h水煤浆锅炉站的工程设计.doc

h水煤浆锅炉站的工程设计32杭州化工2011年6月2011.41(2)浅谈10t/h水煤浆锅炉站的工程设计诸建平(杭州杭氧化医工程有限公司,杭州310008)摘要:简要地论述了水煤浆锅炉的优势及前景,详细介绍了水煤浆锅炉房工程设计中需注意的几个因素.关键词:水煤浆锅炉;综合效益;工程设计;环境保护doi:10.3969/j.issn.1007-2217.2011.O2.011我国矿物能源以煤为主.按中国工程院预测.到2050年.我国煤炭仍将占一次能源消耗的50%左右n】.根据国民经济和社会发展长远规划及国家的产业政策,技术政策的要求.大力发展洁煤技术,高效清洁地利用我国煤炭资源,对于促进能源与环境协调发展,满足国民经济快速稳定发展.具有极其重要的战略意义雎.而水煤浆作为洁净煤技术是一种环保和经济的最佳方法和理想选择.2oo6年水煤浆的高效洁净利用技术作为先进能源技术进入我国应掌握自主知识产权的关键技术和产品目录.2010年3月,推进洁净煤技术产业化被列为国家发改委,环境保护部,科技部等多个部委的重点工作3.4.随着水煤浆技术的大力推广.目前,全国已有24台电站锅炉和500多台工业锅炉使用了该技术,从而为水煤浆锅炉事业的发展奠定了坚实的基础5.1水煤浆锅炉的优势1.1水煤浆的质量指标水煤浆是燃料家庭的新成员.它是由65%70%不同粒度分布的煤,32%35%左右的水和约o.5%一1%的化学添加剂制成的混合物.筛去了煤炭中无法燃烧的成分等杂质,仅将碳本质保留下来,成为水煤浆的精华,它具有石油一样的流动性,热值相当于石油的一半,被称为液态煤炭产品.其质量指标见表1.水煤浆燃烧效率达到98%以上,是燃烧散煤的一倍,接近或达到了燃油水平,可用于电站锅炉,工业锅炉和工业窑炉代油,代气,代煤燃烧.是收稿日期:2011_o2-09当今一种新型,高效,清洁的煤基燃料61.表1水煤浆的质量指标浓度粘度平均粒度友分(Ad)硫分(Std)发热量(Qnet,at)挥发份稳定性67%4-1%10.2%Pa?s(25.lOOs)<50m,最大粒径OOm6.7%1%0-3%一0.5%18.820.1MJ/kg(44904700kcal/kg)>30%13个月1.2运行成本比较水煤浆锅炉的运行成本(10t/h锅炉为例)见表2.表2锅炉运行成本比较锅炉燃料燃料燃料燃料年燃料年消吨蒸汽类型消耗热值单价费/万元耗量/t成本/元由表2可知,水煤浆与油锅炉吨蒸汽成本差价为240元,每年可为国家节约进口燃油外汇资金1637万元.水煤浆技术是我国自行研究设计和生产,价格稳定,不受国际市场影响5.第2期诸建平:浅谈10t/h水煤浆锅炉站的工程设计331.3水煤浆锅炉与其它锅炉烟气污染物排放比较水煤浆锅炉具有高效环保的优点.温度可以迅速达到9001200,能连续稳定自动地燃烧,避免了燃煤锅炉加煤时低温燃烧不充分的污染过程,也避免了燃油锅炉高温(1300以上)燃烧产生的大量的氮化物污染.根据环保部门的检测结果,水煤浆锅炉烟气含硫量,含尘量,CO,氮氧化物等环保指标均优于国家标准.接近或超过欧盟绿色标准6.尘渣可以用作优质建材材料3.通过对有关数据的搜集.现将水煤浆锅炉与其它锅炉烟气污染物排放进行比较,见表3.表3烟气污染物排放比较项目,二二.水煤浆轻柴油重油II类烟煤燃料灰分67O.010.232.48燃料硫分0.30.251.51.94除尘器/-q99%不用不用90%脱硫装置7O%不用不用70%一3O%GB13271.I类区II时段烟尘要求/(rag/Nm)GB13271.I类区Il时段SO,要求/(mg/Nm3)实际烟尘浓度/(rag/Nm)实际SO,浓度/(mg/Nm3)格林曼黑度是否符合环保要求900(500)50090090039.8(59.4)<80<80200253.8(393.5)45024008002100<1级c1级<1级,GB13271规定符合符合禁止在不符合一类区使用经过布襞除尘及脱硫后女相当于使用岢拄轻柴油.锅炉燃烧效率>85%锅炉燃烧效率<7O%注:1.