循环流化床锅炉飞灰含碳量高的原因分析及措施.doc

循环流化床锅炉飞灰含碳量高的原因分析及措施科技情报开发与经济SCITECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY2008年第l8卷第34期文章编号:10056033(2008)340221-03收稿日期:200810-08循环流化床锅炉飞灰含碳量高的原因分析及措施张英文(山西省电力勘测设计院,山西太原,030001)摘要:对循环流化床锅炉存在的飞灰含碳量偏高的问题,从运行中的床压,氧量,给煤粒度,飞灰粒度,炉膛高度,炉膛截面积,细颗粒在炉内停留时间等多方面进行了综合分析,找出了飞灰含碳量偏高的根本原因,提出了降低飞灰含碳量的措施.关键词:循环流化床锅炉;飞灰;含碳量;综合治理中图分类号:TK229.6+6文献标识码:A由于循环流化床(CFB)机组具有对燃料适应性好,燃烧效率高,环境友好及灰渣利用率高等优点,近几年来在我国得到了极其快速的发展.但是与煤粉锅炉相比,循环流化床锅炉的飞灰含碳量比较高,有些锅炉的飞灰含碳量高达2o%40%,机械不完全的损失较大,锅炉的效率较低,据估算,CFB锅炉飞灰含碳量每降低3%,锅炉效率约提高l%.飞灰含碳量高不仅会影响锅炉效率,还制约飞灰的再利用和增加处理飞灰的费用,污染环境.因此研究和探讨飞灰含碳量偏高的原因,对提高锅炉效率,降低发电煤耗,节约能源具有不可忽视的作用.1飞灰可燃物高的原因分析1.1煤质及给煤粒径循环流化床锅炉飞灰中颗粒的主要来源有:一是燃煤颗粒燃烧过程的破碎和磨损形成的.它与煤种的挥发分和灰分的含量有关,是煤种的特性决定的;二是给煤巾细颗粒带人锅炉的,与原煤的破碎设备有关.一般来讲,燃JI=j挥发分比较高的煤种,其飞灰含碳量较低;燃JI_j无烟煤等挥发分比较高的煤种飞灰含碳量较高,并且相差很大.燃煤煤质的变化对流化床锅炉的燃烧及运行参数控制有很大影响,特别是运行中的流化床,当煤质变化时,床温,床压将出现大幅波动,虽然可以通过调整配风进行调整,但燃烧工况的恶化必然导致飞灰可燃物的增加.根据相关资料显示,燃用无烟煤的锅炉,飞灰含碳量高;而燃用褐煤的锅炉飞灰含碳量较低.对于挥发分含量较高,结构比较松散的烟煤,褐煤和油页岩等燃料,燃烧速率较高,飞灰可燃物较小;对于挥发分含量低,结构密实的无烟煤,石煤等,相同条件下飞灰可燃物要高出很多.炭颗粒的燃尽时间随粒径的增大而延长.而相同床温和粒径下.炭粒径越小,燃尽所朋的时间就越短.在循环流化床锅炉设计中,煤粒一次通过燃烧室的停留时间一般选定为5s6s_1,燃烧温度为850950.从资料可以看出,在950的床温下,只有小于8Otxm以下的粒径可经炉膛一次燃尽_,但目前国内分离器效率d能达到80Ixm还是很困难的.也就是说大于80Ixm小于分离器d粒径的粒子在未燃尽的情况下一次性经过炉膛,以飞灰的形式进入烟气排掉,使得飞灰含碳量偏高.3.4.1工程投资水流量的波动是很难避免的.二级站需选不同泵型,进行流量调节,长期两方案相比,方案-:.tL方案一需多建一个泵站,但两站之间管道压力运行巾难免出现弃水或水泵压阀工作等问题.另外,运行管理人员增加,减小,可减小管壁厚度,节省管材费用.其他沿线建筑物,管线长度等两方导致运行费用增加.案都相同.所以,对两方案总投资进行比较,方案一总投资6748.31万元,方案二总投资6499.04万元,方案一比方案二总投资多249.27万元.3.4.2年运行费年运行费【_fj包括人工工资及_T资附加费,材料燃料及动力费.