浅谈循环流化床锅炉掺烧煤泥运行

汤维波

摘 要：煤泥是煤炭洗选过程中的副产品，在循环流化床锅炉中掺烧煤泥可以实现变废为宝，实现节能环保。本文分析了掺烧煤泥对循环流化床锅炉的影响，并总结掺烧煤泥的几种方式，分析了各自的优劣势，以及掺烧煤泥后对循环流化床锅炉运行的影响。

关键词：循环流化床锅炉；煤泥；

黄陵煤矸石热电有限公司，循环流化床锅炉燃烧的是黄陵1#、2#煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中排出的含炭岩石，是煤矿建设、生产过程中的副产物，一般占原煤产量的15%～20%。煤泥是煤炭洗选过程中的一种排放物。其中所含的颗粒很细（通常在0.5mm 以下），具有高水分、高粘性、高持水性。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，随着循环流化床技术的逐渐成熟，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。黄陵煤矸石热电有限公司，循环流化床锅炉设计煤种为中煤和煤矸石，现为了节省中煤，充分利用煤泥、煤矸石燃烧。

一、目前循环流化床锅炉燃烧煤泥的方式主要有以下几种：

（1）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。

（2）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。该方案主要通过煤泥泵和输送管道实现煤泥的输送和燃烧，煤泥掺烧比例很高，可达90%左右。这种方式由膏浆制备机、上料刮板机、分配刮板机、保浆缓冲仓、膏体泵以及煤泥输送管道等设备，将高浓度原生煤泥，输送至炉内进行燃烧。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（理论值为200m）。煤泥在管内不沉淀，管内长期存料后再次启动无困难。

（3）煤泥从炉膛中下部泵压打入炉内燃烧利用辅助液压泵将煤泥加压，经过煤泥输送管路，然后通过特殊设计的煤泥喷枪使煤泥以雾化状态从炉膛中下部打入炉内燃烧。此种方式煤泥掺烧比例很高，实际应用中已达70%左右。煤泥喷枪一般布置在距布风板上约1～3m 处，煤泥雾化主要靠高压空气，同时保证喷枪的工作安全。煤泥喷枪以及炉前煤泥管路均有水冲洗设施，以防止煤泥停运时管道堵塞。

对于中小型的循环流化床锅炉，可以选择煤泥从炉顶自由落下在炉内燃烧的方式进行设计或旧锅炉改造。对于大型循环流化床锅炉掺烧煤泥，宜选用煤泥从炉膛中下部打入炉内燃烧的方式，由于采用煤泥喷枪，所以要解决选煤厂的废物处理问题，保证煤泥干净，不能混入纤维等杂物，否则很容易堵塞喷枪，影响锅炉的稳定运行。

二、 掺烧煤泥后对循环流化床锅炉运行的影响：

循环流化床（CFB）是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧器。循环流化床锅炉燃用的中煤热值可低至3012kJ/kg-1，燃料的水分可高至50%，灰分可高至76%，硫分可高至7% 。同时，它还可以燃用木屑、蔗渣及其他可燃物。在燃料适应性方面循环流化床锅炉具有其它类型锅炉所无法比拟的优势。同时它还具有燃烧效率高、环保性能突出等特点，使得其成为燃用煤泥和煤矸石主要燃烧方式。

掺烧煤泥后对循环流化床锅炉运行的影响：

（1）对床温的影响。由于煤泥中水分较大，加之燃用的煤质较差，煤泥入炉后，先吸热后放热，造成床温较大的变化，调整不及时可能造成炉床结焦。投入量过大时，床温波动显著，短期甚至将下降100℃左右，影响了密相区的燃烧份额，不利于煤泥着火和燃烬。

（2）煤泥水正常的pH 值范围为7.0～8.5，当煤泥燃烧时，可参与燃烧脱硫，并据有关试验结果表明，煤泥燃烧时NOx 的排放比煤粉低，降低幅度可达25%～40%，可实现低污染燃烧。

（3）燃用煤泥将会帶入更多的灰分。灰分对炉膛传热的影响一方面使得炉膛内的辐射增加，这将会使炉膛出口烟温降低；另一方面，灰分的增加，又会使水冷壁表面的灰垢层加厚，使水冷壁吸热量减少，这又会使炉膛出口烟温升高，锅炉效率下降。

（4）对尾部烟道的影响。由于煤泥具有团聚性，煤泥中的可燃物在炉膛空间中燃尽率下降，将会随烟气进入烟道，会造成尾部再燃烧，损害省煤器和空预器，同时也降低了锅炉效率。

（5）对除尘器的影响。煤泥燃烧较原煤烟尘浓度大、粉尘细、含湿量高，烟尘量大、烟速高，烟尘特性将发生变化，可能使电除尘器的除尘效率下降。

实现煤泥和煤矸石同炉混烧需要解决的主要问题有：①煤泥团的凝聚造成流化床流化不良，不能稳定燃烧。煤泥团在燃烧过程中凝聚成团、在流化床底部不断积累并破坏流化床底部的流化质量，使流化死区逐渐由底部向上扩张到整个床层，导致整个流化床无法稳定的连续运行。②煤泥的扬析造成燃烧的不充分，热损失增大。

3 结论

我厂循环流化床锅炉属于小中型循环流化床锅炉，宜选用煤泥从炉膛顶部打入炉内燃烧的方式。不能求得最优化解的限制因子为煤泥的全水太大，远远高于锅炉的全水约束条件，致使不能求得满足约束条件的最优解。经过几年的运行经验，已总结出能使脱硫脱硝参数、锅炉热损失等数据在最小损失范围的最佳煤泥配比运行方案。为公司降本增效，利润最大化做出来最大贡献！endprint