()数字按燃油锅炉即过剩空气系数0【=1.2的标准计算2.水煤浆锅炉实际数据以浙环监(2005)质字028号为准.在当前环保要求高的情况下.水煤浆锅炉确实是一种既符合环保要求又经济的产品.它最大限度地吸取了燃煤和燃油锅炉的优势.解决了传统燃煤锅炉容易污染环境和燃油锅炉运行成本昂贵的问题,真正实现了环保与经济的双赢.实现了经济效益与社会效益的最佳结合.2总图及设备布置水煤浆锅炉房总图设计与其他锅炉房设计要求类似,应根据批准的城市(地区)或企业总体规划和供热规划进行m.地块的选择应位于地质条件较好并靠近热负荷比较集中的地区.总图的排布应利于自然通风和采光,便于燃料贮运和灰渣的排送.水煤浆锅炉房的设备布置要求能满足生产,检修,运输,安全,卫生及防火要求,建筑物的间距均符合建筑设计防火规范(GB500162006)有关安全问距要求.避免与建筑物,构筑物,地下设施的布置相互影响.3工艺设计3.1流程简述水煤浆锅炉由燃料供给系统,燃烧系统,烟风系统,出灰系统,除尘脱硫系统及有关阀门管线组成.燃料经燃料供给系统输送到燃烧室中,在燃烧室燃烧.产生的热量以辐射和对流的方式通过炉管传递给热媒.燃料释放热量后,其烟气经省煤器回收余热后降温,经除尘脱硫后,由引风机排人烟囱引入大气,鼓风机将空气送到燃烧器.作为燃料燃烧的助燃空气.其工艺流程简图见图1.储油罐.!I.一输油泵日用油箱一点火油泵燃烧器E蒸汽锅炉主机_一臣圈I匝固水膜脱硫除尘(带文丘里)_T厂卸浆泵.I.一储浆罐.I.一输浆泵.I.一搅拌过滤箱.!l.一供浆泵I塑垒l图1工艺流程筒图机一风r杭州化工2011年6月2011.41(2)3.2自动控制系统根据水煤浆的特点和燃烧特性,水煤浆锅炉的正常运行与自控有着密切的联系.锅炉的蒸汽压力,水煤浆流量,送风量,炉膛负压等工艺参数与燃烧相互影响.具有很强的耦合性.合并一起组成燃烧自动控制回路.在自动控制系统的管理下,通过各系统的互相协调,要求自动控制系统能完成以下功能:(1)稳定高温热源;(2)实现不问断连续稳定运行;(3)提高加热炉整体运行效率;(4)配备非正常工况下的安全联锁反馈保护和非正常情况下的预警,报警等控制程序来保证水煤浆的安全运行.此外,水煤浆锅炉要求鼓风机,引风机,卸浆泵,供浆泵,过滤搅拌器,出渣机等设备起动与停止.同时鼓风机,引风机,供浆泵,过滤搅拌器之间进行联锁动力控制,以保证加热炉安全运行.3.3消耗定额及配套动力水煤浆锅炉(10t/h锅炉为例)的年生产天数按300天计.具体动力消耗计算的量见表4.表4动力消耗定额3.4设备选型水煤浆锅炉整个系统由锅炉本体,水煤浆储罐,卸浆泵,输浆泵,水煤浆过滤搅拌器,供浆泵,流量计,连接管道仪表阀门,气水冲洗装置等组成.通过本人对几个水煤浆锅炉站的设计,就下述设备选择必须考虑的因素和注意环节进行如下总结:(1)水煤浆储罐储浆罐作为水煤浆燃料储存使用,采用钢制,直立式围筒形布置,其容量应考虑71O天的水煤浆使用量.储浆罐应设有浮子式液位指示装置和防止沉淀的空气吹扫装置.(2)卸浆泵卸浆泵把浆车运来的浆送到储浆罐.把储浆罐内的浆送到日用浆罐,卸浆泵的选型采用专用螺杆泵,具有防触变,防沉淀功能,配备专用耐磨蚀转子,定子,可靠的十字方向节传动和高寿命的轴密封才能保证浆液的输送稳定.(3)输浆泵输浆泵的选型应参考卸浆泵的要求.并且输浆泵能保证连续给日用浆罐供浆,且根据日用浆罐液位有自动启,停控制.(4)水煤浆过滤搅拌器(日用浆罐)为保证供浆泵能平衡输送水煤浆.在炉前根据锅炉燃煤的耗量设计配有1台水煤浆日用浆罐,同时内置搅拌装置和在线过滤器.通过工程设计及实际使用后遇到的问题来看.本人认为过滤器的选择很重要.原因是水煤浆在制备,运输和装卸过程中可能混进外来杂物,如金属碎屑,木片,粗碳粒,纤维物质,粘附胶质等,或长期运行时煤浆在罐壁结疤脱落的软,硬沉淀物进入管道等.会使喷嘴出现堵塞现象,严重影响雾化质量或完全堵塞,甚至被迫停炉.此外,这些杂物还会损坏泵,管道附件和仪表的正常运行和调节.