维护费和其他费,经计算,方案一年运行费243.28万元,方案二年运行费307.36万元,方案一比方案二每年可节省运行费64.08万元.工程正常使用年限按30年汁,方案一比方案二总计可节省运行费1922.4万元.3.4-3运行管理比较采JI_l一级加压,运行管理方便.但由于管路长,扬程高,运行过程巾突然停机水锤压力较大,必须采用适当的防护措施避免过高的水锤压力对泵站造成危害.采用二级加压,突然停机水锤问题不突出,但运行管理中,两级泵站存在流量匹配问题,泵站运行过程中,南于各方面原因,出4结语从技术经济综合比较:方案一总投资比方案二多249.27万元,但总运行费可节省1922.4万元.经济上方案一优于方案二.方案一通过在泵站出水管安装泄压闷可解决水锤压力问题,可避免两级加压流量不匹配等问题,运行管理比较方便,技术上方案一是合理的,优于方案二.所以,初步设计阶段推荐方案一,即一级加压方案.(责任编辑:白尚平)第一作者简介:冯君明,男,1979年生,2003年毕业于武汉水利电力大学,助理工程师,水利部山西水利水电勘测设汁研究院,山西省太原市迎泽两大街,030024.SchemeComparisonoftheBoosterPumpStation0fZha0zhuangPitheadPowerPlantFENGJun?-mingABSTRACT:Basedontheconditionsofthelandform,geology,hydraulicpower,construction,economy,andoperationandmanagement,etc.,thispapermakescomparisonofthelocationsofthreewaterintakesofShencunReservoirofZhaozhuangPitheadPowerP1ant,ShanxiProvince,andselectsinitiallytheconcavebendplace.200mawayfromthelestbankofthedamupstreamasthewaterintakeplacewithintllereservoir.andfromtheaspectsofthetechnicaleconomyandoperationalmanagement,makescomparativeanalysisonthesinglestageboosterpumpstationandthetwo-stageboosterpumpstation,anddrawsaconclusionthattheschemeofthesinglestageboosterpumpstationiSrecommendedforuse.KEYWORDS:boosterpumpstation;schemecomparison;ShencunReservoir;ZhaozhuangPitheadPowerPlant22l张英文循环流化床锅炉飞灰含碳挝高的原分析及措施本刊E-mail:实践与创新对单位质量的燃料而言,粒径减小,粒子数增加,炭粒的总表面增加,炭粒的燃烧速度增加,燃尽时间缩短.但如果细颗粒过多,或煤燃烧过程巾生成较多的8OIxm以上的细颗粒,其颗粒的燃尽时间远远长于其炉内停留时间,将会导致飞灰可燃物增加.此人炉煤粒径应保持在一个合理的范同内,避免过度破碎.造成给煤巾细粉过多.若入炉煤为粒径较小的煤种,应在保证负荷的前提下.