CN111102564A - 基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，包括：采用300MW循环流化床锅炉掺烧煤泥发电，在所述循环流化床锅炉投入煤泥运行后，调整锥形阀开度、一二次风的配比调整控制床温在880℃左右，以降低底渣含碳量；将床温控制在850～900℃，煤泥投入后通过微量调整石灰石投入量控制SO₂排放量在规定范围内；当检测到炉膛上部差压高于设定值时，通过外置床或回料阀放细灰的手段加以控制。本发明能够提高煤泥处理量、降低污染物排放，显著提高节能减排效果。

Description

基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法

技术领域

本发明属于火力发电技术领域，尤其涉及一种基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法。

背景技术

煤泥是煤炭洗选过程中的废弃物，由于其处理和利用比较困难，在许多场合下被堆放或填入废弃矿井中。堆放的煤泥占用大量的土地资源，而且煤泥遇水即会流失，风干飞扬，对环境造成严重的污染，其危害程度比同是洗选废弃物的煤矸石要大的多；填入矿井的煤泥又造成了大量低质能源的浪费。

利用煤泥发电既能解决煤泥堆积存放过程中造成的环境污染问题，也可避免填入废弃矿井中造成的低质能源浪费。

循环流化床(Circulating Fluidized Bed，CFB)锅炉作为新一代清洁发电技术，具有燃料适应性广，污染物排放低的特点。发展大型循环流化床锅炉掺烧煤泥清洁发电技术，其煤泥处理量大、污染物排放低，节能减排效果更加明显，将会为煤矿企业带来巨大的经济效益和良好的社会效益，对于建设资源节约型、环境友好型发电企业具有战略意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，包括：

采用300MW循环流化床锅炉掺烧煤泥发电，在所述循环流化床锅炉投入煤泥运行后，调整锥形阀开度、一二次风的配比调整控制床温在880℃左右，以降低底渣含碳量；

将床温控制在850～900℃，煤泥投入后通过微量调整石灰石投入量控制SO₂排放量在规定范围内；

当检测到炉膛上部差压高于设定值时，通过外置床或回料阀放细灰的手段加以控制。

进一步地，该方法还包括：

所述循环流化床锅炉采用双布风板结构，以增加二次风穿透能力；

配备4个外置式换热器，以便于受热面布置及床温调节；

锅炉蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构，在尾部对流烟道依次布置高温过热器、低温再热器、高低温省煤器和回转式空气预热器；

在外置式换热器入口设置锥形阀，通过调整锥形阀的开度控制由绝热旋风分离器分离下来的循环物料的分配，以调节床温和再热汽温；

在靠近炉前的两个外置式换热器内布置高温再热器和低温过热器，用以调节再热蒸汽温度；

在靠近炉后的两个外置式换热器内布置中温过热器I和中温过热器II，用以调节床温；

每台锅炉配备4台风水联合式冷渣器，用于回收热量。

进一步地，该方法还包括：

通过调节外置床锥形阀开度，使旋风分离器出口烟温在正常值范围，回料阀温度在正常值范围，以避免回料阀结焦。

进一步地，该方法还包括：

沿床高的不同位置将二次风打入炉膛，进行分级配风，以降低NO_x排放。

进一步地，该方法还包括：

采用电除尘器进行除尘，以保证最终的烟尘排放浓度在规定范围内。

进一步地，该方法还包括：

采用带S摆的双缸柱塞泵与具有雾化功能的煤泥枪输送煤泥，煤泥枪运行时通以压缩空气雾化煤泥，以便于燃尽煤泥，并设置墙盒密封风，以避免枪头被烧坏；

将进入煤泥输送系统的煤泥含水率控制在30％左右；

在煤泥输送系统的输送管线设置卸料螺旋装置及煤泥仓搅拌装置，用于均匀煤泥含水率，以提高卸料螺旋出力。

进一步地，该方法还包括：

采用低位煤泥给入方式，在距离布风板设定高度的侧墙或者前墙，通过煤泥枪将煤泥打入炉膛；

煤泥枪在停运时打入一次冷风，防止煤泥枪堵塞。

借由上述方案，通过基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，能够提高煤泥处理量、降低污染物排放，显著提高节能减排效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例提供了一种基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，包括：

