电厂锅炉煤泥掺烧技术应用分析韩伟

电厂锅炉煤泥掺烧技术应用分析韩伟

韩伟

(国家电投宁夏能源铝业中卫热电有限公司宁夏中卫755000)

【摘要】：煤泥是煤矿经洗选工序之后所排出的固体废弃物，具有含水量高、粒度细以及粘度大等物理特性，遇到下雨或大风天气容易流失飞扬，不仅对环境造成较大破坏，同时也浪费了其中蕴含的煤矿资源。随着煤炭产量的逐年增加，大量煤矸石、煤泥的堆积，不仅污染环境，而且影响企业的正常生产。煤矸石煤泥本身含有一定的热值，随着对冲燃烧技术的逐渐成熟，利用煤矸石煤泥发电逐渐成为煤矸石煤泥综合利用的重要途径之一。

【关键词】：电厂锅炉；煤泥掺烧；影响；效果

引言

随着国家可持续发展战略的实施，煤炭等矿产资源的合理开发和综合利用已成重要课题，原来作为废弃物闲置堆放的煤泥的充分开发利用已刻不容缓。为解决洗煤泥的出路问题，相关企业与科研院所相继开展了煤泥燃烧技术的研究和试验工作，并都取得一定的成绩。

一、锅炉燃烧煤泥的方式

（1）选煤厂压滤车间生产出的煤泥通过电厂皮带输送机输送到煤泥仓中，煤泥从皮带输送机上落到料仓顶部的格栅从而进入料仓。滑架在仓底前后移动，覆盖整个仓底区域并将物料推入仓底的4个卸料开口，通过卸料螺旋物料进入小料斗，煤泥与水在小料斗下面的混合螺旋内混合，混合后的煤泥由混合螺旋送入泵中经煤泥泵、除杂装置、管道、喷枪进入炉膛密相区燃烧。

（2）煤泥掺烧煤矸石或原煤中一起进入炉膛燃烧主要将煤泥和煤矸石或中煤混合在一起送入锅炉进行燃烧，混合后的燃料的水分一般要求在8%以下，其最主要的问题是直接掺烧的煤泥量的比例较小。煤泥掺在煤矸石或原煤中一起进入炉膛燃烧的最大问题就是难以保证给煤系统的畅通，无法确保锅炉安全稳定运行。

（3）煤泥从炉顶自由落下在炉内燃烧在炉膛顶部自由落下煤泥在炉膛燃烧，仅适应于炉膛出口为负压的锅炉。该方式实现了煤泥输送过程全封闭、无污染，煤泥“不落地”地由选煤厂直接输送至锅炉，最大输送距离750m、最大输送高度70m。煤泥在管内不沉淀，管内长期存料后再次启动无困难。

（4）通过适当提高二级返料量,可以提高燃烧效率,同时有助于改善炉内物料平衡；随着炉内物料量的改变,必然影响炉内物料的浓度、传热系数,从而影响负荷发生变化。再通过改变一二次风比的方法来调整物料的浓度分布。在使用原煤或洗混煤时,控制在6∶4左右比较合适,负压控制在40～50Pa,烟气含氧量控制在3％～6％左右,并根据掺烧比例、煤质、二级返料量适当调整,以避免床温超温和影响负荷。在掺烧比例不同时,在确保锅炉参数合格情况下,负荷也有所不同。

二、煤泥掺烧对锅炉燃烧影响

1、对炉膛密相区床温的影响

锅炉密相区平均床温变化趋势可以看出，随着煤泥的掺烧，密相区平均床温整体呈下降趋势，大比例掺烧煤泥床温比烧原煤下降10℃左右。这是由于煤泥掺烧后，湿煤泥在密相区加热、干燥吸收炉膛温度，且煤泥颗粒破碎后细颗粒随一次风被带出密相区燃烧，使燃烧中心上移密相区燃烧份额减少，床温下降后对锅炉环保参数的调整非常有利。

2、对炉内温度分布的影响

煤泥掺烧后炉内温度分布更加均匀，炉膛下部温度较出口温度差值减小，有利于燃烧稳定和控制，避免局部热负荷高使受热面超温情况发生，气温变化更加平稳。随着煤泥比例的增加，炉膛中上部温度较炉膛下部和出口温度有所升高，说明在此部位有较多颗粒在此聚集燃烧，特别是升负荷过程中易造成屏式过热器超温，所以大比例掺烧煤泥升负荷期间应提前蓄床压，控制炉膛上部差压。