适当降低一次风量,降低飞灰含碳量.1.2炉膛高度和炉膛截面积的影响CFB锅炉结构设计巾的炉膛高度,炉膛的截面积,二次风的位置和分离器的分离效率对飞灰含碳量的大小起重要的阑索.炉膛高度是循环流化床锅炉设汁的一个关键参数,炉膛高度越高,对于旋风分离器不能捕集的细颗粒在炉膛内一次通过时,在炉内停留时间越长,燃尽牢就越高,飞灰含碳量就越小,但锅炉的造价也就越高,但对降低飞灰含碳量来说是有益的.在运行总风量一定的情况下,截面积越大,流化风速和炉膛风速就越小.随着风速的降低,对于分离器不能捕集的细颗粒在炉内的停留时间就会增加,飞灰含碳量降低,燃烧效率提高.在烟气量一定时,对于分离器不能捕集的细颗粒在炉内的停留时问与炉膛高度和截面积有关,就是分离器捕捉不到一次通过炉膛的细煤颗粒在炉内的停留(或燃烧)时间对飞灰含碳量的影响很大.表J是国内几个220t/h240t/hCFB锅炉的炉膛高度和炉膛的截面积及运行巾的飞灰含碳量情况,说明炉膛截面积和炉膛高度对飞灰含碳量的大小影响很大.表1国内220t/h240t/hCFB锅炉结构及飞灰含碳量情况锅炉型号HG-220WGF240YG-240YG一240CG一220,9.8l/9.8,3.82/9.8/9.81炉膛宽度/ram47706040525052805l7O炉膛深度/mm86O880o102721024010290炉膛截面积,m:41.0753.1553.9354.O6753.2O炉膛高度/ram30.97533.5527.932.02433挥发分,%262826282628825.5灰分,%931054炉内停留时间/s一7.229.297.849.029.971.3氧量氧量增大,流化气体与炭粒子之间传质系数增大,燃烧速度增大;当氧量增大到某一值后,燃烧速度达到极限,而过高氧量降低了细煤粒在床内的停留H寸问,导致飞灰可燃物增加.所以在实际运行巾,应通过燃烧来确定调整适当的氧量,既保证炭粒子的充分燃烧,又防止截面流速过大.1.4床层温度床温增加.炭粒的燃尽时间缩短,可降低飞灰可燃物.但流化床的床层运行温度上限受灰分的变形温度限制,并综合考虑脱硫效果,NO生成量和结焦,一般认为流化床的最佳运行温度为850950oC.因此,为了降低飞灰可燃物.床温应根据运行情况确定运行上限.1.5布煤的均匀性流化床锅炉采用两级给煤方式,给煤通过一缴皮带式给煤机送到刮板给煤机后,落入返料斜腿巾.这种给煤方式如果落煤口插班门i阍整不均匀,会存在布煤不均问题.而人炉煤不均匀,容易造成部分给煤口附近煤量过于集中.形成缺氧区,从而增加了飞灰可燃物.1.6床层高度要尽量维持恰当的料层高度,如果料层过高,不仅会增大风机电耗,而且会增大气泡尺寸和扬析损欠;料层过薄,义会导致燃烧工况不稳定,燃料在床内的停留时间缩短.1.7二次风喷口的位置设计及均匀性在循环流化床锅炉巾采州二次风后,一般就将床层人为地分成两个区域,下部的密相区和上部的稀相区,二次风口的位置也就决定了密相区的高度.二次风口的数量和位置对于稀相区的混合程度和密相的能耗情况密切相关.在早期的设汁中,一次风区高达6m;但目前一般都采用较低的密相以降低能耗,二次风口位置一般离布风板1.5m3In左右,二次风可以单层也可以多层送入.从实践情况看,二次风口太低,会使床温降低;二次风口太高,会降低燃烧效率,增大飞灰含碳量.二次风口的数量及二次风射流的速度会影响炉内的风粉混合状态,222二次风的阻力及稀相的燃烧程度,应与炉膛宽度,深度及穿透深度等因素一起综合考虑.2降低飞灰含碳量的措施2.1严格控制入炉煤粒径应按不同的炉型,不同的煤种控制燃煤粒径的分布,对燃煤粒径的要求是两头小,巾间大,即燃煤巾大颗粒和过细颗粒占的百分率要小,巾等尺寸颗粒占的百分率嚣大,这种分布有利于床料的良好流化.