采用300MW循环流化床锅炉掺烧煤泥发电，在所述循环流化床锅炉投入煤泥运行后，调整锥形阀开度、一二次风的配比调整控制床温在880℃左右，以降低底渣含碳量；

将床温控制在850～900℃，煤泥投入后通过微量调整石灰石投入量控制SO₂排放量在规定范围内；

当检测到炉膛上部差压高于设定值时，通过外置床或回料阀放细灰的手段加以控制。

在本实施例中，该方法还包括：

所述循环流化床锅炉采用双布风板结构，以增加二次风穿透能力；

配备4个外置式换热器，以便于受热面布置及床温调节；

锅炉蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构，在尾部对流烟道依次布置高温过热器、低温再热器、高低温省煤器和回转式空气预热器；

在外置式换热器入口设置锥形阀，通过调整锥形阀的开度控制由绝热旋风分离器分离下来的循环物料的分配，以调节床温和再热汽温；

在靠近炉前的两个外置式换热器内布置高温再热器和低温过热器，用以调节再热蒸汽温度；

在靠近炉后的两个外置式换热器内布置中温过热器I和中温过热器II，用以调节床温；

每台锅炉配备4台风水联合式冷渣器，用于回收热量。

在本实施例中，该方法还包括：

通过调节外置床锥形阀开度，使旋风分离器出口烟温在正常值范围，回料阀温度在正常值范围，以避免回料阀结焦。

在本实施例中，该方法还包括：

沿床高的不同位置将二次风打入炉膛，进行分级配风，以降低NO_x排放。

在本实施例中，该方法还包括：

采用电除尘器进行除尘，以保证最终的烟尘排放浓度在规定范围内。

在本实施例中，该方法还包括：

采用带S摆的双缸柱塞泵与具有雾化功能的煤泥枪输送煤泥，煤泥枪运行时通以压缩空气雾化煤泥，以便于燃尽煤泥，并设置墙盒密封风，以避免枪头被烧坏；

将进入煤泥输送系统的煤泥含水率控制在30％左右；

在煤泥输送系统的输送管线设置卸料螺旋装置及煤泥仓搅拌装置，用于均匀煤泥含水率，以提高卸料螺旋出力。

在本实施例中，该方法还包括：

采用低位煤泥给入方式，在距离布风板设定高度的侧墙或者前墙，通过煤泥枪将煤泥打入炉膛；

煤泥枪在停运时打入一次冷风，防止煤泥枪堵塞。

通过该基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，能够提高煤泥处理量、降低污染物排放，显著提高节能减排效果。

下面对本发明作进一步详细说明。

1、煤泥输送系统

煤泥是煤炭洗选过程中分离出的以煤炭颗粒为主、含有各种杂质的高水分排放物，一般为劣质烟煤。煤泥通常具有粒度细，水分含量高、持水性强，灰分含量高，发热量较低，粘性较大的特性。洗煤泥是一种介于固体与液体之间的浆状物，其管内流动具有非牛顿流体的特性，输送较为困难，且容易造成二次污染。

煤泥输送系统的主要功能是把煤泥无污染、连续稳定的送入炉膛。煤泥输送系统一般包括：煤泥输送皮带、煤泥仓、煤泥预处理系统、煤泥泵和煤泥管道，对于侧墙低位煤泥给入方式的系统还配有特制的煤泥(喷)枪。其中，煤泥预处理系统、煤泥泵和煤泥枪成为为整个煤泥输送系统的关键组成部分。

煤泥高持水性、高粘度的特性导致其泵送较为困难。燃用煤泥的CFB机组通常采用螺杆泵、挤压泵、柱塞泵进行泵送。煤泥柱塞泵泵送系统由煤泥仓、仓底滑架、冲洗水加压泵及四条煤泥泵送管线组成。每条管线包括卸料螺旋、混合料斗、煤泥水份调节系统、煤泥泵、除杂装置、煤泥枪等组成部分。柱塞泵具有较高的出口泵压和较强的煤泥输送能力。

