水煤漿鍋爐技術(shù)論文(2)
水煤漿鍋爐技術(shù)論文
水煤漿鍋爐技術(shù)論文篇二
水煤漿鍋爐設(shè)備使用注意事項(xiàng)幾點(diǎn)思考
摘要：水煤漿作為一種新型煤基流體潔凈環(huán)保燃料，既保留了煤的燃燒特性，又具備類似重油的液態(tài)燃燒 應(yīng)用特點(diǎn)，是目前我國(guó)一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)的潔凈煤技術(shù)。研究分析了水煤漿鍋爐和水煤漿鍋爐設(shè)備，提出了。
關(guān)鍵詞：水煤漿 鍋爐設(shè)備 燃燒特點(diǎn) 注意事項(xiàng)
0 引言
能源是重要的戰(zhàn)略資源，是保障 經(jīng)濟(jì) 社會(huì)持續(xù)快速健康 發(fā)展 的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著世界能源資源的緊缺， 環(huán)境污染的加重，節(jié)能減排已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重大任務(wù)。水煤漿(CWM)是一種新型煤基流體潔凈環(huán)保燃料，既保留了煤的燃燒特性，又具備類似重油的液態(tài)燃燒應(yīng)用特點(diǎn)，是目前我國(guó)一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)的潔凈煤技術(shù)。水煤漿作為節(jié)約和替代石油以及潔凈煤利用的示范與推廣技術(shù)，對(duì)于發(fā)揮 中國(guó) 煤炭資源優(yōu)勢(shì)，既符合國(guó)情要求，又可保證能源安全，具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義[1，2]。本文主要探討了水煤漿鍋爐設(shè)備使用相關(guān)問(wèn)題。
1 水煤漿鍋爐預(yù)燃室
當(dāng)水煤漿進(jìn)入爐腔燃燒前，先在一個(gè)容積比較小的燃燒室內(nèi)被點(diǎn)燃，并形成火炬，然后穩(wěn)定的火焰直接噴入爐膛，繼續(xù)燃燒，直至燃盡，其優(yōu)點(diǎn)如下：由于預(yù)燃室是根據(jù)燃燒空氣動(dòng)力學(xué)穩(wěn)燃原理設(shè)計(jì)的，體積小，調(diào)節(jié)靈活，可以針對(duì)不同水煤漿的性能，建立合理的氣流結(jié)構(gòu)，使煤漿在其中完成水分的蒸發(fā)、揮發(fā)份析出、點(diǎn)燃以及穩(wěn)定燃燒;由于穩(wěn)燃性能優(yōu)越，水煤漿可在冷風(fēng)條件下起動(dòng)和穩(wěn)定燃燒?？珊?jiǎn)化設(shè)備和起動(dòng) 工作量，節(jié)省大量點(diǎn)火用油;當(dāng)鍋爐改裝為燃用水煤漿時(shí)，爐膛改造工作量小。
在眾多預(yù)燃室中，偏置射流預(yù)燃室有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。霧化了的水煤漿和空氣混合物以一定速度通過(guò)下偏置的一次風(fēng)管直射入內(nèi)壁襯有耐火材料燃燒室有限空間，由于它對(duì)周圍介質(zhì)的差吸，在預(yù)燃室上都出現(xiàn)一個(gè)很大的回流區(qū)。在一次風(fēng)口下側(cè)近底部處有一股起吹灰和控制燃燒作用的控制射流，它一方面增大了射流出口附近的湍流度，另一方面又對(duì)主射流起引射作用。使上半部的回流區(qū)更強(qiáng)大。形成一個(gè)穩(wěn)定的高溫?zé)嵩矗c(diǎn)燃煤漿顆粒。使之穩(wěn)定并強(qiáng)化燃燒.回流區(qū)的大小和位置以及吹灰效果，可通過(guò)調(diào)節(jié)一次風(fēng)主射流和控制射流來(lái)達(dá)到。
熱態(tài)試驗(yàn)表明，在預(yù)燃室內(nèi)，上半部溫度高，下半部溫度低。頭部溫度低， 尾部強(qiáng)度高。中心溫度明顯高于壁面附近溫度，這種溫度分布正是這種非對(duì)稱射流預(yù)燃室能強(qiáng)化燃燒，又能做到不結(jié)渣，積灰的原因所在。
對(duì)不同性質(zhì)的水煤漿，預(yù)燃室出口溫度1250~1350℃，爐膛火焰溫度1300~1400℃，火焰長(zhǎng)度約6米，燃燒效率96%~98%。
