CN104359121A - 一种cdq粉的用途及其混烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CDQ粉的用途及其混烧方法，包括如下步骤：(1)煤粉锅炉上设置二套自动变频给煤电机；(2)二套自动变频给煤电机对煤和CDQ粉的送料配比进行调节；(3)调整和控制剩空气量、一次风速、二次风配风方式和煤粉细度。从安全运行角度分析，掺烧重量比例在10％左右是锅炉运行稳定，运行操作和维护量也正常；从运行经济性分析，掺烧重量比例在10％左右，锅炉飞灰含碳量虽有上升，但影响锅炉热效率大约在2％左右，总体效益大幅上升。从消化吸收公司富裕CDQ粉末中总量来看，如果每台炉按10％计算，二台炉每天可消耗135吨，如果是三台煤粉炉消耗量就更大，基本能够满足公司需要。此项技术弥补了国内钢铁行业煤气锅炉掺烧CDQ粉应用技术空白。

Description

一种CDQ粉的用途及其混烧方法

技术领域

本发明涉及能源综合利用，具体涉及极低挥发分煤种在乏气送粉锅炉燃烧技术。

背景技术

所谓CDQ,就是干熄焦，其英文名称为Coke Dry Quenching，简称CDQ。干熄焦是相对湿熄焦而言的，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。所谓CDQ粉末，就是在装料、出焦和熄焦过程中一次除尘、二次除尘和环境除尘产物，对三次除尘混合样进行分析，主要工业分析成分见表1：

成分	干燥基灰分	干燥基挥发分	干燥基固定碳	干燥基低位热值
					单位	Ad％	Vd％	FCd％	Qnet.d MJ/kg
CDQ粉末	25.32	1.95	74.68	27.05

                       制表：张永福2014.2.15

从上表不难看出，CDQ粉末不仅含碳量高、热值高，而且产生的量也较大(公司每天可产生100多吨)，是一块不小的能源损失，如果处置不当，就和造成较大的浪费。但由于CDQ粉挥发分含量极低，不容易着火燃烧，所以使用范围受到大大限制。

马钢热电总厂老区三台煤粉炉是上海锅炉厂生产的锅炉型号：SG-220/9.8-M295型，设计煤种为烟煤(主要成分见下表2)，中间仓储式、乏气送粉，送粉温度为75度，钢球磨，燃料耗煤量为28.6T/h，设计煤粉细度R90在20％左右。此种炉型设计只适合燃烧含碳量在50％、挥发分在20％、可磨系数为1.14的烟煤(见表2)。如果燃烧的煤种偏离设计值较大(如挥发分小于15％)，就会出现以下二个主要方面问题，从安全性上来说：一是锅炉着火困难，容易灭火；二是磨煤机制粉困难，无法满足正常运行需要；从经济性来说，由于着火困难导致锅炉飞灰含碳量和灰渣含碳量大幅度上升，锅炉效益大幅下降。通常情况下，电力行业燃烧挥发分含量小于10％的无烟煤，在锅炉炉型设计上一般采用热风送粉，送粉温度在250度以上，而且煤粉细度R90在13％左右。通过以上简单分析，不难看出，对热电总厂老区煤粉炉而言，大比例掺烧CDQ粉末不科学也不现实。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CDQ粉的用途及其混烧方法，最大限度降低能源省耗，拓展煤粉锅炉燃料适用范围，弥补乏气送粉煤气锅炉掺烧极低挥发分煤种燃烧技术空白。具体技术方案如下：

一种CDQ粉的用途，用于煤粉锅炉混烧，所述煤粉锅炉为掺烧煤气的煤粉锅炉。

进一步地，CDQ粉掺烧比例控制在10％以内。

进一步地，CDQ粉与煤的掺烧比例约为1：10。

一种掺烧煤气的煤粉锅炉混烧CDQ粉方法，包括如下步骤：

(1)煤粉锅炉上设置二套自动变频给煤电机；

(2)二套自动变频给煤电机对煤和CDQ粉的送料配比进行调节；

(3)调整和控制剩空气量、一次风速、二次风配风方式和煤粉细度。

进一步地，步骤(3)中，煤粉细R₉₀为17-19％。

进一步地，步骤(3)中，一次风速为23-25m/s。

进一步地，步骤(3)中，二次风速挡板开度：上二次风ab为90％，上煤粉二次风d为80％。

进一步地，步骤(3)中，烟气氧量为3-5％。

进一步地，当需要进行调整试验时，还包括如下步骤：根据燃烧工况调整，制定试验分步方案；制定不同工况下运行方案，并做好试验数据收集、整理和分析；根据试验分析结果和经济效益计算，得出试验结论。

进一步地，所述调整试验后进行如下判断：配煤能否做到自动控制而且均匀有序；燃烧是否稳定，锅炉结焦、制粉和排烟温度是否正常；锅炉飞灰含碳量、炉渣含碳量是否超出标准；通过效率测算，判断经济运行质量。