煤泥的含水率对煤泥在管道内的流动阻力有非常大的影响，是关系到煤泥输送系统能否正常运行的重要参数。煤泥的含水率应该控制在能够保证输送系统正常工作的情况下的下限，本实施例将进入煤泥泵的煤泥含水率通常在30％左右。

煤泥枪一般是针对低位煤泥给入系统而言的，对于高位煤泥给入系统通常为煤泥输送管道，不需要专门设计的煤泥枪。煤泥枪主要由枪体、球阀、闸板阀、安全阀等组成。煤泥枪运行时通以压缩空气雾化煤泥，便于煤泥燃尽，为了避免枪头被烧坏还设有墙盒密封风。本实施例采用带S摆的双缸柱塞泵与具有雾化功能的煤泥喷枪输送煤泥。

卸料螺旋的出力与煤泥仓内煤泥的含水率有直接关系。通过增加煤泥仓搅拌装置可均匀煤泥含水率，从而提高卸料螺旋出力，也可以大大降低由于煤泥仓内加水过多导致的卸料螺旋溃漏的风险。煤泥含水率还是能否投运煤泥的一个重要参数。含水率过高会导致锅炉损失增加，不经济；含水率过低会导致煤泥输送不畅而堵枪。煤泥经过小料仓加水后的含水率控制在30％较为合适。

2、煤泥给入方式

煤泥给入口位置的不同对煤泥在炉内能否正常、稳定参与燃烧有很大影响。目前燃烧煤泥的锅炉主要有两种煤泥给入方式：高位煤泥给入方式和低位煤泥给入方式。

高位煤泥给入方式，煤泥是从锅炉顶部喷挤进入炉膛，形成块状下落。块状煤泥一边下落、一边烘干、一边爆裂、一边燃烧，待落到颗粒浓度较高的密相区时，已经变成小块，参与炉内异重燃烧。高位煤泥给入方式处在炉膛出口负压区，对密封要求不高。对于高位煤泥给入方式要防止煤泥块过大，如果大块煤泥在到达密相区以后没能爆裂成细小的煤泥团，直接堆积到布风板上，最终会导致流化问题。

低位煤泥给入方式是相对高位煤泥给入方式而言的。一般低位煤泥给入方式煤泥给入口布置在距离布风板一定高度的侧墙或者前墙，通过特制的煤泥枪将煤泥打入炉膛。由于煤泥枪通常布置在炉膛密相区，处于炉膛正压段，因此对穿墙的煤泥枪的密封风有一定要求。

低位煤泥给入方式的煤泥枪在停运时要采取防堵措施，如打入一次冷风等，防止煤泥枪的堵塞。煤泥枪的雾化风会打散入炉煤泥，避免了炉顶给入方式的不足。

3、掺烧煤泥对锅炉运行参数的影响

本实施例的300MW燃烧煤泥的循环流化床锅炉采用Alstom双布风板技术，克服二次风穿透能力不足的问题；配备4个外置式换热器来减轻随着锅炉容量增大导致的受热面布置及床温调节困难的问题。锅炉蒸发受热面为膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构，尾部对流烟道依次布置高温过热器、低温再热器、高低温省煤器和回转式空气预热器。外置式换热器入口设有锥形阀，通过调整锥形阀的开度来控制由绝热旋风分离器分离下来的循环物料的分配，从而实现床温和再热汽温的调节。靠近炉前的两个外置式换热器内布置高温再热器和低温过热器，用来调节再热蒸汽温度；靠近炉后的两个外置式换热器内布置中温过热器I和II来调节床温。每台锅炉配备4台风水联合式冷渣器，回收部分热量。设计煤种为矸石:煤泥:中煤＝45％:15％:40％。

