淺談水煤漿鍋爐站的工程設計

CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設計2011,21(5)淺談水煤漿鍋爐站的工程設計諸建平*杭州杭氧化醫工程有限公司杭州310007摘要介紹水煤漿特性,水煤漿鍋爐與其它鍋爐運行成本和煙氣污染物排放的比較,水煤漿鍋爐站工程設計中需注意的因素。關(guān)鍵詞水煤漿鍋爐綜合效益工程設計環(huán)境保護水煤漿作為潔凈煤技術(shù)是一種既環(huán)保又經(jīng)濟表1水煤漿成分及特性的技術(shù)。2006年水煤漿的高效潔凈利用技術(shù)作為名稱(chēng)特性數據先進(jìn)能源技術(shù)進(jìn)入《我國應掌握自主知識產(chǎn)權的碳含量C,%關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品目錄》。2010年3月,推進(jìn)潔凈煤粘度n(漿體溫度20℃,剪切率100s-1),mPa·800~1200技術(shù)產(chǎn)業(yè)化被列為國家發(fā)改委、環(huán)境保護部、科平均粒度,μm<50最大粒徑<300技部等多個(gè)部委的重點(diǎn)工作們密度,g/cm3隨著(zhù)水煤漿技術(shù)的大力推廣,目前,全國有灰分(Ad),%5.77.724臺電站鍋爐和500多臺工業(yè)鍋爐已成功應用了硫分(Sd),%0.3~0.5該技術(shù),從而為水煤漿鍋爐事業(yè)的發(fā)展奠定了堅發(fā)熱量,k/kg18800-19680揮發(fā)分(Vd),%實(shí)的基礎。據預測,到2050年,國內煤炭仍將穩定性, month占一次能源消耗的50%左右。按國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展長(cháng)遠規劃及國家的產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)政策的衰2運行成本比較表要求,大力發(fā)展潔煤技術(shù),高效清潔地利用我國鍋爐消耗熱值單價(jià)年費消耗量成本煤炭資源,對于促進(jìn)能源與環(huán)境協(xié)調發(fā)展,滿(mǎn)足國民經(jīng)濟快速穩定發(fā)展需要,具有極其重要的戰水煤漿1370192601.112367311170略意義2)輕油65842707628735053燃氣830m3/h355903.2179563741水煤漿鍋爐燃煤13230291.1117310444由表2可知,水煤漿與燃油鍋爐每噸蒸汽成本1.1水煤漿的特性差價(jià)為240元,每年可為國家節約進(jìn)口燃油外匯資水煤漿是由65%-70%不同粒度分布的煤、金1637萬(wàn)元。32%~35%的水和0.5%~1%的化學(xué)添加劑制成1.3煙氣污染物排放比較的混合物。它具有一定的流動(dòng)性,燃燒效率達到水煤漿鍋爐具有高效環(huán)保,可以迅速達到98%以上,爐渣中的含炭量由傳統燃燒鍋爐的900℃以上,且能連續穩定自動(dòng)燃燒的優(yōu)點(diǎn),避免13.7%降到2%以下,熱值相當于石油的一半,被燃煤鍋爐加煤時(shí)低溫燃燒不充分,燃油鍋爐溫度稱(chēng)為液態(tài)煤炭。水煤漿成分及特性,見(jiàn)表1。在1300℃以上時(shí),燃燒產(chǎn)生大量的氮化物污染。