(7) 流化床燃烧工业锅炉技术
适合于燃用劣质煤、高硫煤和掺烧其它劣质燃料,燃料在炉膛内呈流化态燃烧,燃烧温度一般850~950℃,由于可以很方便的加入脱硫剂,SOx排放少,低温燃烧又使NOx排放大大降低,但是对尾部受热面的耐磨损性能要求很高,同时除尘设备要求较高。对于烟煤和褐煤等优质燃料并不是很有必要。但流化床燃烧工业锅炉的热效率比同容量层燃锅炉要高4~6个百分点。我国循环硫化床锅炉的技术经过了多年的试探,目前仍处于摸索的阶段,国内虽然已经有人解决了循环硫化床锅炉的关键的规律性问题,但也极少有人问津。目前我国已具备设计和生产130t/h以下循环流化床锅炉的能力,目前正在进行210t/h和420t/h循环流化床锅炉的国产化工业示范工作,希望锅炉制造厂能真正从技术进步的角度按规律办事,而不是人云亦云,仍然停留在试探摸索的阶段。使流化床清洁燃烧技术在实践中得到广泛的应用。
(8) 在役层燃机械化炉排工业锅炉改造技术
我国的工业锅炉燃烧设备以层燃为主,其中比例较大的正转链条炉排锅炉占60%左右。除此之外,还有往复炉排锅炉。近几年,由于集中供热方式的大幅度增长,小容量工业锅炉比例在下降。以单台容量6蒸吨以下的工业锅炉为例,1988年为当年销售量的70%,1994年为60%,1999则为50%。
链条锅炉的给煤是原煤、粗的块煤和细的粉煤和末煤混合在一起,给煤方式是依靠煤的重力自然下落,在煤仓里经溜煤管进入煤斗,由煤闸板控制煤层高度,从煤闸板下挤压进入链条炉排。由于目前供应的原煤中,细的粉煤和末煤所占的比例高达40%以上,使链条炉排燃烧的条件发生了很大的变化,如:
a. 煤层受到其自重和煤闸板的双重挤压得十分密实,煤层的透气性差,通风阻力比较大,送引风机的电耗高。
b. 由于给煤自然落下,在炉排上分布不均匀,造成煤层风量不均,因而燃烧不均衡,火床不均,局部出现“火口”,煤的燃烬度低;燃烧时局部缺氧,造成燃烧不完全,煤渣含碳量高
c. 由于粗煤细煤混在一起,炉排面上的粉煤和末煤极易漏到炉排下面,漏煤损失很大,同时由于上煤方式的问题,往往造成炉排两侧颗粒较大,漏风严重,而炉排中间则送风不足,炉膛过量空气系数过大。大量冷风进入炉膛,又降低了炉膛温度和排烟损失。
以上几点都是链条锅炉的给煤方式带来的问题,其结果是锅炉总的燃烧效果不好,锅炉效率低,出力不足,能耗大,排烟含尘量大。
针对链条炉排锅炉实际运行中存在的问题,结合煤炭工业对原煤加工不能满足按粒度供应洗选、筛分煤的现实,对在役的链条炉排锅炉应进行大规模的节能改造,改造时,应对改造的方案进行正确评估,改造后应该使层燃链条锅炉的热效率达到80%以上,才能满足目前形势的需要,因此,作者在此提出目前和将来链条炉排的改造新技术。
运行时,滚筒将煤疏松后滚落到筛分器上,筛分器为双层,大颗粒在上层未能
落下,沿斜面滚向远端直接落在炉排上,成为整个炉排煤层的基层;下落的中等颗粒的煤在筛分器的上层与下层之间落在大颗粒之上,形成中间层;小颗粒及秘煤直接落下,形成煤的最上层。这样形成的煤层空隙大,通风良好,而且均匀。煤层进入炉膛内,经预热、干馏,挥发分很快析出。由于煤翰在煤层的最上边,煤很容易被点燃,着火点前移,明显改善了整个沪膛的燃烧情况。由于通风良好,感烧均匀,火床面积增大,炉膛温度升高,提高了对高低负荷的适应性。
① 分层燃烧技术
分层燃烧在国内取得了很好的效果,分层燃烧实际上是中国国内科技人员针对目前国内工业锅炉燃烧原煤的情况下提出的一种改造技术。该技术实际上通过一个筛子将不同粒径的原煤分开,颗粒大的分布在炉排的底部,细煤粉煤则分布在大颗粒的上部,由于这样可以使得煤层分布均匀,减小布风阻力,同时可以减小漏煤损失。运行时,滚筒将煤疏松后滚落到筛分器上,筛分器为双层,大颗粒在上层未能落下,沿斜面滚向远端直接落在炉排上,成为整个炉排煤层的基层;下落的中等颗粒的煤在筛分器的上层与下层之间落在大颗粒之上,形成中间层;小颗粒及粉煤直接落下,形成煤的最上层。这样形成的煤层空隙大,通风良好,而且均匀。煤层进入炉膛内,经预热、干馏,挥发分很快析出。由于细煤粉在煤层的最上边,煤很容易被点燃,着火点前移,明显改善了整个炉膛的燃烧情况。由于通风良好,燃烧均匀,火床面积增大,炉膛温度升高,提高了对劣质煤和高低负荷的适应性。