1)掺烧煤泥对床温的影响及控制

床温是指CFB锅炉密相区内流化物料的料层温度，它反映了炉内吸热与放热之间的关系，是CFB锅炉运行中的重要参数。当密相区下部、中部、上部温度均匀稳定在850～920℃之间时，表明整个炉内流化质量好，燃烧工况正常；当出现局部温度过高或过低时表明炉内流化状况不佳，要注意风量等参数的调整。床温过低会导致锅炉效率下降、锅炉运行不稳定、容易灭火；床温过高容易造成炉膛、回料阀等部位结焦而停炉。过低、过高的床温还会导致炉内脱硫效率下降，床温过高时还会导致NOx的生成量迅速增加。因此掌握煤泥喷入后的床温变化特性对于CFB锅炉稳定、低污染、高效燃烧具有重要意义。

当煤泥进入流化床锅炉时将经历水分蒸发、挥发分的析出与着火、焦炭燃烧阶段。从煤泥入炉后的燃烧过程可以看出，煤泥投入瞬间由于水分的迅速蒸发会引起炉膛负压的变化，然后是床温的下降。对于大型循环流化床锅炉，由于炉内物料较多，当投入煤泥量较小时，床温瞬间下降的幅度要小一些；但对于小型CFB锅炉，这种影响会明显些，最多能下降100℃。当床温回升、氧量开始下降时，表明煤泥已经打入炉膛并开始燃烧了。

在300MWCFB锅炉上进行了现场试验。该试验在260MW负荷下进行，锥形阀开度保持不变，炉膛出口负压稳定在-100±50Pa，氧量稳定在3.35％±1％，床压稳定在9～11kPa。逐渐增加煤泥投入量，观察床温随煤泥投入量的变化情况，试验结果表明随着煤泥喷入量的增加，密相区下部、中部、上部床温均有所下降。与不喷入煤泥时相比，在喷入40m3/h(相当于30％的入炉煤量)的煤泥量时床温由880℃下降至850℃。

可见，较低的床温不利于进入炉膛的煤泥由于温差作用导致的迅速爆裂，结团煤泥数量增多，从而导致底渣含碳量的增加。因此，当投入煤泥后运行人员要通过燃烧调整控制床温在正常范围，如采用调整锥形阀开度、一二次风的配比等手段。试验表明，控制床温在880℃左右时，底渣含碳量会明显降低。

2)掺烧煤泥对床压的影响及控制

床压是CFB锅炉运行中的另一个重要监控参数。床压一般指安装在距布风板上方300mm左右位置的压力，该值能够表征炉内床料的高度。床压高表明炉内床料多，对于稳定燃烧、减小断煤对锅炉稳定运行的影响、减少排渣可燃物含量有利；但床压高会增大一次风压头，电耗增加，同时也大大增加了分体炉膛翻床的可能性。床料薄、床压低，锅炉带负荷能力差，床温偏高，容易引起结焦。因此掌握煤泥喷入后的床压变化特性对于CFB锅炉稳定、高效燃烧具有重要意义。

CFB锅炉的床压主要通过调整排渣量的手段控制。煤泥投入后减少了入炉原煤量，产生的底渣量也相应减少从而减少了锅炉排渣量。稳定运行的煤泥系统能够减轻锅炉排渣系统的压力，对于高位煤泥给入方式的小型异重CFB锅炉甚至能够实现“零排渣”连续稳定运行。可见，煤泥投入后改变了灰渣比。

单侧煤泥最大掺烧比例

考虑到双布风板结构的CFB机组存在翻床的特点，进行了单侧最大煤泥掺烧比例试验，以考验在最恶劣情况下煤泥的最大掺烧比例情况。以300MWCFB机组为例，在200MW工况下单侧投入#3、#4煤泥枪，出力分别为16.0m³/h和17.0m³/h，共33m³/h(约40t/h)，相当于30％的掺烧比例。通过调整两床配风偏置、锥形阀开度和排渣进口阀的开度等手段，机组在200MW负荷的工况连续稳定运行4小时，床温、床压、汽温、汽压稳定。