与目前现有技术相比，本发明主要效果如下：

1)、从安全运行角度分析，掺烧重量比例在10％左右是锅炉运行稳定，运行操作和维护量也正常；

2)、从运行经济性分析，掺烧重量比例在10％左右，锅炉飞灰含碳量虽有上升，但影响锅炉热效率大约在2％左右，总体效益大幅上升。

3)、从消化吸收公司富裕CDQ粉末中总量来看，如果每台炉按10％计算，二台炉每天可消耗135吨，如果是三台煤粉炉消耗量就更大，基本能够满足公司需要。

4)、此项技术弥补了国内钢铁行业煤气锅炉掺烧CDQ粉应用技术空白。

附图说明

图1为实验室燃烧CDQ粉失重试验数据曲线图

图2为锅炉效率与飞灰含碳量变化关系图

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

根据我厂多年掺烧和混烧经验，选择运行工况较好的1#炉做试验，如果控制好掺烧比例，同时做到配煤均匀有序，掺烧比例控制在10％以内是完全有可能的，试验技术方案的主要内容如下：

1)、通过二套自动变频给煤电机调节，实现动力煤于CDQ粉按比例均匀配比；

2)、根据燃烧工况调整，制定试验分步方案；

3)、制定不同工况下运行方案，并做好试验数据收集、整理和分析；

4)、根据试验分析结果和经济效益计算，得出试验结论。

判断标准主要有以下三点：

1)、配煤能否做到自动控制而且均匀有序；

2)、燃烧是否稳定，锅炉结焦、制粉和排烟温度是否正常；

3)、锅炉飞灰含碳量、炉渣含碳量是否超出标准；

4)、通过效率测算，判断经济运行质量。

由于CDQ粉含碳量高、挥发分低、着火温度高，燃烧困难。为了做好混烧CDQ粉运行调整，首先对动力煤和CDQ粉基本特性和燃烧特性进行分析，从理论和试验中找出强化CDQ粉末燃烧途径。

实验室燃烧CDQ粉失重试验：

在实验室各取动力煤与CDQ粉1克样，在马弗炉里加热到850℃进行燃烧失重试验，具体数据见上图1(横坐标为时间，单位为min，纵坐标为灰重，单位为％)，从中发现，动力煤失重速度比CDQ粉要快，说明动力煤比CDQ粉燃烧速度要快。

燃烧特性分析：

选择运行工况较好的1#炉做试验，BFG掺烧在2.0万m3/h情况下，第一次将动力煤与CDQ粉重量混合比例定为10：0.5，在额定负荷下炉膛出口温度由原来890℃上升到910℃，第二次和第三次混合比例分别定为10：0.8和10：1.2，炉膛出口温度分别上升到930℃和950℃左右，此燃烧特性说明：随着掺焦比的增加,最大反应温度不断升高，锅炉燃烧稳定性也较好，但锅炉飞灰含碳量和炉渣含碳量增加较为明显，这说明燃烧稳定性不能代表其燃烧的经济性。

飞灰含碳量分析：

飞灰含碳量是煤粉燃尽程度的重要标志，对锅炉效率影响较大。在三次不同混合掺烧比例情况下，获得不同的飞灰含碳量数据，见表3。

表3不同掺烧比例下飞灰含碳量试验数据

由此可以看出,随着掺焦比的增加,虽然炉膛温度上升，反应速度加快，但飞灰含碳量也随着增大，说明随着掺烧和混烧比例增加，煤焦混粉的燃尽率呈下降，运行经济性和安全性大大下降，锅炉效率与飞灰含碳量变化关系见图2。

试验分析：

通过以上分析发现，煤粉锅炉掺烧BFG达到2.0万m3/h时，飞灰含碳量由原来的2.3％上升3.7％，随着混烧CDQ粉比例增加，飞灰含碳量和炉渣含碳量大幅度上升。

下面来分析一下飞灰与炉效的关系，图2为在全烧煤工况时，煤的应用基低位发热量在5000大卡/公斤，应用基灰份在22％左右时，当飞灰含碳量为2.4％时(图中红线)，机械不完全燃烧损失接近1％，飞灰含碳量每增加2.5％时，机械不完全燃烧损失就会上升1％。如果混烧CDQ粉比例超过10：1.2以上是，飞灰含碳量上升到7％以上，机械不完全燃烧损失就会上升2％左右，锅炉效率下降1％以上，这是不能够接受的事实，综合以上分析，将混合比例定为10：1左右，此时飞灰含碳量在5％左右是比较经济合理的。

混烧CDQ粉运行调整：

由于掺烧BFG、混烧CDQ粉对锅炉稳定运行和效率影响较大，所以，运行调整就显得尤为重要。对过剩空气量、一次风速、二次风配风方式和煤粉细度进行调整和控制，在经过二个月运行实践后，在保证适当掺烧量和经济性前提下，对运行调整和控制参数进行规范要求，见表4。

