床料的升溫速度。j)床料升溫至800℃左右時,可關(guān)閉油槍進油門,停止油泵。在煙氣發(fā)生器已冷卻后可關(guān)閉點火風(fēng),撤出油槍。k)主風(fēng)門開度的調(diào)節(jié):緩慢開大主風(fēng)門的開度,在風(fēng)室壓力保持在6000Pa-6500Pa且爐膛負(fù)壓保持在-50Pa～-100Pa的同時,逐漸降低送風(fēng)機的頻率和調(diào)整引風(fēng)機頻率,直到主風(fēng)門全開。l)緩慢關(guān)閉除塵器副風(fēng)道檔板,在關(guān)閉過程中要注意爐膛負(fù)壓,并進行調(diào)整。m)升溫速度正常,可適當(dāng)調(diào)整供漿泵頻率,并通過增大送風(fēng)機頻率來加大送風(fēng)量,若升溫速度較快,在開大送風(fēng)的同時則可通過降低供漿泵頻率來減小給漿量,以控制床料升溫速度。n)若繼續(xù)升溫則減少給漿量。適當(dāng)調(diào)整送風(fēng)量和供漿量,維持床料溫度在800℃-900℃左右,煙氣含氧量在5%-13%運行。煙氣氧含量的大小范圍與燃燒負(fù)荷有關(guān),當(dāng)供漿泵的頻率在11Hz-13Hz時(鍋爐負(fù)荷50%左右),此鍋爐的煙氣氧含量一般為11%-13%。o)燃燒穩(wěn)定后,啟動即可視為結(jié)束,可進行正常運行的操作。做好點火記錄,為下一次點火提供參考資料。p)注意事項:(1)整個冷爐啟動時間應(yīng)在1.5-3小時左右。(2)在啟動期間應(yīng)觀察鍋爐下集箱的膨脹狀況,防止膨脹受阻。發(fā)現(xiàn)膨脹不正常時應(yīng)降低升溫速度或停止啟動,直到消除受阻原因后才能繼續(xù)啟動。2控制指標(biāo)與環(huán)境保護2.1鍋爐控制指標(biāo)(見表1)2.2環(huán)保及排放情況(見表2)3鍋爐水煤漿的性能特點水煤漿采用懸浮—流化燃燒技術(shù)在中壓蒸汽鍋爐的應(yīng)用取得成功:(1)水煤漿鍋爐和燃油一樣操作非常簡單,操作人員容易掌握。(2)負(fù)荷調(diào)節(jié)特性好,