对炉膛上部差压的影响

对于大型CFB锅炉，炉膛上部差压△P₂是也非常重要的监控参数。炉膛上部差压△P₂代表着从燃烧室至分离器的循环灰流量，能够反映炉内粒度级配情况，是指导运行与动力配煤的重要参数。为了考察煤泥投入后对△P₂的影响情况，以300MWCFB锅炉在260MW工况下进行了试验。试验过程中，炉膛出口负压稳定在-100±50Pa，氧量稳定在3.35％±1％，维持床温在870～890℃之间，床压稳定在9～11kPa。试验结果表明：在不投入煤泥的情况下，△P₂稳定在0.85kPa左右，随着煤泥喷入量的增加△P₂随之增大。较高的△P₂可以强化炉内传热过程，从这一角度来看，增加煤泥量有利于提高机组的带负荷能力。但对于分体炉膛设计的CFB锅炉，过高的△P₂会导致锅炉在出现翻床时难以控制的问题，因此当△P₂过高时要通过外置床或回料阀放细灰的手段适当加以控制。

3)掺烧煤泥对引风机运行的影响

煤泥是一种高水分燃料，入炉后煤泥中水分迅速蒸发、体积迅速膨胀，引起总烟气量的增加，从而导致引风机电流的增大。以某300MWCFB锅炉为例进行试验，试验过程中，炉膛出口负压稳定在-100±50Pa，氧量稳定在3.35％±1％，维持床温在870～890℃之间，床压稳定在9～11kPa，引风机投自动，保证A、B引风机出力一致。试验结果表明：在260MW工况下，当没有投入煤泥时，A引风机电流为186A，当煤泥投入量为52m³/h时，A引风机电流增加至198A；随着入炉煤泥量的增大B引风机电流也同样几乎成线性增加。在220MW工况存在同样的规律。该现象对于引风机的选型、排烟温度的选择都有参考意义。

4)掺烧煤泥对给煤系统的影响

稳定运行的煤泥系统增加了锅炉燃料供应系统的可靠性，降低了锅炉对给煤线断煤的敏感性。对于给煤线较长的回料腿给煤方式，煤泥系统还能加快机组对负荷变化的响应速度，弥补给煤线响应滞后的不足。以某300MWCFB机组为例，由于采用回料腿给煤的二级给煤线较长，从给煤指令发出到汽压发生变化要8分钟左右；而煤泥近似为不可压缩流体，加煤泥指令发出后柱塞泵工作频率立刻提高，煤泥很快就会入炉，比给煤线的时间要短，从指令发出到汽压发生变化仅需要4分钟左右，其响应负荷速度要比给煤线快很多。因此通过配风、煤泥和给煤线相互配合将会大大改善AGC的响应品质。

5)掺烧煤泥对分离器出口烟温的影响

旋风分离器出口烟温是判断物料外循环系统是否正常的最直观参数，对于CFB锅炉的安全运行具有重要意义。低位给入煤泥的方式与炉顶给入煤泥方式不同，煤泥在炉内有相对较长的停留时间，在进入旋风分离器后的继续燃烧份额相对较小，因此不会像炉顶给入煤泥方式容易引起分离器超温和尾部烟道后燃的现象。该方式下旋风分离器出口烟温与床温的关系更密切。由于床温可以通过外置床的锥形阀开度进行调节，因此通过运行调整可以保证旋风分离器出口烟温在正常值范围，回料阀的温度也不会超温，从而避免了回料阀结焦的问题。高位煤泥给入方式则有可能会存在这样的问题。

4、掺烧煤泥对锅炉经济运行的影响

1)掺烧煤泥对飞灰含碳量的影响

飞灰含碳量的大小能够反映炉内燃烧状况，并直接影响锅炉效率，是电厂日常生产中重点关注的数据。煤泥水分、挥发分含量较高，入炉后迅速爆裂、挥发分析出并着火。一部分粒度足够小的细颗粒直接随烟气扬析，离开炉膛，或者被旋风分离器捕捉参与外循环，或者直接进入尾部烟道成为飞灰；另一部分粒度中等的颗粒则参与炉内循环；剩余的凝结成团的煤泥颗粒则可能一直留在密相区参与流态化燃烧。对于低位煤泥给入方式，由于煤泥枪距离炉膛出口有一定距离，煤泥颗粒在炉内有相对充足的停留时间，一般燃烧要相对完全。对于高位煤泥给入方式，煤泥爆裂后会有一部分细煤泥颗粒直接进入旋风分离器，未被捕捉的煤颗粒则直接进入尾部烟道成为飞灰。这部分颗粒的炉内停留时间短，燃烧通常不完全，因此会导致飞灰含碳量偏高。