1,2運行成本比較據環(huán)保部門(mén)的檢測結果,水煤漿鍋爐煙氣含以10υh鍋爐為例,水煤漿鍋爐與燃油、燃氣硫量、含塵量、CO、氮氧化物等環(huán)保指標均優(yōu)于和燃煤鍋爐的運行成本,見(jiàn)表21。國家標準,接近或超過(guò)歐盟綠色標準6。塵渣可以用作優(yōu)質(zhì)建材原料。通過(guò)國家環(huán)境保護總局諸建平:工程師。1997年畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)。一直從事工程設計。聯(lián)系電話(huà):135168182,E-mil: zhuji028@ahoo. com. cno011,21(5)諸建平淺談水煤漿蝸爐站的工程設計編制的有關(guān)環(huán)境影響報告表的有關(guān)數據,水煤漿爐的正常運行與鍋爐的蒸汽壓力水煤漿流量、送鍋爐與其它鍋爐煙氣污染物排放比較,見(jiàn)表3。風(fēng)量、爐膛負壓等工藝參數與燃燒都有著(zhù)密切的關(guān)表3煙氣污染物排放比較系,將這些工藝參數關(guān)聯(lián)起來(lái)組成一個(gè)自動(dòng)控制系水煤漿輕柴油重油Ⅱ類(lèi)煙煤統。通過(guò)各參數的互相調節,自動(dòng)控制系統能完成燃料灰分,%0.010.232.48以下功能:燃料硫分,%0.251.5(1)穩定髙溫熱源。除塵器(除塵率),%不用不用脫硫裝置(脫硫效0(2)實(shí)現不間斷連續穩定運行率),%不用不用70-30(3)提高加熱爐整體運行效率。CB13271,I類(lèi)區Ⅱ時(shí)段煙塵要求,ng/Nm2(4)配備非正常工況下的安全聯(lián)鎖反饋保護和GB371,I類(lèi)區Ⅱ時(shí)段9(500)500非正常工況下的預警、報警等控制程序來(lái)保證水煤SO2要求mg/Nm漿鍋爐的安全運行。實(shí)際煙塵濃度,mg/Nm339.8(59.4)<80<80此外,水煤漿鍋爐必須與鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、供漿實(shí)際SO2濃度,mg/Nm32538(393.5)450泵、過(guò)濾攪拌器之間進(jìn)行聯(lián)鎖動(dòng)力控制,以保證加格林曼黑度啟熱爐安全運行。B13271符合規定禁止不符合2.4消耗定額及配套動(dòng)力是否符合環(huán)保要求符合區使用以10/h水煤漿鍋爐為例,年生產(chǎn)按300d計,注①表中“()內數字按燃油鍋爐即過(guò)?？諝庀禂礱=1.2的標每天連續運行。由每10t蒸汽消耗的水煤漿為準計算:②水煤漿鍋爐實(shí)際數據以浙環(huán)監(200質(zhì)字08號為準:⑤水1370kg,軟化水為It,電為23.5kWh,壓縮空氣為煤漿鍋爐燃燒效率>85%(經(jīng)過(guò)布袋除塵及脫硫后,相當于使用輕柴48Nm3。經(jīng)計算,每年需消耗水煤漿為9864,軟化油),Ⅱ類(lèi)煙煤鍋爐燃燒效率<70%。在當前環(huán)保要求高的情況下,水煤漿鍋爐最大水為72×10′t,電為169×10°kWh,壓縮空氣為限度地吸取了燃煤和燃油鍋爐的優(yōu)勢,解決了傳統5.62×105Nm3。燃煤鍋爐容易污染環(huán)境和燃油鍋爐運行成本高的2.5設備選型問(wèn)題,真正實(shí)現了環(huán)保與經(jīng)濟的雙贏(yíng),實(shí)現了經(jīng)濟水煤漿鍋爐站的設備布置必須要滿(mǎn)足生產(chǎn)、檢效益與社會(huì )效益的最佳結合。