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水煤浆关键技术

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发表时间:2017-12-26 21:07

水煤浆是一种新型的洁净液体燃料,它含煤的质量分数为69%,含水的质量分数为30%,化学添加剂的质量分数为1%。制备水煤浆所运用的原料煤通常都是洗精煤,低位发热量应在28 MJ/kg以上,洗精煤的灰分、硫分要比原煤中的灰分、硫分低得多,水煤浆中的灰分(质量分数)为6%~8%,硫分(质量分数)为0.2%~0.4%。
   1.2水煤浆的储运  
   用管道或汽车将中转站水煤浆运抵电厂厂区储浆罐。水煤浆从储浆罐被输浆曲杆泵送至锅炉附近的搅拌桶,搅拌桶的水煤浆经供浆泵、水煤浆过滤器和水煤浆加热器后,由水煤浆浆枪喷入炉内燃烧。供浆曲杆泵采用变频控制,以调节浆枪前的浆压,适应锅炉负荷的变化。炉前用的水煤浆经搅拌桶、曲杆泵、过滤器、加热器的供浆系统送至水煤浆浆枪。由于水煤浆在60 ℃左右时雾化质量较佳,因此在喷入炉膛内之前水煤浆必须加热。?
   1.3燃烧水煤浆的技术要求  
   锅炉改烧水煤浆后燃烧稳定性应良好,在保证喷嘴前雾化用蒸汽压力稳定的同时,锅炉负荷调节性能也应良好,负荷在40%以上范围变化时应能稳定燃烧。为此,在低负荷时采用逐步投水煤浆浆枪的运行方式,50%负荷以上可全烧水煤浆,并通过供浆泵变频调节喷嘴前水煤浆压力以适应负荷?变化。
   在水煤浆燃烧技术中,水煤浆的喷嘴雾化是关键技术。喷嘴雾化性能的好坏将直接影响水煤浆能否顺利着火和稳定燃烧,影响水煤浆燃烧的效率。由于水煤浆中水的质量分数为30%,水分蒸发需要吸收大量的热,燃烧器的设计必须提供更多的着火热,而且水煤浆雾炬出口以音速的速度喷出,以较快的速度衰减,必须保证在几毫秒时间内着火,否则很难组织它的燃烧过程。在保证着火过程的同时,必须保证后面的混合,以达到良好的燃尽率,还应考虑火焰不冲墙,以防炉内结垢。建议采用浙江大学开发的撞击式多级雾化水煤浆喷嘴,此种喷嘴具有高粘度流体良好雾化性能以及具有良好的耐磨损和防堵性能,汽耗量也较少。锅炉改烧水煤浆后,浆枪设计容量为3 t/h,浆压为1,17 MPa,雾化汽压为1.15 MPa;,浆枪的设计容量为2.8 t/h,容量范围为1.8~3.3 t/h,浆压为1.1 MPa, 雾化蒸汽压力为1~1.2MPa?(≥300 ℃)。?
2燃油锅炉改烧水煤浆工程中的关键技术?
2.1根据负荷要求对锅炉本体进行改造,    燃油锅炉改烧水煤浆涉及锅炉本体的改造,主要有水冷壁、燃烧器、炉底结构、炉膛受热面以及炉后对流受热面、空气预热器等的改造。?
2.1.1锅炉本体的改造
   锅炉原设计为160t/h燃油锅炉(苏制),相应的热负荷值大于燃煤锅炉的值。因此改烧水煤浆后,由于水煤浆在炉内燃烧过程中,由于水分蒸发吸收大量的热能,推迟了水煤浆的着火过程,与原烧油相比,火焰最高温度的位置后移,火炬的长度延长,火焰的平均温度比燃油时低200 ℃左右,炉膛温度分布及传热特性将发生变化,使炉膛出口烟气温度升高,炉膛过热器及尾部受热面的吸热量将重新分配。对于燃油锅炉的炉膛容积不能满足水煤浆在炉内燃尽所需的时间,也不能满足在炉内换热的要求。因而原燃油锅炉燃用水煤浆,要满足其燃烧的要求,只有两个途径:一是降低负荷,一般只能达到额定负荷的70%~80%;另一个途径就是将炉膛扩容。要对炉膛扩容,考虑到锅炉由六根钢柱组成的框架来支承,锅炉整个框架结构不能向两侧墙扩展,因而只能前后墙向外扩展,同时考虑到燃烧器的布置,冷灰斗布置以及出渣装置的布置,整个锅炉本体的改造具有很大的难度,炉内受热面往上移受到桁架梁不好移动的限制,往下移又受到冷灰斗布置在0 m标高以下以及地基不能下挖的限制,最后初步确定了水冷壁前墙自上而下向前移2. 000 mm,将原平炉底改为50 ℃倾角的冷灰斗,在燃烧器标高区域增设X m2的卫燃带。?