以某电厂锅炉为例，分别对180MW、220MW和260MW三个负荷工况进行了试验。试验过程中，炉膛出口负压稳定在-100±50Pa，氧量稳定在3.35％±1％，床温维持在870～890℃之间，床压稳定在9～11kPa，试验结果表明：煤泥投入量的多少对飞灰含碳量的影响并不明显，在不同负荷、不同煤泥投入量的情况下，飞灰含碳量始终保持在1.2％～2.0％之间，燃烧效果较好。对于该锅炉，煤泥枪距炉顶高度约30m，炉内流化风速5～5.5m/s，能够一次性飞出炉膛，并且未被旋风分离器捕捉到的煤泥颗粒在炉内平均停留时间在6s左右，煤泥颗粒燃烧时间相对充分，再加之分体炉膛设计结构，补氧及时充分，因此飞灰含碳量不高。可见，低飞灰含碳量一方面得益于裤衩腿分体炉膛结构，另一方面主要得益于低位煤泥给入方式。对于炉顶高位煤泥给入方式，其掺烧煤泥和未掺烧煤泥时的飞灰含碳量相差了约2％，主要是炉内停留时间不足造成的。

2)掺烧煤泥对底渣含碳量的影响

底渣含碳量的大小同样能够反映炉内燃烧状况，并直接影响锅炉效率，是电厂日常生产中重点关注的数据。CFB锅炉的排渣与炉膛密相区颗粒组成密切相关。通常认为，煤泥凝聚团由于密度相对较低，会“漂浮”在床料上部参与燃烧，但对于燃用洗中煤等燃料时，这种密度差异要相对小，不像单纯燃烧煤泥和煤矸石时密度差异那么明显，所以凝聚团的煤泥颗粒会被夹带着在整个密相区的上部、中部和下部“沸腾”燃烧，从而也能被夹带出炉膛的侧墙排渣口，因此当床温较低、煤泥雾化效果不好时，这种凝聚团的煤泥比例增加，排出炉膛的煤泥团也就会增加，导致底渣含碳量的增大。

以某电厂锅炉为例，分别对180MW、220MW和260MW三个负荷工况进行了试验。试验过程中，炉膛出口负压稳定在-100±50Pa，氧量稳定在3.35％±1％，床温维持在870～890℃之间，床压稳定在9～11kPa，试验结果表明：对于小于20m³/h的煤泥投入量，底渣含碳量基本没有变化；随着入炉煤泥量的大幅增加，底渣含碳量也有明显的增大的趋势，特别是在180MW的相对低负荷燃烧煤泥工况，底渣含碳量由未加煤泥时的2.2％迅速增加至5.5％(对应煤泥量40m³/h)。煤泥进入炉膛后依次经历水分迅速蒸发、煤泥团爆裂与挥发分析出着火、焦炭燃烧等过程。随着入炉煤泥量的增加，越来越多的煤泥团未能爆裂留在密相区参与流化燃烧，最终从冷渣器进口排出炉膛。底渣含碳量的增加即主要来自这部分未燃尽的结团煤泥。由于煤泥枪位置与排渣口位置垂直相邻，因此未燃烧的结团煤泥直接从冷渣器排出，导致底渣含碳量迅速增加。

3)掺烧煤泥对排烟温度的影响

煤泥投入后对排烟温度的影响也非常明显。由于煤泥的灰分含量较高，且绝大部分颗粒粒度小于0.5mm，因此煤泥投入后会大大增加飞灰的份额。煤泥的灰分一般粘性很大，进入尾部烟道后会导致受热面积灰的加速，从而导致排烟温度的升高。为了得到较为理想的主蒸汽温度，降低空气预热器进口烟气温度保证空预器的安全运行，并降低排烟温度，随着煤泥量的增加蒸汽吹灰频率将明显增加。排烟温度的升高还与煤泥中的灰分和水分携带一定热量进入尾部烟道、改变炉内受热面和尾部烟道各受热面之间的热负荷分配关系有关。以某电厂锅炉为例，机组在260MW工况下，在相同吹灰间隔内，未投入煤泥和投入40m³/h的煤泥时排烟温度随时间的变化情况可以看出，在未投入煤泥和投入40m³/h煤泥的情况下，排烟温度升高了5℃以上。而且在投入煤泥后，即使采用相同的吹灰频率与吹灰强度，排烟温度也很难恢复到投入煤泥前的情况。

