CN102330973A

CN102330973A - 循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺

Info

Publication number: CN102330973A
Application number: CN201110309136A
Authority: CN
Inventors: 成宏伟; 马训华; 李安庭; 张红勇
Original assignee: ZOUCHENG SHENGRUIDA ENERGY CO Ltd
Current assignee: ZOUCHENG SHENGRUIDA ENERGY CO Ltd
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明属于流化床燃烧技术领域，特别公开了一种循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺。本发明以现有循环流化床锅炉为基础，其特征为，在锅炉炉膛的密相区单独设置气体燃料管道，并使燃料输入口位置高于二次风口位置；混合固体燃料随燃料煤输入炉膛，并保持煤泥占总燃料量的60%以上。本发明利用CFB锅炉燃料适应性广的特性，同时结合CFB锅炉燃烧、布风特点，提出综合利用化工行业气固混合燃料，无需单独设置燃气锅炉或者煤泥锅炉，节省投资，可实现资源综合利用。

Description

循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺

（一）技术领域

本发明属于流化床燃烧技术领域，特别涉及一种循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺。

（二）背景技术

循环流化床锅炉（以下简称CFB锅炉）以其燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放量低而得到了广泛推广应用。近年来，随着煤化工等行业的蓬勃发展，CFB锅炉在该领域得到了极大推广，然而在化工行业，一些生产过程中所产生的废气、废渣以及煤水混合物等物料又带来新的问题。

在生产甲醇、醋酸等化工产品的过程中，必然会产生一定量有毒、有害、可燃的废气，诸如：CO、CH₄、H₂、H₂S等，以及一系列的固体废渣，如气化炉灰渣等，在制作气化炉所用原料精煤的过程中，也会产生大量的煤泥、矸石等。传统的做法是将可燃废气（弛放气）通过火炬系统直接燃烧，气化炉灰渣及煤泥、矸石可根据市场需求外卖或占地堆积，这种做法既污染环境又浪费能源。

以某化工厂生产为例，但就目前气化炉驰放气产量，按系统每年累计运行8000h计算，则直接通过火炬系统燃烧的驰放气约3.02×10⁷m³,按其发热值6270kJ/m³来计算，每年相当于损失热量1.896×10¹¹ kJ，折算成标准煤为6469.8t；每年外卖或堆积煤泥量约150000t，折算成标准煤约66539t。因此如何合理利用上述物质，真正实现变废为保，是需要研究和探索的问题。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种步骤简单、节省投资的循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺，以现有循环流化床锅炉为基础，主要包括如下步骤：

（1）在锅炉炉膛的密相区单独设置气体燃料管道，并使燃料输入口位置高于二次风口位置；

在炉膛密相区单独设置管道，供燃料输入口，避开燃气与二次风的混合，这样就消除了因为风压、气压的波动造成回火或者爆炸的隐患，同时，根据炉内压力特点，将燃气输入口位置布置略高于二次风口位置，以免未完全燃烧的燃气逃逸进入二次风管积聚。

（2）混合固体燃料随燃料煤输入炉膛，并保持煤泥占总燃料量的60%以上，使锅炉料层厚度基本处于恒定状态，可以实现较长时间不排渣运行，这种情况下，锅炉除渣系统可以停运或者短时间间断运行；

（3）锅炉燃烧过程中控制主汽温度为540±5℃，保证运行参数在控制指标范围内，锅炉排烟温度为140~165℃，氧量值为5~6%。

本发明的更优方案为：

步骤（1）中，所述炉膛的燃气输入口上设置输送风源，起到携带、喷射作用，同时能够及时供给燃气燃烧所需空气，为防止在特殊情况下，锅炉炉膛压力波动造成热物料和烟气反串进入气体燃料管路，在气体燃料管道进入炉膛部位安装快速切断阀并参与联锁，并在气体燃料管道上安装阻火器。

步骤（2）中，保持炉膛负压在-400Pa以上，保证气体燃料的可靠输入。

步骤（3）中，锅炉炉膛差压为1200Pa，根据炉膛差压定期对返料器放灰，以免影响整个炉内物料正常循环。

本发明利用CFB锅炉燃料适应性广的特性，同时结合CFB锅炉燃烧、布风特点，提出综合利用化工行业气固混合燃料，无需单独设置燃气锅炉或者煤泥锅炉，节省投资，可实现资源综合利用。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明炉膛的结构示意图；

图2为本发明燃烧不同燃料时风室风压（料层厚度）上升情况对比图。

图中，1炉膛，2风室，3气体燃料管道，4二次风口。

（五）具体实施方式

实施例：

本发明结合现场实际，分析总结CFB锅炉掺烧混合燃料运行调整特点，以及混合燃料对CFB锅炉运行影响，同时对输入气体及固体混合燃料部位进行了着重考虑优化。

（一）气体混合燃料输入部位为炉膛密相区二次风口上部区域

弛放气、高炉煤气等可燃废气由于其具有易燃、易爆特性，所以如何保证上述气体的可靠输入燃烧，同时避免回火现象，以免造成意外事故。根据CFB锅炉炉膛内压力分布特点，炉膛下部密相区压力较高，呈正压趋势，随炉膛上行，压力逐渐减小。该发明中提出，在炉膛密相区单独设置管道，供燃料输入口，避开燃气与二次风的混合，这样就消除了因为风压、气压的波动造成回火或者爆炸的隐患，同时，根据炉内压力特点，将燃气输入口位置布置略高于二次风口位置，以免未完全燃烧的燃气逃逸进入二次风管积聚。在燃气输入口进入炉膛部位，设置输送风源，起到携带、喷射作用，同时能够及时供给燃气燃烧所需空气，其结构如附图1所示。