采用預(yù)燃室裝置燃燒水煤漿，對(duì)油爐改造是一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，它的燃燒 組織主要在預(yù)燃室內(nèi)部和爐膛結(jié)構(gòu)關(guān)系不很大，爐膛的作用僅是燃盡和冷卻熾熱煙氣，預(yù)燃室配置低壓噴嘴后在改造中小型油爐領(lǐng)域內(nèi)將有很大的天地。目前這種燃燒方式在北京印染廠多臺(tái)燃油，煤鍋爐上改裝采用。
2 水煤漿燃燒器
水煤漿鍋爐設(shè)計(jì)特色在于爐前供漿系統(tǒng)燃燒器和爐膛結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。爐前供漿系統(tǒng)良好工作的前提是要有合格的煤漿，取決于供漿廠的工藝和添加劑的慣合量，煤漿一旦發(fā)生沉淀，則是很難處理的。其二是漿泵和閥門(mén)的耐磨性，良好的漿泵壽命在2000小時(shí)以上。閥門(mén)過(guò)濾器易堵塞也是個(gè)問(wèn)題，這就需要有制訂切實(shí)可行的合理的操作規(guī)程。
水煤漿燃燒器又稱配風(fēng)器，是水煤漿燃燒的又一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備。理論研究表明：水煤漿著火熱的主要來(lái)源是依靠高溫?zé)煔獾膶?duì)流加熱，這就對(duì)燃燒配風(fēng)的組織以獲得使得煤漿霧炬能有效地得到加熱，成為水煤漿著火的關(guān)鍵。同時(shí)，合理的配風(fēng)是加強(qiáng)燃燒室內(nèi)湍動(dòng)度，提高水煤漿燃燒速度和燃燼度的關(guān)鍵。合理的配風(fēng)還將影響到污染物的排放，分段送風(fēng)可以控制NOx的生成和排放，同時(shí)合理的配風(fēng)還將增加燃燒經(jīng)濟(jì)性。
根據(jù)水煤漿燃燒特性，可采用水煤漿旋流燃燒器。旋流燃燒器是利用旋轉(zhuǎn)射流的特性設(shè)計(jì)而成的燃燒器，因?yàn)椴粌H旋流燃燒器有較大的噴嘴擴(kuò)張角，使射流較短，能在較短的爐室中完成燃燒過(guò)程，而且在強(qiáng)旋流的內(nèi)部形成一個(gè)回流區(qū)，滿足煤漿著火所需的回流煙氣量的要求旋轉(zhuǎn)射流不僅從射流外側(cè)卷吸周圍介質(zhì)，還從回流區(qū)中卷吸介質(zhì)，故它有較好的“抽氣"能力，使大量高溫?zé)煔饣亓鞯交鹁娓?，保證燃料順利著火和火焰穩(wěn)定燃燒。
旋流燃燒器的特性：①組織良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)，使煤漿氣流能夠及時(shí)著火。②燃燒運(yùn)行可靠，燃燒器不易燒壞、磨損，爐膛不發(fā)生滅火。③有較好的燃料適應(yīng)性和負(fù)荷的調(diào)節(jié)性。風(fēng)速和風(fēng)量能夠根據(jù)負(fù)荷和煤漿種類的變化而準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。④便于調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制。⑤能使噴霧霧化和爐膛合理配合。
旋流型燃燒器在 工業(yè) 鍋爐和窯爐上已廣泛應(yīng)用。我國(guó)在北京造紙一廠20t/h、60t/h及新建的35t/h鍋爐上以及廣西桂林鋼廠、山東萊蕪鋼廠等工業(yè)窯爐上應(yīng)用的燃燒器均為旋轉(zhuǎn)型燃燒器。我國(guó)在工業(yè)上應(yīng)用于20t/h鍋爐的旋流型然燒器屬于軸向可動(dòng)葉輪式。
其特點(diǎn)是一、二次風(fēng)分別進(jìn)風(fēng)，一次風(fēng)采用固定葉輪式穩(wěn)焰器，但可沿軸線前后移動(dòng)以便調(diào)節(jié)中心回流區(qū)和火陷位置，二次風(fēng)采用可調(diào)切向式葉片。燃燒器出口裝有耐火材料制成的旋口。試驗(yàn)表明水煤漿著火穩(wěn)定，無(wú)脫火現(xiàn)象，燃燒效率可達(dá)98%。