4)掺烧煤泥对锅炉热效率的影响

掺烧煤泥后对灰渣含碳量和排烟温度的影响最终表现在对锅炉热效率的影响上。投入煤泥后对锅炉热效率的影响又与入炉燃料特性有很大关系。锅炉热效率的降低会导致供电煤耗的增加，但这并不是说为了降低煤耗就少投或不投用煤泥。因为电厂最终效益的衡量指标是入炉燃料价格与发电成本价格之间的差值，即最终的净利润。由于煤泥价格远低于入炉混煤的价格，入炉总燃料量的增加不能抵消入炉总燃料价格的降低，因此电厂实际的煤泥使用量应根据锅炉实际运行情况尽可能多的燃用煤泥，只是单位电量得到的利润增长率随着煤泥投入比例的增加而减少。

5、掺烧煤泥对污染物排放特性的影响

1)二氧化硫排放控制

循环流化床锅炉作为新一代清洁发电技术，其主要优点之一就是可以实现炉内加脱硫剂脱硫。流化床燃烧脱硫是把煤和脱硫剂加入燃烧室的床层中，使燃料和脱硫剂进行流态化湍流混合，脱硫剂经过煅烧后形成能与SO₂反应的固硫剂，减少S0₂排放。炉内脱硫作为减少S0₂排放的有效途径特别适合于流化床燃烧，因为这种燃烧方式提供了理想的脱硫环境：脱硫剂和SO₂能充分混合、接触，燃烧温度适宜，脱硫剂和SO₂在炉内停留时间长。

煤泥中灰分含量较高，且其灰分中含有丰富的碱金属氧化物CaO、MgO等，因此投入的煤泥有一定的自脱硫能力，通过调整石灰石投入量能够控制SO₂的排放量在国家规定的范围内。以某电厂锅炉为例，在煤泥投入的50％～100％负荷工况下，SO₂排放浓度没有发生明显变化，其排放量更多的是与运行床温有密切关系。将床温控制在850～900℃时，煤泥投入后通过微量调整石灰石投入量完全能够控制SO₂排放量在200mg/dNm³以下(根据GB13233-2003《火电厂大气污染物排放标准》，该类机组SO₂排放浓度限值为400mg/dNm³)，满足对该类机组的环保要求。对于燃用煤泥的循环流化床锅炉，由于烟气含湿量较高(约10％)，会导致烟气露点温度的升高，如果烟气中SO₂含量较高容易引起尾部受热面的低温腐蚀。因此对于该类机组更要严格控制SO₂的排放浓度。

2)氮氧化物排放控制

低氮氧化物(NOx)排放是循环流化床锅炉作为新一代清洁发电技术另一个重要优势。按照NOx生成的机理，在以煤为燃料的燃烧设备中，生成的NOx主要有2种类型：即热力型NOx和燃料型NOx。其中，热力型NOx为空气中的N₂在高温下氧化而生成的，燃料型NOx为燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生成。氮氧化物的生成量与炉膛温度关系最为密切。因此，如何通过燃烧调整等手段控制燃料型NO_x显得更为重要。分级配风是CFB锅炉低NO_x排放的又一重要手段。密相区基本处于缺氧燃烧状态，二次风沿床高的不同位置打入炉膛，实现分级配风，证明是降低NO_x的有效手段。以某电厂锅炉为例，通过调整锥形阀的开度，保持运行床温在880℃左右，一次风占总风量的30～40％，外二次风占总二次风的30％左右，能够将NO_x排放量稳定的控制在200mg/dNm³以下(根据GB13233-2003《火电厂大气污染物排放标准》，该类机组NO_x排放浓度限值为450mg/dNm³)，完全满足对该类机组的环保要求。

