生物质锅炉新闻动态
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35t/h流化悬浮燃烧水煤浆锅炉的设计与应用
发布时间：2013-06-30 07:55 来源：未知
(1)水煤浆的一个显著特点是水分含量高，其蒸发过程需吸收一定的热量，为发热量的3%一4%。由于水分的增加，使燃料的着火热增大，能否组织好燃烧是水煤浆锅炉设计成功的关键。为方便点火及变负荷时燃烧的稳定，锅炉在设计时需在炉膛内增加一定区域的卫燃带。这主要是由于水煤浆的着火温度较高，为保证水煤浆的正常燃烧，锅炉炉膛温度一般须控制在650℃以上。如炉膛内水冷度太大，则启炉时大大延长了点火时间，点火中消耗的油、气量增多，增加了能耗。
(2)水煤浆的燃烧是平均粒径45—50um的煤颗粒在炉膛内的悬浮燃烧，尽管水煤浆中灰分含量很低，但燃料中大约90%的灰分要通过锅炉尾部排到炉外。飞灰量的增加会加大对流管束积灰，使传热热阻增加，排烟温度升高，锅炉热效率下降，故水煤浆锅炉设计时要重视对流管束的积灰现象，必须配备有可靠的吹灰装置。
(3)水煤浆的灰熔点一般为1250℃，为防止炉膛内结焦、结渣，锅炉炉膛最高温度通常控制在1 200℃以下。
(4)根据水煤浆锅炉的一些实践数据，水煤浆锅炉的炉膛热负荷应控制在543.4—836MJ/( m3h)范围为宜，故水煤浆锅炉在设计时，炉膛容积应比一般层燃燃煤锅炉大50%左右。
(5)水煤浆的燃烧在本质上同煤粉的燃烧相似，都是在炉膛空间内的悬浮燃烧，锅炉在设计时必须设置防爆装置。同时，为防止炉膛气爆事故，锅炉在点火前，必须先进行炉膛吹扫，以排除炉内可燃气体，吹扫风量为满负荷风量的25%一30%，吹扫时间不低于3分钟。程序控制中锅炉的联锁保护可参照《蒸汽锅炉安全技术监察规程》第166、167条的规定执行。
2小型水煤浆锅炉应用实例及存在的问题
我公司自2005年起就开始了水煤浆锅炉的研发工作，并在工程实践中得到了应用，取得了良好的效果。在所开发的系列新产品中，主要是2—6t/h的小型水煤浆锅炉，锅炉采用D型布置，右侧为燃烧室，左侧为对流受热面，燃烧器为国内大多数厂家采用的压力雾化式（如图1）。水煤浆由燃烧器的浆枪送人，在浆枪喷头内混入压缩空气，水煤浆经雾化喷人炉膛充分混合后进行悬浮燃烧。此系列锅炉自开发以来，已在国内多个城市运行。同时，根据用户反馈的实际运行状况，我们又对锅炉局部进行了多次完善与提高，使该系列产品的总体结构更趋合理。
总体而言，开发的系列小型水煤浆锅炉运行情况尚可，但由于小型水煤浆锅炉炉膛矮小，煤粉粒子燃烧停留时间短，会导致飞灰量增多。同时，针对不同地区的用户，因浆源的不同，制浆取用煤种的差异等，锅炉在运行中都会出现较严重的积灰、结焦现象。2007年我厂给山东某单位设计生产了2台20 t/h、1.25 MPa的水煤浆锅炉（如图2），燃烧器为压力雾化式。虽然炉膛容积、炉膛水冷度、二次风的布置等均满足理论要求，但该锅炉运行不到3个月就出现炉膛严重结焦、对流管束挂灰现象，后经对该锅炉进行多次整改，虽运行状况有了较大的改善，但炉膛结焦状况改变还不甚理想。水煤浆锅炉形成结焦、结渣的原因有很多，与炉型结构、燃烧方式、制浆煤种的选择、炉膛最高温度、炉膛水冷度、二次风的布置等多种因素有关。结合这2台20 t/h水煤浆锅炉的设计及整改运行经验发现，对于容量较大的锅炉，炉型的完善、控制锅炉运行参数等只能起到改良作用，选用合理的燃烧方式才是防止水煤浆锅炉结焦、结渣的主要因素，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
3.4.2烟风系统
来自鼓风机的冷风经过空气预热器加热后，分为一次风和二次风。一次风直接进入床层下的风箱中。二次风分为二路，一路进入左墙的点火风道，另一路进入左侧墙中下部的二次风喷口。二次风量占总风量的15%~25 010，各个风管上都有风门可进行调节。水煤浆燃烧产生的烟气依次经由密相区、稀相区、高温旋涡分离器、转折烟室、过热器、锅炉管束、省煤器、空气预热器、除尘器，再由引风机排人烟囱。
3.4.3本体受热面