若锅炉本体不作大的改动,则锅炉出力下降,维持不了烧油时的额定出力。为此,在保证70-80%额定负荷的情况下,考虑到改烧水煤浆后涉及到的关键技术问题,以尽量减少改动工作量来进行改造项目的设计,最后达到最佳经济效益。在此种情况下,锅炉本体的改造包括了炉膛结构的改动,前后墙水冷壁各向外拉出X m,并与两侧墙构成四角大切角结构。此外,为有利于水煤浆的着火,在水煤浆燃烧器标高区段的周围增设卫燃带,卫燃带部分的水冷壁改为销钉管,卫燃带面积为X m2, 卫燃带中心墙高在燃烧器第二层水煤浆喷嘴中心,平面位置设在四个角置燃烧器的两侧。因水煤浆含有一定量的灰渣,原燃油平底炉改为标准的煤粉炉冷灰斗结构。此外,在水冷壁某些位置新增加一定数量的着火孔、吹灰孔、打焦孔、燃烧器开孔、测量孔等。
2.1.2?
2.1.3茂名热电厂3号锅炉本体的改造
2.2.1锅炉燃烧器的改造
   锅炉改造后,更换为水煤浆、油两用燃烧器四角布置。燃烧器布置在四角上,采用均等配风形式,新燃烧器共分5层,依次自上而下为上二次风喷嘴、三层水煤浆和油两用喷嘴(布置有侧二次风)、下二次风喷口。水煤浆喷嘴采用撞击式多级蒸汽雾化喷嘴,将现有的平炉底改为为标准的煤粉炉冷灰斗结构。增加相应的打焦孔、火检孔、看火孔等,同时在燃烧器区域增加X m2的卫燃带。。?
2.2.2
   锅炉改造,原过热器受热面是否变动,减温器是否变动。要通过热力计算确定,由于改烧水煤浆后,炉膛内的吸热量减少,炉膛出口烟温升高,原燃油设计的炉膛出口烟温为X℃,改烧水煤浆后的炉膛出口烟温要比燃油高20—30℃,而且燃用水煤浆后的烟气量比燃油时增加10%左右,因而过热器的吸热量会增加。为此,需要调整过热器的受热面积,经计算减温水量是否足够,是否需作改动。?
2.3.2省煤器和空气预热器的改造
原锅炉省煤器和空气预热器需要改造,尽管制备水煤浆所选用的原料煤通常都是洗精煤,洗精煤灰分、硫分比原煤中的灰分、硫分低很多,但灰分?(质量分数)?仍有6%~8%。因此,为了减少磨损,锅炉改造时,在省煤器入口直管和每个弯头迎风面均设置防磨盖板。
以提高上组空气预热器热风温度。为了减少排烟损失和提高热风温度,在上下两组省煤器排烟温度控制在150 ℃左右。因此原省煤器和空气预热器的布置形式已不适用。?
2.3.3吹灰、除尘、出渣系统
   改烧水煤浆后为防止受热面积灰,炉膛、过热器、省煤器和空气预热器均增设吹灰装置。
   从燃油改烧水煤浆,必须增加静电除尘器,茂名热电厂1号、2号锅炉和汕头万丰热电锅炉采用单室三电场静电除尘器,可以满足环保要求。由于除尘器不允许长期燃油运行,所以在改造中增加了旁路烟道,当锅炉燃油时,烟气经旁路排入烟囱。
    燃油锅炉改烧水煤浆,尽管灰分很低,但相对燃油锅炉还是较多,所以除考虑增加除尘装置以外,还须考虑增加出渣系统,但因出渣量不大,宜尽量简单。锅炉改造在炉膛底部加装一条定期水力排渣槽,灰渣通过排渣槽排入渣沟。。?
3改烧水煤浆发电的经济分析和环保分析?
3.1改烧水煤浆发电的经济效益分析    ??
   燃油锅炉改烧水煤浆锅炉热效率90%,锅炉燃烧效率99% ,燃油锅炉改烧水煤浆,锅炉炉改造工程投资费用预算约2000万元;根据锅炉改造工程投资费用和水煤浆相对燃油的价格节省份额,考虑到厂用电增加的费用,检修维护费和人员工资增加的费用,综合起来,每台锅炉改造投资回收期不到1年。