已有的经验表明:采用分层给料之后,锅炉炉排上煤的燃尽程度大大上升,灰渣含碳量大大下降,显示了强劲的优越性,取得了非常客观的经济效益和社会效益。但是应该看到,目前大多数的分层装置,设计制造比较粗糙,增加分层装置后,燃烧工况不稳定,没有达到设计要求的工况。另外如果其它措施配合不好,将会造成炉膛内飞灰量增加,导致飞灰含碳量增加,锅炉冒黑烟,引起一系列问题。另外分层技术毕竟是一种治标不治本的过渡技术,没有从根本上改变块煤和粉煤混烧的条件,因此改造后一般不会使锅炉的效率超过80%,和未来的环保要求还有一定的差距。因此虽然目前分层技术已取得了长足的进步,应该继续在实践中再上一个新台阶。
② 层燃-煤粉复合燃烧技术
国外的层燃炉排燃烧方式具有相当高的热效率,一般都在85%以上,接近中等容量循环流化床锅炉的热效率。究其主要原因主要有以下几点:
首先锅炉层燃链条炉排锅炉一般都燃用按一定粒度供应的块煤,如根据链条炉排锅炉的实践,其最佳的粒度范围是6~25mm或6~30mm,波兰和英国等国对煤粒度的要求还要苛刻。其次目前在用层燃链条锅炉的机械不完全燃烧热损失普遍较大,其中灰渣含碳量和漏煤损失较大,有的运行不好的锅炉飞灰含碳量也很高,严重冒黑烟。在国外,例如英国设计要求机械不完全燃烧热损失不到5%,而实际运行中可控制在3%左右。我国工业锅炉设计推荐值为8~12%,实际运行时可达14~25%。仅此一项,实际运行时热损失就比国外高5~15个百分点。第三,国外锅炉运行管理的水平比较高。
由此观之,不同的燃烧方式需要不同的煤种,或者说,针对不同形式的煤种,应该选用与之相匹配的燃烧方式,基于这种理念,考虑到我国目前煤炭工业的现状,国家不可能在短期内改善机械化层燃锅炉的煤种供应条件,要实现不同方式的燃烧,比较现实的办法是采用层燃-煤粉复合燃烧技术,这种技术在炉前设置煤粒度筛分装置,符合一定条件的块煤传至链条炉进行有效的层状燃烧,细小的粉煤和末煤进入风扇式磨煤机,采用直吹式制粉系统,煤粉通过一次风粉管道输至炉墙两侧的旋流喷燃器中进行煤粉燃烧。链条炉排锅炉加喷煤粉后形成复合燃烧方式,这种方法针使链条炉排锅炉对煤种适应性提高,这种改造方式不改变锅炉炉型的结构,锅炉本体基本不动,在保持链条炉层状燃烧的基础上,增加了煤粉悬浮燃饶、采用小型风扇磨煤机直吹式制粉系统,利用高温烟气作干燥剂,炉排层燃燃烧和煤粉燃烧在燃烧过程中彼此互为利用,扬长避短,提高了锅炉的容积热负荷和锅炉的理论燃烧温度,强化的煤粉旋流燃烧对层燃煤块起到干燥、引燃、燃尽的作用。这种燃烧烧方式,既具有安全、高效、负荷适应性强的燃烧特点,又具有较理想的煤种适应性,不仅能燃用优质煤,而且也能经济地燃用高水分高灰分的各种劣质烟煤,褐煤以及挥发分很低的贫煤,无烟煤、是保证链条炉排锅炉在不同煤质条件下正常着火和燃烧的有效途径。当然也可以考虑其他形式的复合燃烧技术。
③ 机械化层燃炉排锅炉的循环流化床改造技术
循环流化床燃烧技术的优点是比较明显的,燃料适应性广,锅炉热效率高,目前我国自行设计生产的循环流化床工业锅炉的热效率一般可达85%以上。除此之外,其低温燃烧添加石灰石除硫效果好,符合环保要求。是一种很有发展前途的清洁燃烧技术。将10t/h以上的在役机械化层燃炉排锅炉改造成循环流化床燃烧锅炉是今后十年比较有竞争力的改造方式,虽然成本有所增加,但热效率和脱硫效率有很大增加,将会产生十分明显的经济和社会效益。应该大力推广这种改造技术。
责任编辑:JJSKT
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