一般流化床锅炉燃.I=I劣质煤(特别是矸石)石头多.一,二级碎煤机磨损大,造成人炉煤粒度大(最大约10cm).为保证床料的正常流化,锅炉一次风量偏大,”扬析”量增加且低负荷时造成锅炉床温偏低,燃烧强度下降,影响炭颗粒的燃尽.为此保证锅炉入炉煤煤质,减少煤巾石块,加强煤场管理.组织人员将来煤巾的大石块清理jn去,在燃料输煤皮带头部落煤管加装箅子,将无法人_T分离的大石块清理出去.在斗轮机头部轮斗取煤处加装箅子,防止斗轮机取煤时将石块取人.同时在锅炉煤仓进口处加装细算子,防止大块石头,杂物进入锅炉煤仓.检企更换一,二级碎煤机环锤,严格控制入炉煤粒度在设计范嗣之内,为锅炉运行人员的经济调整提供了安全保障.2.2稳定入炉煤发热量流化床锅炉煤种适应强是指它可以燃烧的煤种广,而并不是同一个锅炉对多种煤种都能满足设计要求.在实际中,由于人厂煤煤种变化大.燃运配煤时很难均匀掌握,造成锅炉人炉煤煤质变化大,人炉煤发热量不稳定,炉运人员调整困难.对于不同的来煤要采用不同的配比.尽可能控制入炉煤煤质接近设计煤种的发热量.为此,根据实际煤质情况,iJ封整不同煤种原煤的配比,以达到控制人炉煤发热量的目的.原煤可通过掺人灰渣,巾煤来稳定入炉煤的发热量.2.3控制氧量供给循环流化床锅炉为了控制N的生成,通过布风装置的一次风量一般为6o%,其余40%的燃烧空气以二次风的形式从浓相床的上部送人,均匀供给燃烧室上部巾心区氧量是降低飞灰含碳量的重要措施之一.对单侧墙给煤的流化床锅炉来说,靠近给煤点处,由于煤燃烧消耗了氧气,局部氧量不足;另一侧.煤粒浓度较低,耗氧较小,形成富氧区,在炉膛中心处由于二次风传透能力弱,送不到中心区.引起供养不足.对对称给煤的流化床锅炉来说,由于在实际巾给煤不均匀,形成局部的富氧区与贫氧区,形成缺氧燃烧,这对炭粒子的燃尽极为不利.在实际运行时通过凋整前后墙的二次风量,加强给煤点所在墙的二次风供给,在保证良好流化的前提下,适当降低一次风量.提高二次风量以加强二次风的穿透能力;发现有给煤不均匀,应即时调整下煤插板门的开度,保证各给煤口给煤量一致.防止二次风偏向供给.另外,对炉膛出口氧量表应定时校对,防止I氧量表不准造成氧量供给不足.2.4床压的调整随着人炉煤发热量的下降,燃用煤量增加,机组排渣量大大增加.当锅炉排渣出现嗣难时,锅炉床压高,不仅影响机组带负荷,而且因高负荷时锅炉床压高,直接影响锅炉床温.锅炉床压高,炉一次风量大,为了保持床温,二次风量减小,造成局部燃烧区域的氧量不足,影响炭颗粒的燃尽.为此在实际运行巾应加大冷渣器的维护和整改,急需时进行事故排渣维持床压,以保证床温和炭粒与氧量混合均匀.2.5防止出现燃烧热偏差在循环流化床锅炉的给煤系统巾,各个落煤口下煤量经常会j现偏差,应通过实际试验,涮整下煤捕板门开度,尽量保证各个落煤口下煤均匀.在机组新投运时,在真实给煤的情况下进行下煤插板门特性试验,确定合适的挡板开度,以防止锅炉燃烧时炉内局部给煤偏大而供风不足,燃烧区出现局部缺氧的现象.3结论飞灰含碳量高是流化床锅炉燃烧效率低的主要原因,降低飞灰含碳量是提高燃烧效奄墨的主要措施.综合实际循环流化床锅炉运行巾ff;现的问题.对循环流化床锅炉飞灰含碳量高的原进行了分析.进一步有针对性地提H了降低飞灰含碳量的措施.