因此为保证水煤浆的质量,进人喷嘴前应对其进行过滤.(5)供浆泵供浆泵是把日用浆罐中的水煤浆平稳地送到燃烧器的浆枪中,具有与卸浆泵同样的性能要求.此外要求输送压力达1.2MPa.并配置变频调速电机以调节流量.(6)连接管道仪表阀门输浆管道的设计要求流畅.避免过多的弯头和死角,要求路线尽可能最短.管路的最低处尽量设计有排尽设施.此外管道设计压力要求1.6MPa以上,采用20号无缝钢管.压力表采用隔膜压力表,阀门采用球阀来减小阻力.对于气化炉装置水煤浆的输送管线设计宜采用不锈钢管线,316锰铬合金等特殊材质加工的接口法兰,以保证电磁流量计的测量精度.(7)烟风系统本系统由鼓风机,引风机,风道,烟道,烟囱等组成.鼓,引风机采用1450r/min形式.要求采用变频控制,低噪声设备,风道,烟道采用钢制形式,风道采用地埋式,使锅炉房整洁,操作方便.(8)出灰系统锅炉出灰采用特制的链式刮板出渣机.其它第2期诸建平:浅谈10t/h水煤浆锅炉站的工程设计35链条采用合金材料,能完成自动出灰,对流管束积灰设计采用O.4MPa压缩空气吹扫装置.(9)除尘脱硫系统水煤浆除尘系统设计采用布袋除尘器除尘.需配有电动的卸灰器.能不停地自动卸灰且操作密封性好,不漏风.配备湿法水膜脱硫除尘,可以达到较好脱硫效果,以确保排放符合要求.保电气设备和人身安全,需设防直接雷,感应雷,雷电波侵入措施.锅炉烟囱设置避雷针.利用金属爬梯作引下线与接地装置可靠连接.各类配电设备外露可导电部分均可靠接地.输送易燃易爆物料的设备和管道须采取防静电措施.电气设备保护接地,建筑物,构筑物防雷接地,防静电接地采用共同接地系统,接地电阻l欧姆.4消防设计5清洁生产与环境保护水煤浆锅炉房的火灾危险性属于丁类.耐火等级为二级,消防设计严格按建筑设计防火规范(GB500162006)要求进行.各单体防火分区,安全出口.疏散通道及疏散门宽度均符合规范要求.以下主要对消防设计的给水,固定灭火装置和电气设计进行详细叙述.4.1消防给水和固定灭火装置(1)消防总用水量为室内外消火栓的用水量乘以火灾延续时间3h.消防水需要的压力应大于0.25MPa.消火栓的设置间距对罐区不大于60m,距路边不应大于2rn,距房屋外墙不宜小于5rn.两个消火栓的间距不大于120rn.保护半径不大于150m.同时满足建筑物室外消防用水量要求(单个室外消火栓的消防用水量按1015L/s计算),火灾时由市政消防车前来共同施救.按规范设置DN65室内消火栓(内配25m水龙带一条,19水枪一支).栓El离地面或操作基面高度宜为1.1in,出水口方向向下.每支消防水枪的充实水柱不小于10m.保护半径为28m,消火栓的布置满足有两支水枪的充实水柱同时到达室内任何部位的要求.两个室内消火栓的间距不应大于50m.(2)水煤浆锅炉房按中危险级配置4kg手提式磷酸铵盐干粉灭火器(每处灭火器的保护半径为12m).4.2电气消防设计(1)电气消防要求在配电房,锅炉水位表,压力表等处设置事故照明,在锅炉房出口处设置疏散指示照明,均采用自带蓄电池的应急灯具,连续供电时间不小于3O180min.(2)防雷,接地系统水煤浆锅炉房建筑物为三类防雷建筑.为确水煤浆作为一种清洁的能源,其燃尽率由固体燃料煤的70%80%提高到98%以上.炉渣中的含炭量由传统燃烧锅炉的l3.7%下降到2%以下,灰渣排放量的明显降低,既减少了锅炉房的占地面积.又改善了周边环境.水煤浆采用储罐运输和储存.减少了固体煤运输过程的污染和储存的占地面积.设计采用了先进的水煤浆技术,最大限度地利用了资源.尽可能将三废消除在工艺内部.并采取了合理可行的污染物治理措施.确保污染物排放符合国家规定的排放标准.水煤浆锅炉的烟气排放见本文表3,各项指标均优于GB132712om(<锅炉大气污染物排放标准.水煤浆锅炉房环境卫生完全可以与油相媲美.6结束语水煤浆锅炉具有热效率高,适应性强,应用范围广的特点,可以广泛应用于企事业单位,住宅小区供暖以及各种类型的工业生产等方面.随着国家环保政策执行力度加大,燃煤锅炉加快淘汰,以及燃油价格飞涨