（二）锅炉运行调整特点

1.炉膛负压

混合燃料的掺烧，特别是气体燃料（弛放气、硫回收尾气）的掺烧，对锅炉炉膛负压的调整提出了一定要求。为防止由于压差改变造成炉内热物料和烟气反串，要求气体燃料的压力必须大于输入部位的炉膛压力，这样才能保证送气系统的安全，所以，适当提高炉膛负压，保证炉膛负压的稳定，是掺烧气体燃料的前提条件。另外，为防止在特殊情况下，锅炉炉膛压力波动造成热物料和烟气反串进入气体燃料管路，一般在气体燃料输送管路进入锅炉炉膛部位都装有快速切断阀并参与相关联锁，同时管路上装有阻火器。

锅炉在掺烧气体燃料时，炉膛负压比不掺烧气体燃料时要高。根据运行经验，炉膛负压在-400Pa以上均可保证气体燃料的可靠输入。如果炉膛负压较低，气体燃料在未完全进入炉膛时就会出现部分燃烧，这样容易造成回火，以及气体燃料输送管根部超温甚至烧坏，对系统运行不安全。

2.料层厚度

混合燃料中相对热值较大、产量较多的成分是煤泥，由于煤泥自身特殊性加上燃烧后固体产物少，所以在掺烧煤泥时锅炉排渣量会大大减少甚至不排渣，当煤泥泵开度为40%（10t/h）以上时，锅炉料层厚度基本处于恒定或缓慢上升状态。

根据掺烧混合燃料燃烧调整经验，如果煤泥占总燃料量的60%（4种混合燃料总热值折算为设计煤种量）以上，同时其余燃料掺烧洗中煤、矸石、气化炉灰渣等，锅炉料层厚度基本处于恒定状态，可以实现较长时间不排渣运行，这种情况下，锅炉除渣系统可以停运或者短时间间断运行。锅炉运行1h内燃烧不同燃料时锅炉风室风压、料层厚度上升情况如图2所示。

3.主汽温度

混合固体燃料灰分普遍较大，由于飞灰浓度大，锅炉炉膛出口温度比正常时上升约50℃左右，尾部竖井烟道对流过热器吸热量也相应增加，所以过热蒸汽温度高，在同样减温水量前提下，燃用混合燃料主汽温度比燃用设计煤种时高，所以，为控制好主汽温度（波动范围540±5℃），保证运行参数在控制指标范围内，锅炉减温水量应适当增大。

4.排烟温度

根据运行实际情况，燃用上述混合燃料时锅炉排烟温度比燃用正常燃料时排烟温度（136℃）提高了15℃左右，虽然排烟温度的升高增加了排烟热损失，但是由于混合燃料硫分普遍较高，水分较大，如果锅炉排烟温度低，易造成酸露腐蚀。所以，排烟温度的提高可以有效预防锅炉尾部烟道对流受热面特别是空气预热器发生低温腐蚀。但是，锅炉排烟温度不能太高，应该考虑到保护布袋除尘器，因此，应根据排烟温度的上升趋势，定期对锅炉尾部烟道受热面进行吹灰。根据实际运行经验，在掺烧固体混合燃料时，锅炉排烟温度控制在140~165℃之间为宜。

5.氧量

CFB锅炉氧量值的大小，一定程度上反应了锅炉风煤配比情况，氧量值过大，风量相对于燃料量过大，这种运行方式易造成锅炉排烟热损失增大，同时增大了物料的流速，进而增加了锅炉受热面的磨损，锅炉风机不能够经济运行；而氧量值过低，燃料量相对于风量过大，会造成燃料机械不完全燃烧热损失增大，同时易造成未完全燃烧颗粒的二次燃烧，引起排烟温度升高。由于混合燃料灰分较大，所以在保证安全运行，减少受热面磨损的前提下，尽量保持低氧量值运行。运行经验表明，氧量值在5~6%之间比较合理。

6.炉膛差压

由于燃料灰分较大，灰浓度较高，返料量随之增大，进而炉膛差压增大。因此，燃用混合燃料时整个炉膛、尾部对流烟道灰浓度均增大，炉膛出口温度、主汽温度、炉膛差压等参数会有一定波动。根据燃用设计煤种的运行参数，锅炉炉膛差压一般在600Pa左右，最高控制在1500Pa以下，而燃烧混合燃料时炉膛差压在1200Pa左右，比燃用设计煤种时高出近600Pa，所以，应根据炉膛差压定期对返料器放灰，以免影响整个炉内物料正常循环。

Claims

1.一种循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺，以现有循环流化床锅炉为基础，其特征为，主要包括如下步骤：（1）在锅炉炉膛的密相区单独设置气体燃料管道，并使燃料输入口位置高于二次风口位置；（2）混合固体燃料随燃料煤输入炉膛，并保持煤泥占总燃料量的60%以上；（3）锅炉燃烧过程中控制主汽温度为540±5℃，锅炉排烟温度为140~165℃，氧量值为5~6%。

2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述炉膛的燃气输入口上设置输送风源，在气体燃料管道进入炉膛部位安装快速切断阀并参与联锁，并在气体燃料管道上安装阻火器。

3.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺，其特征在于：步骤（2）中，保持炉膛负压在-400Pa以上。

4.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉掺烧气固混合燃料的工艺，其特征在于：步骤（3）中，锅炉炉膛差压为1200Pa。