3)烟尘排放浓度控制

烟尘排放浓度是燃煤电站锅炉中的一项重要污染物排放监控指标，因此电除尘的性能显得越来越重要。煤泥中灰分含量较高，燃烧后大部分以飞灰的形式逃离炉膛，因此会增加烟气中的灰尘浓度。加之烟气中水分含量较高，在大比例掺烧煤泥时可能会对电除尘的工作带来影响。如超临界机组的煤粉炉和不掺烧煤泥的CFB锅炉，电除尘入口的烟尘浓度在30g/Nm³左右，而对于不排渣、无溢流的小型煤泥CFB锅炉，电除尘入口烟尘浓度高达40～50g/Nm³，在电除尘的设计、选型中要予以充分考虑。

对于大型CFB锅炉，在掺烧煤泥后也存在灰分增加、电除尘出力增大的情况。以某电厂锅炉为例，在未掺烧煤泥的情况下，在90％负荷时测得的烟气含尘浓度为25g/Nm³；掺烧30％煤泥后，在同样负荷下，烟气含尘浓度达到40g/Nm³，电除尘捕捉的灰量明显增加。因此电除尘的选型能够满足这种变化，保证最终的烟尘排放浓度达到国家规定。

通过采用大型循环流化床锅炉燃烧煤泥具有煤泥处理量大、SO₂和NOx等污染物排放低，节能减排效果明显的技术效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，其特征在于，包括：

采用300MW循环流化床锅炉掺烧煤泥发电，在所述循环流化床锅炉投入煤泥运行后，调整锥形阀开度、一二次风的配比调整控制床温在880℃左右，以降低底渣含碳量；

将床温控制在850～900℃，煤泥投入后通过微量调整石灰石投入量控制SO₂排放量在规定范围内；

当检测到炉膛上部差压高于设定值时，通过外置床或回料阀放细灰的手段加以控制。

2.根据权利要求1所述的基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，其特征在于，还包括：

所述循环流化床锅炉采用双布风板结构，以增加二次风穿透能力；

配备4个外置式换热器，以便于受热面布置及床温调节；

锅炉蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构，在尾部对流烟道依次布置高温过热器、低温再热器、高低温省煤器和回转式空气预热器；

在外置式换热器入口设置锥形阀，通过调整锥形阀的开度控制由绝热旋风分离器分离下来的循环物料的分配，以调节床温和再热汽温；

在靠近炉前的两个外置式换热器内布置高温再热器和低温过热器，用以调节再热蒸汽温度；

在靠近炉后的两个外置式换热器内布置中温过热器I和中温过热器II，用以调节床温；

每台锅炉配备4台风水联合式冷渣器，用于回收热量。

3.根据权利要求1所述的基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，其特征在于，还包括：

通过调节外置床锥形阀开度，使旋风分离器出口烟温在正常值范围，回料阀温度在正常值范围，以避免回料阀结焦。

4.根据权利要求1所述的基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，其特征在于，还包括：

沿床高的不同位置将二次风打入炉膛，进行分级配风，以降低NO_x排放。

5.根据权利要求1所述的基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，其特征在于，还包括：

采用电除尘器进行除尘，以保证最终的烟尘排放浓度在规定范围内。

6.根据权利要求1所述的基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，其特征在于，还包括：

采用带S摆的双缸柱塞泵与具有雾化功能的煤泥枪输送煤泥，煤泥枪运行时通以压缩空气雾化煤泥，以便于燃尽煤泥，并设置墙盒密封风，以避免枪头被烧坏；

将进入煤泥输送系统的煤泥含水率控制在30％左右；

在煤泥输送系统的输送管线设置卸料螺旋装置及煤泥仓搅拌装置，用于均匀煤泥含水率，以提高卸料螺旋出力。

7.根据权利要求6所述的基于床温、床压控制的掺烧煤泥清洁发电方法，其特征在于，还包括：

采用低位煤泥给入方式，在距离布风板设定高度的侧墙或者前墙，通过煤泥枪将煤泥打入炉膛；

煤泥枪在停运时打入一次冷风，防止煤泥枪堵塞。