修、運輸、安全、衛生及防火要求;建構筑物的間距應符合《建筑設計防火規范》GB50016-2006有關(guān)2水煤漿鍋爐站工程設計要求;建筑材料的耐火等級應不低于二級;周邊應2.1總圖布置有環(huán)形的消防通道和通暢的運輸通道。水煤漿鍋爐站總圖設計應根據批準的城市(地水煤漿鍋爐整個(gè)系統由鍋爐本體、水煤漿儲區)或企業(yè)總體規劃和供熱規劃進(jìn)行。鍋爐站應罐卸漿泵輸漿泵、水煤漿過(guò)濾攬拌器供漿泵流選擇地質(zhì)條件較好并靠近供熱負荷比較集中的地量計連接管道儀表閥門(mén)、氣水沖洗裝置等組成。方;其排布應利于自然通風(fēng)和采光;便于燃料貯運根據筆者對幾個(gè)水媒漿鍋爐站的設計,在設備選型和灰渣的排送等。時(shí)必須考慮的因素如下:2.2工藝流程2.5.1水煤漿儲罐儲漿罐應選用鋼制、直立式圓筒形,其容量應鍋爐由燃料供給系統、燃燒系統、煙風(fēng)系統、出考慮7~10d的水煤漿使用量并應設有浮子式液位灰系統除塵脫硫系統及有關(guān)管線(xiàn)系統組成。燃料指示和防止沉淀的空氣鼓泡設施。經(jīng)燃料供給系統輸送到燃燒室與鼓風(fēng)機吹入的空2.5.2卸漿泵氣在燃燒室燃燒,產(chǎn)生的熱量以輻射和對流的方式卸漿泵宜選用專(zhuān)用螺桿泵,具有防觸變、防沉通過(guò)爐管傳遞給熱媒,燃料釋放熱量后,其煙氣經(jīng)淀功能。配備專(zhuān)用耐磨蝕轉子定子可靠的十字省煤器回收余熱后降溫,經(jīng)除塵脫硫,由引風(fēng)機經(jīng)萬(wàn)向節傳動(dòng)和高壽命的軸承密封,以保證漿液的輸煙囪排大氣。送穩定。2.3自動(dòng)控制系統2.5.3輸漿泵由水煤漿的特點(diǎn)和燃燒特性所決定,水煤漿鍋輸漿泵的選型應參考卸漿泵的要求,并能保證CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設計2011,21(5)連續給日用漿罐供漿,且根據日用漿罐液位能自動(dòng)為二級鍋爐站內外應設固定消防栓設置數量、間距啟停。及消防用水量、消防管徑等均嚴格按《建筑設計防火2.5.4水煤漿過(guò)濾攪拌器(日用漿罐)規范》GB50016-2006要求。此外,水煤漿鍋爐站還為保證供漿泵能平衡輸送水煤漿,在爐前根據鍋應按中危險級配置4kg手提式磷酸銨鹽干粉滅火器爐燃煤的耗量設有1臺水煤漿日用漿罐,同時(shí)內置攪若干(滅火器的保護半徑為12m)。拌裝置和在線(xiàn)過(guò)濾器。筆者認為,過(guò)濾器的選擇很重3.2電氣消防設計要。原因是水煤漿在制備、運輸和裝卸過(guò)程中可能混入如金屬碎屑、木片、粗碳粒、纖維物質(zhì)、粘附膠質(zhì)等(1)在配電房、鍋爐水位表、壓力表等處設置事雜物,或長(cháng)期運行時(shí)煤漿在罐壁結疤脫落的軟、硬沉故照明;在鍋爐站出口處設置疏散指示照明,均采淀物,一旦進(jìn)入管道就會(huì )堵塞噴嘴,嚴重影響霧化質(zhì)用自帶蓄電池的應急電源和燈具,連續供電時(shí)間為30~180min量,甚至被迫停爐。此外,這些雜物還會(huì )損壞泵、管道附件和儀表的正常運行和調節,因此為保證水煤(2)水煤漿鍋爐站為三類(lèi)防雷建筑。為確保電漿的質(zhì)量,進(jìn)噴嘴前應對其進(jìn)行過(guò)濾。