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410t/h循环流化床锅炉煤焦混烧热力性能试验研究
发布时间：2013-10-09 08:55 来源：未知
石油焦(petroleum coke)是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂解转化而成的产物。石油焦主要元素组成是碳，其余元素为氢、氧、氮、硫和金属等。石油焦中硫的含量决定了石油焦的最终用途。硫含量不大于2%的石油焦通常用于生产电极；一些硫含量在2%～3%之间的石油焦可与低硫煤混合，亦用于生产电极；硫含量在2%～5%之间的石油焦通常被认为是燃料级的石油焦。有研究表明，以年产85万t的水泥厂为例，燃用50%煤+50%石油焦比燃用纯煤每年可节省18.6%的燃料费，处理混合燃料所需的投资约一年就可以回收。然而，燃用高硫石油焦会生成大量的S02，造成严重的环境污染；此外，石油焦属准难燃燃料，着火温度高，燃尽时间长，增加了其作为燃料利用的难度。采用污染物排放水平低、燃烧效率高的循环流化床技术燃用石油焦是高硫石油焦燃烧利用的理想方式。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；⒛拘伎帕；怪频纳镏士帕Ｈ剂�，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
王文选等在实验室规模的循环流化床装置上进行了煤焦混烧的试验研究，认为燃烧纯焦难以组织合理的炉内温度场，煤焦比由1:1变为3:1时．炉内温度场趋于均匀。本文对额定蒸发量为410 t/h的超高压循环流化床锅炉燃用煤焦混合物进行了锅炉性能测试，整理得到了包括锅炉效率、运行参数、污染物排放在内的一系列规律性结果。本文的工作对我国燃用煤／石油焦混合燃料的循环流化床锅炉的设计和运行具有借鉴意义。
1、锅炉结构性能简介
1.1锅炉的主要参数
锅炉的主要性能设计参数如表1所示。
1.2锅炉的总体结构简介
该型锅炉是美国生产的第三代循环流化床锅炉，采用八面水冷耐火材料衬里的紧凑型旋风分离器，炉内布置膜式水冷壁，床底布风板上装有箭头形风帽。燃料分四路经称重式给煤机由前墙加入炉膛：破碎后的脱硫剂由石灰石粉仓经两级仓泵，采取气力输送方式分四路分别送至锅炉前、后墙；锅炉配两台风水联合冷渣器，炉渣中的细灰随冷渣风返回炉膛；空预器下灰斗和静电除尘器Nol电场捕集的飞灰采用气力输送方式由前墙送回炉内；锅炉旋风分离器出口的烟气依次经过装有末级过热器、一级过热器、省煤器和空气预热器的尾部竖井烟道和静电除尘器由烟囱排放。锅炉流程如图1所示。
2、燃料及脱硫剂分析
试验用燃料为烟煤和石油焦，燃料元素分析和工业分析数据见表2。表3和表4分别为试验用脱硫剂（石灰石）的成分特性和粒度分析。石灰石中Ca0粒径很细，主要集中在5～20um，中位粒径为14.13um;用氮吸附仪测得其比表面积为0.378m2/g。
3、锅炉热效率测定
锅炉效率采用美国机械工程师协会(ASME)锅炉性能试验规程推荐的能量平衡法进行测试计算。测试前，对冷渣器排渣量和石灰石给粉量分别进行了标定，结果如图2、图3所示。由图可知，石灰石给粉量和石灰石旋转阀转速基本呈线性关系；左、右两侧冷渣器排渣量和冷渣器旋转阀转速也基本呈线性关系。实际测试过程中，可通过记录其旋转阀转速来推算给粉量和排渣量。
在空气预热器出口烟道采取网格法用飞灰等速取样系统进行飞灰取样，取样系统流程如图4所示。该系统用真空泵从烟道中抽气，通过改变调节阀的开度控制浮子流量计的读数保证取样管口的抽气速度和锅炉尾部烟道中的烟气流速相等。粒径较大的飞灰经旋风子分离直接落至收尘器内，未被分离的细灰收集在后面的滤筒里，和收尘器内的飞灰混合后一起化验分析。Test0350XL型烟气分析仪用于在线分析空气预热器出口烟道内烟气中02、C02、S02、NO、N20、CO等6种烟气成分。额定负荷工况下锅炉热效率的测试结果见表5。
4、锅炉运行
4.1温度
由图5可见，以煤和石油焦混合物为燃料，炉内密相区温度分布均匀，最低为814.1℃，最高为876.7℃，平均温度为850.1℃。前墙温度比后墙低，因为燃料由前墙加入，在前墙未及充分燃烧，热量还未完全释放。03、04测点靠近二次风入口，故温度较测点01、02、05、06处为低。图6为该运行工况下平均床温、分离器入口温度、空预器出口烟温和排渣温度分别为850℃、860℃、140℃和110℃左右，随时间变化波动很小，说明燃用煤和石油焦混合物燃烧相当稳定，易于控制。
4.2汽水系统
由于锅炉运行温度稳定，锅炉的汽水流量也相对稳定，见图7。运行证明，燃用煤和石油焦混合物，燃料成分波动小，加料和排渣稳定，锅炉汽水参数的稳定性良好。
4,3污染物排放
尾部各烟气组分浓度随时间的变化如图8所示，02的浓度为2.5%—3%，保持在一个较低的水平，说明过量空气系数比较小，排烟损失也相对减小。CO排放浓度在(60～90)xl0-6之间，说明炉内的燃烧组织合理，状况稳定，燃料燃烧效率很高。NO的排放浓度在(50—90)xl04之间，较煤粉炉排放浓度低得多，这是因为循环流化床锅炉的运行温度低，热力型NO的形成速率很低．分级燃烧大大抑制了NO的生成。S02排放浓度也很低，在(150—450) xl0_6之间，在钙硫物质的量比为2.47时脱硫效率高达95%以上，说明在煤焦混烧循环流化床中加入合适钙硫物质的量比的石灰石可以将S02排放控制在一个较低的水平。但S02的排放浓度存在一定的波动，究其原因如下：①混合燃料的配比有波动，入炉燃料硫含量不稳定：②石灰石给料不稳定，在输送过程中出现架桥现象等。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
4.4灰渣含碳量
该锅炉的底渣含碳量为0.23%，飞灰含碳量为6.77%，维持在一个较低的水平上，碳转化率很高。锅炉运行过程中过量空气系数较低，碳转化率高是因为冷渣器装有细灰选择回吹室，可将底渣中较细的灰吹回炉膛重复燃烧；静电除尘器Nol电场装有飞灰再循环系统，将飞灰送回锅炉前墙燃烧。尾部飞灰回燃系统的成功运行为解决我国循环流化床锅炉飞灰含碳量较高问题提供了很好的借鉴意义。
5、结论
①循环流化床锅炉燃用煤焦混合物，在额定负荷下，锅炉热效率可达92.8%；
②以煤焦混合物为燃料，炉内密相区温度分布均匀；床温、分离器入口温度、空预器出口烟温和排渣温度等各温度稳定；
③燃用煤焦混合物，锅炉主蒸汽流量、给水流量、减温水流量稳定；
④燃用煤焦混合物，在钙硫物质的量比为2.47时，S02排放浓度在(150—450)xl0-6，脱硫效率达95%以上；CO、NO排放也维持在较低水平。
⑤以煤焦混合物为燃料，采用尾部飞灰再循环技术，锅炉飞灰含碳量可维持在较低水平。