科技情报开发与经济SCITECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY2008年第l8卷第34期文章编号:10056033(2008)34022303论清洁生产在神州煤业公司的应用张建武(山西神州煤业有限责任公司,山西吕梁,033000)摘要:阐述了企业实施清洁生产的重要意义,介绍了清洁生产在神州煤业公司的具体应用情况,总结和分析了清洁生产带来的经济效益,社会效益和环境效益.关键词:清洁生产;环境保护;环境效益中图分类号:X38文献标识码:A随着全球经济一体化的逐渐形成,能源越来越受到各国的重视.煤炭作为不可再生资源,在我国国民经济中占有举足轻重的地位.我国是煤炭生产大国,在以往传统煤炭开采的过程巾,由于技术和重视程度不够,带来了一系列的环境问题.为了给子孙后代营造一个绿色,和谐,完美的生产,生活环境,清洁生产逐步被人们所认识和推广.山西神州煤业有限责任公司是由太原煤气化公司控股的二级子公司,井田面积9.39km.年产84万L,a,煤种主要是4号,8号和1O号煤层,属主焦煤,采煤工艺为单一走向长壁高档普采全部陷落采煤方法,采区回采率达82.6%.1清洁生产的重要性清洁生产是指通过改进设计,优选先进_T艺技术和装备,改善管理,综合利用等措施,从源头上削减污染,提高资源利用效率,减少或者避免生产,服务和产品使崩过程巾污染物的产生和排放,以减轻或者消除对人类健康和环境的危害.清洁生产的目的性很明显,一是资源和能源利用的最合理化.二是经济效益的最大化,三是对人类和环境危害的最小化.即”节能,降耗,减污,增效”.企业执行或按照清洁生产的标准指导生产是十分必要的.它是企业可持续发展战略的要求,是控制环境污染的有效手段,并且还可以降低末端治理的负担,提高企业环境管理水平.同时,清洁生产还是改善人类生存环境,体现”以人为本”理念,实现企业循环经济发展的必然选择.为了有效推进清洁生产在神州煤业公司的实施.领导班子统一思想,顺应环保大趋势,l并结合公司实际情况,从排污,产污的各个环节着手,积极实施清洁生产,在取得良好经济效益的同时.也为当地生态环境做fIj了应有的贡献,取得了良好的社会效益.2清洁生产的技术分析和实践应用收稿日期:20081l一032.1.1主要产品原煤产量及矸石排量见表l,原煤质量指标见表主要原材料消耗量主要原材料消耗量见表3.2.J.3供水地面生产,生活,消防供水采用合并的供水系统,总用水量为l013.6mVa,其中生活用水量53.6m,井下消防洒水用水量652m.水源一是取自浅层地下水,以大口井的方式集取,井水以潜水泵提升至二级泵站清水池.经消毒处理后静压供给各用水点使用,并设高山水池调节供水量.二是井下排水进入井下水处理站(处理能力为50mVh),经采用混凝,沉淀,过滤,消毒等工艺处理后,一部分返回井下作消防,喷雾洒水.2.1.4供电矿井供电为双回路电源,一回路为35kV,引自城南110kV变电站(LGJl2Omill,4.2km);另一网路为1OkV,引自城西35kV变电站(LGJ7Onlnl,3.2km).矿内变电所设SZ9-5000/35kV,35/10.5kV主变一台,以lOkv电压分别向井下,主扇风机房和地面各用电点送电.2.2工艺流程矿井目前开采上组4号煤层(平均厚1.51m,煤层倾角3.一1oo).根据所掌握的地质情况,确定采用单一走向长壁高档普采全部陷落采煤法.采煤生产工艺流程如下:同采工作面(可弯曲刮板运输机)一运输顺槽(胶带运输机)一采区运输下山(胶带运输机)一井下大巷(胶带运输机)一井底煤仓一主斜井胶带运输机一地面原煤贮煤场一装车外运2.3污染物的产生与治理矿井生产过程巾污