應(yīng)用于60t/h鍋爐的油一水煤漿兩用旋流燃燒器。其特點(diǎn)是分中心風(fēng)、一次風(fēng)、二次風(fēng)分別進(jìn)風(fēng)，便于在試驗(yàn)中加以調(diào)整，尋找最佳的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)來(lái)適應(yīng)油及水煤漿兩種燃料的著火和燃燒需要。二次風(fēng)選用軸向可動(dòng)葉輪，中心風(fēng)及一次風(fēng)采用固定葉輪，一次風(fēng)及二次風(fēng)裝有擴(kuò)口。
U型火焰與W型火焰一樣屬于頂燃爐，具有火焰行程長(zhǎng)、二次風(fēng)可分級(jí)送風(fēng)，爐出口速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)偏差小等特點(diǎn)，較適合于低揮發(fā)分煤粉及水煤漿的燃燒。早期采用小容量U型爐燒無(wú)煙煤比較多。60年代起，美國(guó)Forster Wheeler公司和法國(guó)Stun Indusrtil公司以及日本日立BW公司相繼把U型火焰發(fā)展為W型。目前，這種爐型已在國(guó)內(nèi)許多電廠得到應(yīng)用。我國(guó)新設(shè)計(jì)的35t/h水煤漿專用鍋?zhàn)o(hù)的輔助燃燒器屬于這一類型。 四角燃燒器燃燒方式很廣泛地 應(yīng)用于我國(guó)電站鍋爐，白楊河電站230t/h燃油鍋爐改造方案中選用的側(cè)二次風(fēng)布置的水煤漿燃燒器是四角燃燒方式。該燃燒器是我國(guó)“六五”、“七五”水煤漿攻關(guān)成果的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，燃燒器可以全燒水煤漿和全燒油或水煤漿和油混燒。燃燒器的結(jié)構(gòu)共分七層，依次自下而上是第一層為下二次風(fēng)噴口，第二、三、四層為側(cè)二次風(fēng)布置的水煤漿燃燒器，第四層也可用于燒油，第五、六層為油燃燒器，第五層也可以作為水煤漿燃燒時(shí)的上二次風(fēng)，第七層為三次風(fēng)噴口。在額定負(fù)荷下，燃燒水煤漿時(shí)停用第六層油燃燒器，燃油時(shí)投用第四、五、六層燃燒器。鍋爐進(jìn)行單角燃燒水煤漿的試驗(yàn)。試驗(yàn)表明：該燃燒器的改造設(shè)計(jì)能滿足水煤漿燃燒的要求，保證鍋爐的安全運(yùn)行。
3 燃用水煤漿鍋爐的特點(diǎn)
①可以泵送、裝卸、用罐貯存;流量可通過(guò)閥門(mén)控制：鍋爐房爐前燃料系統(tǒng)設(shè)備和燃油機(jī)組十分相似。②可以像油一樣霧化后燃燒，易著火，燃燒穩(wěn)定。保留了煤粉的燃燒特性。啟動(dòng)時(shí)間短，負(fù)荷變動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)(可在40%負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行)。燃燒效率一般為97%~99%。③約含30%水分，在常溫全封閉狀態(tài)下輸送不會(huì)爆炸、自燃，降低了貯存運(yùn)輸?shù)姆阑鹨?。④沒(méi)有煤炭在貯運(yùn)過(guò)程中的物料損失(約3%)，鍋爐現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有龐大且粉塵飛揚(yáng)的煤場(chǎng)、輸煤、制粉及干燥系統(tǒng)。 環(huán)境衛(wèi)生、噪音與燃油機(jī)組相似。⑤爐后除塵除渣設(shè)備及灰場(chǎng)容量比燃煤機(jī)組要小許多。灰場(chǎng)容量?jī)H為燃煤機(jī)組的1/4。灰場(chǎng)揚(yáng)塵對(duì)大氣造成的二次污染較小。⑥爐內(nèi)燃燒溫度比煤粉爐低100℃~200℃，NO排放相對(duì)較低。⑦在爐前煤漿中均勻加石灰水(約3%)，爐內(nèi)脫硫率約可達(dá)50%，一般比煤粉爐要高。燃油含硫量一般約為2%，也存在脫硫費(fèi)用昂貴的問(wèn)題。⑧由于燃用水煤漿機(jī)組燃料系統(tǒng)類似于燃油機(jī)組，運(yùn)行 管理、維護(hù)檢修簡(jiǎn)單，低灰水煤漿對(duì)受熱面的磨損大大低于燃煤鍋爐，減少了檢修 工作量，從而可減少人力和資金的投入。并且其安全可靠性還優(yōu)于燃油機(jī)組。⑨水煤漿在常溫下磨制，比燃煤機(jī)組在熱風(fēng)干燥過(guò)程中制粉散熱損失小。水煤漿燃燒率高達(dá)99%，即使剩5%左右的爐灰渣，其中的90%也是生產(chǎn)水泥的優(yōu)質(zhì)原料。