氣設備和人身安全,需設防直接雷感應雷、雷電波2.5.5供漿泵侵人措施;鍋爐煙囪設置避雷針,利用金屬爬梯作供漿泵是把日用漿罐中的水煤漿平穩地送到引下線(xiàn)與接地裝置可靠連接;各類(lèi)配電設備外露可燃燒器的漿槍中,具有與卸漿泵同樣的性能要求導電部分均可靠接地;輸送易燃易爆物料的設備和其輸送壓力為1.2MPa,并配置變頻調速電機以調節管道須設防靜電措施。電氣設備保護接地、建筑流量物、構筑物防雷接地、防靜電接地采用共同接地系2.5.6連接管道儀表閥門(mén)統,接地電阻≤19輸漿管道的設計要求簡(jiǎn)短通暢避免過(guò)多的彎4結語(yǔ)頭和死角;管路的最低處應設有排盡設施;管道設計壓力為1.6MPa以上;采用20號無(wú)縫鋼管;選用水煤漿鍋爐具有熱效率高、適應性強、應用范隔膜壓力表;閥門(mén)可選用球閥以減小阻力。圍廣的特點(diǎn),可以廣泛應用于企事業(yè)單位、住宅小氣化爐裝置水煤漿的輸送管線(xiàn)設計宜采用不區供暖以及各種類(lèi)型的工業(yè)生產(chǎn)等方面。隨著(zhù)國銹鋼管線(xiàn);接口法蘭應釆用316錳鉻合金等特殊材家環(huán)保政策執行力度加大加快了小型燃煤鍋爐的質(zhì)加工,以保證電磁流量計的測量精度。淘汰,以及燃油價(jià)格上漲導致的燃油鍋爐成本居高2.5.7煙風(fēng)系統不下,水煤漿鍋爐是各類(lèi)鍋爐用戶(hù)的理想選擇,擁煙風(fēng)系統由鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、風(fēng)道、煙道、煙囪有廣闊的市場(chǎng)前景。等組成。鼓、引風(fēng)機采用轉速為1450r/min,要求采參考文獻用變頻控制,低噪聲設備;風(fēng)道、煙道均為鋼制,風(fēng)道采用地埋式,使鍋爐站整潔操作方便。1國家發(fā)展和改革委員會(huì )煤炭工業(yè)發(fā)展“十一五”規劃[R].200.L2.5.8出灰系統鍋爐出灰采用特制的鏈式刮板出渣機,其鏈條2國家發(fā)展和改革委員會(huì )中國資源綜合利用技術(shù)政策大綱[R].2010.14.采用合金材料,要求能自動(dòng)出灰,設計采用04MPa3國家經(jīng)濟貿易委員會(huì )關(guān)于用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)改壓縮空氣吹掃對流管束積灰。造提升傳統產(chǎn)業(yè)的實(shí)施意見(jiàn)[R].2002.247.2.5.9除塵脫硫系統國家發(fā)展和改革委員會(huì ).新興能源產(chǎn)業(yè)振興規劃除塵系統采用布袋除塵器除塵,需配有電動(dòng)的[R].2010.10.27卸灰器,能實(shí)現自動(dòng)卸灰且操作密封性好、不漏風(fēng)。5游小波張傳名,彭國偉等.水煤漿在電站鍋爐及工業(yè)鍋爐上的應用前景[J]煤質(zhì)技術(shù),2007(4):35-38同時(shí)配備濕式水膜脫硫除塵,可以達到較好脫硫效6吳良忠,韋業(yè),余禮明等.水煤漿在節能減排中的應用及發(fā)果,以確保達標排放。展前景[J]中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報2010,20(6):453消防設計7GB50041-2008鍋爐房設計規范[S]3.1消防滅火8諸建平張永良等10t水煤漿蒸汽鍋爐技改項目方案設計[R].杭州杭氧化醫工程有限公司,2009水煤漿鍋爐站的火災危險性屬于丁類(lèi)耐火等級(修改回稿2011-05-03)