表4几种典型工况运行调整与控制参数

需要说明的是，热电总厂三台煤粉锅炉，在不掺烧BFG和混烧CDQ粉情况下，锅炉满负荷飞灰含碳量一般在2.3％左右，这一指标与同类型锅炉水平相当，正是由于低热值BFG的掺烧，使得锅炉排烟温度和飞灰含碳量上升，特别是锅炉排烟温度上升较快，根据以往试验数据统计，在掺烧BFG2.0万m3/h时，锅炉排烟温度上升10℃以上，再加上飞灰和炉渣含碳量上升，锅炉效率下降近1.5％。与此相比，混烧CDQ粉对锅炉排烟温度和总烟气量影响有限，它的影响主要表现在对锅炉飞灰和炉渣含碳量增加上。

采用本发明，主要效果如下：从安全运行角度分析，掺烧重量比例在10％左右是锅炉运行稳定，运行操作和维护量也正常；从运行经济性分析，掺烧重量比例在10％左右，锅炉飞灰含碳量虽有上升，但影响锅炉热效率大约在2％左右，总体效益大幅上升。从消化吸收公司富裕CDQ粉末中总量来看，如果每台炉按10％计算，二台炉每天可消耗135吨，如果是三台煤粉炉消耗量就更大，基本能够满足公司需要。此项技术弥补了国内钢铁行业煤气锅炉掺烧CDQ粉应用技术空白。经济效益：公司与我厂签订的动力煤价格600元/吨，热值Qnet.d为21.5MJ/kg；CDQ粉价格375元/吨，热值Qnet.d为27.05MJ/kg，以上二组数据是生产安全部提供；每天消耗137.28吨(二台炉按10％重量比例掺烧，每台炉消耗量为28.6吨/h)；如果按掺烧CDQ粉锅炉效率下降2％计算；效益计算如下：每天消耗137.28吨CDQ粉价格为：137.28×375＝51480元每天消耗137.28吨CDQ粉产生的热量：137.28×1000×27.05＝3713424MJ；热值利用效率按50％计算，相当于动力煤消耗量：0.6×3713424/21.5×1000＝103.63吨动力煤价格：103.63×600＝62178元；每天掺烧CDQ粉生产的理论效益为：62178元-51480元＝10698元，按炉效下降2％计算每天产生的效益为：10698×98％＝10484元，那么每年产生的效益为：10484元×365＝3826660元＝382万元，当然，这里不包括设备磨损检修费用、人工费用，环境污染整治费用。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CDQ粉的用途，其特征在于，用于煤粉锅炉混烧，所述煤粉锅炉为掺烧煤气的煤粉锅炉。

2.如权利要求1所述的CDQ粉的用途，其特征在于，CDQ粉掺烧比例控制在10％以内。

3.如权利要求2所述的CDQ粉的用途，其特征在于，CDQ粉与煤的掺烧比例约为1：10。

4.一种掺烧煤气的煤粉锅炉混烧CDQ粉方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)煤粉锅炉上设置二套自动变频给煤电机；

(2)二套自动变频给煤电机对煤和CDQ粉的送料配比进行调节；

(3)调整和控制剩空气量、一次风速、二次风配风方式和煤粉细度。

5.如权利要求4所述的掺烧煤气的煤粉锅炉混烧CDQ粉方法，其特征在于，步骤(3)中，煤粉细R₉₀为17-19％。

6.如权利要求4或5所述的掺烧煤气的煤粉锅炉混烧CDQ粉方法，其特征在于，步骤(3)中，一次风速为23-25m/s。

7.如权利要求4-6中任一项所述的掺烧煤气的煤粉锅炉混烧CDQ粉方法，其特征在于，步骤(3)中，二次风速挡板开度：上二次风ab为90％，上煤粉二次风d为80％。

8.如权利要求4-7中任一项所述的掺烧煤气的煤粉锅炉混烧CDQ粉方法，其特征在于，步骤(3)中，烟气氧量为3-5％。

9.如权利要求4-8中任一项所述的掺烧煤气的煤粉锅炉混烧CDQ粉方法，其特征在于，当需要进行调整试验时，还包括如下步骤：根据燃烧工况调整，制定试验分步方案；制定不同工况下运行方案，并做好试验数据收集、整理和分析；根据试验分析结果和经济效益计算，得出试验结论。

10.如权利要求9所述的掺烧煤气的煤粉锅炉混烧CDQ粉方法，其特征在于，所述调整试验后进行如下判断：配煤能否做到自动控制而且均匀有序；燃烧是否稳定，锅炉结焦、制粉和排烟温度是否正常；锅炉飞灰含碳量、炉渣含碳量是否超出标准；通过效率测算，判断经济运行质量。