炉膛分为流化床密相区和上部稀相区。为防止水煤浆粒化器将燃料喷到埋管上，炉膛密相区的前墙未布置埋管，埋管受热面只沿左、右墙垂直布置，由51 mm x5 mm的管子组成，埋管上加装有可靠的防磨措施。上部稀相区的两侧墙水冷壁也是由#51 mm x5 mm的管子组成，部分侧墙水冷壁管在稀相区上部交叉，构成旋涡分离器，侧墙水冷壁和构成旋涡分离器的管子交叉后汇集进入上集箱；炉膛前墙布置有水冷壁以保护前墙，管子规格为西51mm x3.5 mm，前墙回路与侧墙水冷壁回路构成并联的系统，经导汽管汇合进入上锅筒。为降低炉膛水冷度，除前墙受热面外，大部分炉膛及旋涡分离器受热面管子上都覆盖有耐火层，这主要是为保证启炉时容易点火，同时也能减少管子磨损。炉膛出口转折烟室采用U型结构，未布置受热面，这有利于水煤浆颗粒团的燃尽和灰的分离。另外，为保护过热器，过热器前布置有防渣管，防渣管由上下锅筒引出，管子规格为咖51 mm x5 mm。锅炉管束是由∮51 mm x3.5mm的管子组成，所有的管子均胀接于锅筒上，并用隔烟板将对流段分成前后两个烟道。
3.4.4过热器
过热器管束由材质为15CrMoG的∮38 mm×3.5 mm管子组成，两种介质的相互流动方式采用平行混合流，整体由出人口联箱和减温器吊起，固定在钢架上的支座上。下部设有多个检查门，以便检修、观察和除灰。
3.4.5尾部受热面
尾部竖井内布置有省煤器和空气预热器，省煤器分为三组串联布置，由∮32 mm x3 mm的螺旋鳍片管组成。省煤器下部为空气预热器，由咖51 mm×2 mm管子组成。
3.4.6流化床层与投料
锅炉床料采用细颗粒石英砂，为提高流化质量，采用“V”型布风板，并采用床下热烟气发生器点火装置。布风装置由布风板、柱体风帽、放料管、绝热层及风箱组成。水煤浆投料共布置有3只粒化器，其中2只主粒化器布置于炉膛前墙，另1只备用粒化器设置在炉膛顶部。
3.5 锅炉运行注意事项
为保证锅炉在调试和运行中的安全，在运行时应格外注意以下几点：
(1)水煤浆粒化器应根据燃烧随时调整，不可喷到埋管上。
(2)压火或停炉时必须保证床内燃料已燃尽，在持续通风至炉温600℃以下时才可以停风。
(3)粒化器即使断浆，也应持续通风，断浆同时必须立即用高压空气对粒化器管道进行吹扫，吹扫后关闭供浆球阀。在锅炉运行中，粒化器应持续通风。
(4)床温急剧升高或氧量急剧下降时，此时可能有埋管上挂的浆落入床内，应立即加大通风，停止供浆，直至床温恢复正常才可恢复供浆和正常床压。
4流化悬浮燃烧水煤浆锅炉主要技术优势
流化悬浮水煤浆锅炉的燃烧与压力雾化式燃烧锅炉有明显的不同，该系列水煤浆锅炉的主要技术优势有以下几点：
(1)实现了水煤浆的低温燃烧，解决了水煤浆悬浮燃烧带来的易于结焦、运行不稳定、安全性差的问题，同时抑制了热力型NO，的生成与排放；
(2)实现了着火燃烧后的水煤浆颗粒团的循环燃烧，具有很高的燃烧效率；
(3)利用石灰石与石英砂构成的床料，辅之低温燃烧技术实现了水煤浆燃烧过程中直接脱硫，脱硫系统简单、成本低；
(4)采用分离回输燃尽装置提高了石灰石的利用率，减少了床料的补充量，提高了燃烧效率；
(5)负荷调节特性好，可在30%—100%额定负荷范围内稳定运行，达到经济运行的效果；
(6)降低了对水煤浆品质的要求，拓宽了制浆的煤种范围，使制浆成本降低；
(7)省略了价格昂贵的燃烧器与易出故障的雾化浆枪，不需要复杂的高压风浆系统及过滤器等设备，系统更为简单可靠；
(8)节能环保，运行稳定、费用低，配套系统简洁可靠，操作简单，节省设备投资，运用范围广，适合各种参数的锅炉。
5、结论
2009年底，2台35 t/h、3.82 MPa的该型锅炉落户胜利油田，自安装调试完毕后，水煤浆流态化稳定，锅炉一直在安全稳定运行。到目前为止，该系列锅炉中另有10 t/h、20 t/h、75 t/h等产品已安装运行，用户普遍反应良好。水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧锅炉彻底解决了水煤浆悬浮燃烧过程中，尤其是在小空间燃烧室中易结焦、燃烧不稳定这一难题，实现了水煤浆的低温、高效洁净燃烧，是水煤浆燃烧技术领域的一次突破，对工业锅炉洁净煤技术的发展将产生深远的影响，具有巨大的市场潜力和经济与社会效益。