3、对引风机运行的影响

由于煤泥中水分含量较高，进入炉膛燃烧时，水分迅速汽化，在一定程度上增加了烟气总量，从而加大引风机的运行负荷，其电流也会相应增加。通过对实验研究，当床温控制在880℃左右时，未掺烧煤泥的引风机电流为190A，而煤泥掺烧量达到30%时，引风机的电流增长到205A，可以看出，引风机的电流随煤泥掺烧量呈线性关系。如果对冲燃烧锅炉要进行煤泥掺烧，那么在引风机选型上一定要预留相应的裕量。

4、对排烟温度的影响

煤泥的粒径通常较小，仅有0.2mm左右，其灰分含量相对较高，当煤泥投入锅炉炉膛之中后，炉膛整体的灰分将会大大增加。由于灰分中携带着较多热量，并且粘度较大，进入到烟道之后容易积灰，阻碍热量传递交换，从而致使排烟温度升高。随着煤泥掺烧比例的不断加大，锅炉排烟温度将会逐步上升，在吹灰频率保持一致的前提下，未投入掺烧煤泥的烟道温度与投入30%掺烧煤泥的烟道温度之间的温度相差5～10℃。排烟温度的不断上升使得烟气带走了大量热量，直接地降低了锅炉的燃烧效率。

5、对底渣飞灰含碳量的影响

煤泥的大量掺烧对炉底渣含碳量的影响很小，这是由于煤泥在密相区干燥加热破碎后只有部分煤泥参与密相区的燃烧，且密相区温度比较高使煤泥的燃烧较充分。飞灰含碳量略有升高且在1.2-1.8之间，说明旋风分离器分离效果较好，能捕捉大部分小颗粒保证物料的正常燃烧，降低飞灰含碳量。

6、对底渣含碳量的影响

当水分含量高的煤泥进入炉膛时，由于炉膛温度高达850℃以上，煤泥中的水分迅速被蒸发，煤泥团脱水后爆裂，并经历流化燃烧过程。随着煤泥掺烧比例的不断加重，部分煤泥团并未脱水爆裂参与燃烧，而是从冷渣器排出炉膛，因此使得底渣含碳量上升。当煤泥掺烧比例低于20%时，此时炉膛温度能够将煤泥脱水爆裂，底渣含碳量几乎不变。随着煤泥掺烧比例的不断升高，越来越多的煤泥来不及爆裂燃烧，便通过冷渣器排出，从而提升了底渣含碳量。

7、对锅炉效率的影响

随着煤泥比例的不断加大，锅炉效率不断降低。这是由于排烟量的增加，及尾部受热面积灰加剧导致排烟温度升高所致。我厂锅炉设计燃烧效率为90%，大比例掺烧煤泥后燃烧效率虽有所下降但仍高于原始设计值。

三、煤泥掺烧效果分析

入炉煤水分高，不但会降低炉膛温度，影响燃烧稳定性和热传导性，减少有效热的利用，而且会造成排烟损失增加（煤内水分会吸热变成水蒸气并随着烟气排除炉内，增加烟气量使得排烟热损失增大），降低锅炉热效率。

由于该系统燃料是直接从炉膛顶部给入的，煤泥给入点距离炉膛的烟气出口太近，当燃料进入炉膛后，从煤泥上脱落的碎屑将随着烟气直接进入旋风分离器。另外，在燃料热爆过程中，有大量的煤泥碎屑会随着烟气上升。由于煤泥本身粒径比较小，在炉膛内的一次停留时间不足，就会导致锅炉燃烧效率偏低，烟气中的飞灰含碳量升高，排放的灰渣很难被综合利用。

采用原煤或煤矸石掺烧煤泥的燃烧方案，其输送流程是：来煤通过原煤仓→中心给料机→给煤机，直接将其送至给煤口入炉，燃料很快在炉膛内被加热、燃烧。由于燃料从炉膛下部给入，所以，燃料在炉膛内的一次停留时间足够长，锅炉燃烧效率高，且掺烧比例不受影响。随着煤泥的产出量逐渐增高，煤泥掺烧比例也逐渐增高，单台机组掺烧从每小时几吨、十几吨已达到了几十吨。在300MW等级机组中最大掺烧比例已经达到60%以上。在完成中心给料机的改造后，锅炉在额定工况下均能保持较高的床温和燃烧效率，且床压波动比较小，锅炉运行平稳。

结语

综上所述，煤泥掺烧系统这种掺烧系统，对于电厂属于新项目、新课题，实践中整套系统的运行时经常出现摆臂和活塞不到位，液压系统出口摆臂、活塞处经常漏油，喷枪进退经常犯卡退不出来等问题。随着运行经验的积累，工艺技术水平的提高，这些问题都会陆续解决。

参考文献:

[1]王智才.关于煤粉炉掺烧煤泥项目常见问题分析及改进方法.黑龙江科技信息，2008（12）.

[2]徐景书.煤泥掺烧在HG220/9.8煤粉炉上的应用.陕西煤炭，2009（3）.