煤泥循环流化床锅炉设计中的问题及对策

杨守义杨超

（1.济南市特种设备检验研究院，山东济南 250014；2.济南热力有限公司，山东济南 250014）

煤泥循环流化床锅炉设计中的问题及对策

杨守义1杨超2

（1.济南市特种设备检验研究院，山东济南 250014；2.济南热力有限公司，山东济南 250014）

对于煤泥来说，它水份高，粘性大，难于装卸以及运输，并且导致二次污染的可能性比较大，能否合理的利用这些废弃物非常重要。本文分析煤泥的特点，结合循环流化床技术的特性，指出纯烧煤泥存在的问题和循环流化床锅炉的解决对策。实践证明用循环流化床锅炉燃烧煤泥是合理可行的。

煤泥 循环流化床 循环流化床锅炉

1 煤泥的特点及现状

对于煤泥来说，它是在进行洗选煤炭的时候予以分离的煤炭细颗粒并且高水分、含有杂质的排放物质，它有着15000~19000kJ/kg的固态发热量，它的颗粒非常细（一般来说都不大于0.5mm），高粘性，高水分以及高持水性是其整体性状，转运不容易进行。因为处理和利用它们存在难度，很多时候它们被填入废弃矿井中或者堆放。因为国家紧缩土地政策，增加运输费用以及降耗节能意识方面的增强，能否做到合理利用这些废弃物，从而使得真正的变废为宝得以实现；目前得到了能源专家、煤矿企业以及相关企业的高度关注。安全经济性、环保节能性以及技术的可行性是这种转变得以实现的关键因素。对于循环流化床锅炉来说，因为它具备燃烧效率高，燃料适应性广，脱硫脱氮高效，灰渣易利用以及燃料处理系统简单等诸多优点，因此对于以上要求可以予以满足。

2 煤泥燃烧存在问题

大规模燃用煤泥以及燃烧好煤泥存在的问题如下：首先是凝聚结团容易，合理的燃烧难以组织。其次是煤泥流动性不强，粘性大、难于装卸以及运输，并且造成二次污染的可能性比较大。再次是颗料细，灰份大，要求粒度更细以及飞灰量更大的情况下旋风分离器都能做到捕集的。最后是高水分，床温难以维持，这对于煤泥着火以及燃烬非常不利。

3 技术结构对策

3.1 采用了异重流化床技术和合理布置二次风

所谓的异重流化床指的是流化床系统，它是由在密度方面差异较大的不同颗粒构成的，床内颗粒密度决定床内颗粒沿高度的分布，颗粒如果密度大的话趋向于床层下部；而如果颗粒密度小的话趋向于床层上部，虽然有的时候它的粒度比密度大的颗粒大的多。对异重流化床的这个特点予以利用，能够使得煤泥大凝聚团不至于沉积在流化床内、从而对流化质量在流化床底部产生影响，对于流化死区来说，它逐渐实现通过底部向上到床层整个的扩展、从而使得流化床整个的稳定、连续运行可以保证。相关研究显示，做到对大密度的床料的合理选择，比如：石英砂以及煤矸石或等，煤泥稳定燃烧的异重流化床系统能够得到床料以及煤泥凝聚团所形成的满足，从而结团燃烧工艺以及高位给料能够得以顺利实现。为在炉膛内达到煤泥颗粒尽可能燃尽的目的，对二次风合理进行布置，炉内物料的扰动因此而增强。对于二次风来说，它能够占到50%的总空气量，通过喷嘴21个然后进到炉膛里面，喷嘴布置上、中，下三层，其目的在于便于控制炉温以及燃烧，在较高流化风速下进行整个燃烧，控制炉温在900℃左右。

3.2 特殊可靠的煤泥输送系统

该炉采用煤泥管道输送系统以及研制开发的MNS柱塞泵，使用寿命长、结构简单以及性能可靠，不但使得固体析出、沉淀、结块、起拱以及空气穿孔得到有效预防，而且输送系统出口压力高（0-24MPa）、输送距离远（0-1000m）以及输送流量大（0-60m3/h）。系统进行输送的时候，远程控制以及无级调节得以实现，布置管路非常灵活，不会对环境导致污染。对于系统来说，它先除去洗煤厂的浮选尾煤杂质，接着通过压滤机进行压滤，制成小于30%水分的滤饼，按顺序送到煤泥仓、预压螺旋、双柱塞泵、管道、喷枪以及锅炉。

3.3 带水冷料腿的蜗壳旋风分离器

平常的切向进口旋风分离器，在用来分离0.5mm以下的小粒径煤泥颗粒的时候并不适合。原因在于它的进口通道加速物料颗粒不利以及流场不均匀，造成循环物料捕集的太少以及分离器分离的效率不高，切割粒径d99比200微米要大，d50比80微米要大上。对于蜗壳旋风分离器来说，它改进后对等通道截面加以利用。如果进入旋风分离器，流场想要均匀的话对于烟气以及它所夹带的物料来说可以得到，从而最大程度的提高了旋风分离器分离方面的性能，对于捕集的飞灰来说，在粒度方面变细、循环方面的物料增多，含碳量下降、d99为80微米以下的切割粒径，d50仅为20微米以下，所以可以使得尾部复燃以及磨损尾部受热面得到非常好的减轻。因为煤灰具有很大的粘性，比较容易导致堵塞分离器的回料腿，造成物料循环方面不畅，因此，加水冷料腿的高效蜗壳旋风分离器为煤泥锅炉所采用。在返料器的地方，配有专门的从一次风机引入低压头高风量的送料风以及高压头低风量的返料松动风，从而使得返料以及送料能够畅通无阻。

3.4 没有埋管，采用高位给料，高卫燃带

对于埋管来说，它使用费用高，热惰性大、易磨损。对于该纯烧煤泥的锅炉来说，传统煤泥锅炉中大量埋管在它当中去掉了。因为煤泥的水分高，高位给料利用特制煤泥喷枪来实现，使得在下降过程中，不断蒸发、挥发以及不断析出煤泥水分，对于颗粒来说，爆燃分裂不断，使它达到燃烧要求正常的粒度。给煤机在炉膛浓相区送入煤矸石或石英砂作为底料，但是粒度一定要达标，从而使得这个区域物料浓度足够，使得煤泥的正常以及完全燃烧得到保证。为了使流化床的温度得到保持以及底料对水冷壁的磨损得以减少，对于锅炉来说，对高卫燃带在内壁敷设的相应措施予以采用。

4 结语

该炉已成功运行近十年多，用户因此获得了非常好的社会效益以及经济效益。它不但使得资源浪费得以减少，环境污染以及土地占用多的问题得到解决；同时使得煤泥燃烧以及大量、大规模燃用煤泥问题变得不再困难，所以，在当前环保问题得到足够重视的形势下，该炉具有很大的推广价值。该技术已经开发出系列纯烧或掺烧的煤泥CFB锅炉，容量从35t/h到650t/h，产品遍布全国各地并出口到东南亚，产生了巨大的社会效益和经济效益。并且通过煤泥燃烧技术，还派生开发出了掺烧造纸污泥和城市污泥的CFB锅炉。

［1］岑可法，等.循环流化床锅炉的理论方面设计以及运行［M］.北京：中国电力出版社，1998.

杨守义（1966—），男，山东济南人，本科，高级工程师，研究方向：煤泥循环流化床锅炉设计中的问题及对策。