4 水煤漿鍋爐注意事項(xiàng)
4.1 水煤漿鍋爐必須有蓄熱室，為保證蓄熱室能盡快蓄熱升溫，一般都不設(shè)受熱面，但水煤漿正常燃燒后，又會(huì)因溫度太高而結(jié)焦，為了解決此矛盾，可在蓄熱室兩側(cè)墻增加冷卻風(fēng)管，并有風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)。根據(jù)蓄熱室的溫度情況增加或減少風(fēng)量，來(lái)調(diào)節(jié)蓄熱室兩側(cè)墻溫度避免結(jié)焦，同時(shí)，該風(fēng)還可起到擾流助燃作用，改善鍋爐燃燒工況，效果明顯。
4.2 控制一次風(fēng)和水煤漿的混合。顯然，一次風(fēng)若在水分蒸發(fā)階段結(jié)束之前過(guò)早和過(guò)量地與水煤漿混合會(huì)延長(zhǎng)蒸發(fā)階段的過(guò)程?？梢哉J(rèn)為，水煤漿蒸發(fā)階段不需要一次風(fēng)，一次風(fēng)應(yīng)盡可能在水分蒸發(fā)階段基本結(jié)束之時(shí)逐漸和水煤漿混合。
4.3 二次風(fēng)量宜分級(jí)加入。水煤漿一旦水分基本蒸發(fā)完畢，其燃燒過(guò)程本質(zhì)上屬于煤粉燃燒。但比同類煤種的煤粉燃燒難度大，大量的水分吸收了大量的汽化熱，使燃燒溫度降低100℃以上，加上煤漿結(jié)團(tuán)后顆粒增大，使燃燒過(guò)程延長(zhǎng)。此外，粗大的漿團(tuán)容易分離掉入爐底，使?fàn)t渣含炭量加大。所以，根據(jù)煤漿的特點(diǎn)，將二次風(fēng)分作底部風(fēng)、上部風(fēng)、中間風(fēng)、側(cè)邊風(fēng)等有選擇地送入爐內(nèi)是很有必要的。
4.4 水煤漿燃燒系統(tǒng)的應(yīng)用涉及到水煤漿來(lái)源、廠區(qū)儲(chǔ)存、水煤漿燃燒負(fù)荷設(shè)計(jì)、燃燒器及輔機(jī)參數(shù)的選擇等逐個(gè)環(huán)節(jié)，需要認(rèn)真分析、設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)補(bǔ)充燃燒水煤漿原有的排煙設(shè)備等進(jìn)行核算。
4.5 對(duì)水煤漿的出廠價(jià)格、運(yùn)輸價(jià)格和增加的發(fā)電量等因素做出合理的 經(jīng)濟(jì) 技術(shù)分析。確定合理的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行要求較高的電廠，水煤漿質(zhì)量的選擇至關(guān)重要。
4.6 水煤漿應(yīng)定期攪拌，攪拌的周期和時(shí)間需與供漿單位確認(rèn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮管道內(nèi)水煤漿的流動(dòng)，采用循環(huán)回路，避免管道內(nèi)沉積堵塞。
4.7 水煤漿燃燒器的設(shè)計(jì)要求較高，在選擇燃燒器時(shí)要充分考慮它的使用壽命、燃燒效果和燃燼等因素。
4.8 設(shè)備應(yīng)定期清洗和切換運(yùn)行，包括卸漿泵、過(guò)濾器、供漿泵及其相應(yīng)的連接管道。
4.9 管道閥門(mén)(包括儀表閥)全部采用球閥，增大流通面積。
5 結(jié)語(yǔ)
本文主要探討了水煤漿鍋爐設(shè)備相關(guān)知識(shí)，指出水煤漿含灰量低，有利于環(huán)境保護(hù)。應(yīng)當(dāng)指出，目前我國(guó)配制水煤漿一般都采用經(jīng)過(guò)洗選的優(yōu)質(zhì)煤，含灰量、含水量均低，燃燒特性較好， 以便能盡快解決油爐燒水煤漿的課題。
參考 文獻(xiàn) ：
[1]李毅，楊公訓(xùn)，高松.水煤漿鍋爐的 發(fā)展 及現(xiàn)狀[J].熱能動(dòng)力工程. 2007.22(6).
[2]成預(yù)林，季云金，徐永前.水煤漿鍋爐應(yīng)用與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 工業(yè) 鍋爐. 2008.(6).
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