浅谈水煤浆锅炉站的工程设计

CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工设计2011,21(5)浅谈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310007摘要介绍水煤浆特性,水煤浆锅炉与其它锅炉运行成本和烟气污染物排放的比较,水煤浆锅炉站工程设计中需注意的因素。关键词水煤浆锅炉综合效益工程设计环境保护水煤浆作为洁净煤技术是一种既环保又经济表1水煤浆成分及特性的技术。2006年水煤浆的高效洁净利用技术作为特性数据先进能源技术进入《我国应掌握自主知识产权的碳含量C,%关键技术和产品目录》。2010年3月,推进洁净煤粘度η(浆体温度20℃,800~1200剪切率100s-1),mPa·技术产业化被列为国家发改委、环境保护部、科平均粒度,μr<50,最大粒径<300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,全国有灰分(Ad),%5.7-7.724台电站锅炉和500多台工业锅炉已成功应用了硫分(Sd),%0.3~0.5该技术,从而为水煤浆锅炉事业的发展奠定了坚发热量,k^kg18800~19680挥发分(vd)%实的基础。据预测,到2050年,国内煤炭仍将稳定性, month占一次能源消耗的50%左右。按国民经济和社会发展长远规划及国家的产业政策、技术政策的衰2运行成本比较表要求,大力发展洁煤技术,高效清洁地利用我国锅炉消耗热值单价年费消耗量成本煤炭资源,对于促进能源与环境协调发展,满足类型(kg/h)(k/kg)(元/kg)(万元)()(元)国民经济快速稳定发展需要,具有极其重要的战水煤浆137010201.11261311170略意义1。轻油28735053410燃气830m3h35903.2179563742661水煤浆锅炉燃煤1363230291.11731044170由表2可知,水煤浆与燃油锅炉每吨蒸汽成本1.1水煤浆的特性差价为240元,每年可为国家节约进口燃油外汇资水煤浆是由6%-70%不同粒度分布的煤、金1637万元。32%~35%的水和0.5%~1%的化学添加剂制成1.3烟气污染物排放比较的混合物。它具有一定的流动性,燃烧效率达到98%以上,炉渣中的含炭量由传统燃烧锅炉的水煤浆锅炉具有高效环保,可以迅速达到900℃以上,且能连续稳定自动燃烧的优点,避免13.7%降到2%以下,热值相当于石油的一半,被燃煤锅炉加煤时低温燃烧不充分,燃油锅炉温度称为液态煤炭。水煤浆成分及特性,见表1。在1300℃以上时,燃烧产生大量的氮化物污染。1.2运行成本比较据环保部门的检测结果,水煤浆锅炉烟气含以10υh锅炉为例,水煤浆锅炉与燃油、燃气硫量、含尘量、CO、氮氧化物等环保指标均优于和燃煤锅炉的运行成本,见表21。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原料。通过国家环境保护总局中国煤化工CNMHG诸建平:工程师。1997年毕业于浙江大学化学工程专业。一直从事工程设计。联水七hL-niail: zhujpl028@ahoo.com.cn。2011,21(5)诸建平浅谈水煤浆锅炉站的工程设计编制的有关环境影响报告表的有关数据,水煤浆炉的正常运行与锅炉的蒸汽压力、水煤浆流量送锅炉与其它锅炉烟气污染物排放比较,见表3。风量、炉膛负压等工艺参数与燃烧都有着密切的关表3烟气污染物排放比较系,将这些工艺参数关联起来组成一个自动控制系轻柴油重油Ⅱ类烟煤统。通过各参数的互相调节,自动控制系统能完成燃料灰分,%0.0132.48以下功能燃料硫分,%0.251.5(1)稳定高温热源。除尘器(除尘率),%不用不用(2)实现不间断连续稳定运行脱硫装置(脱硫效率),%不用不用70-30(3)提高加热炉整体运行效率。cB13271,I类区Ⅱ时段烟尘要求,mg/Nm280(80)(4)配备非正常工况下的安全联锁反馈保护和CB13271,I类区Ⅱ时段非正常工况下的预警、报警等控制程序来保证水煤浆锅炉的安全运行。实际烟尘浓度,m/Nm339.8(59.4)<80<80此外,水煤浆锅炉必须与鼓风机、引风机、供浆实际SO2浓度,mg/Nm2253.8(393.5)4502400800~2100泵、过滤搅拌器之间进行联锁动力控制,以保证加格林曼黑度<1级<1级<级月数热炉安全运行。GB1327124消耗定额及配套动力是否符合环保要求符合符合规定禁止不符合区使用以10/h水煤浆锅炉为例,年生产按300d计注心①表中“()"内数字按燃油锅炉即过利空气系数a=12的标每天连续运行。由每10t蒸汽消耗的水煤浆为准计算:②水煤浆锅炉实际数据以浙环监(200)质字028号为准:⑤水1370kg,软化水为lt,电为23.5kWh,压缩空气为煤浆锅炉燃烧效率>85%(经过布袋除尘及脱硫后相当于使用轻柴48Nm3。经计算每年需消耗水煤浆为9864t,软化油),Ⅱ类烟煤锅炉燃烧效率<70%。在当前环保要求高的情况下,水煤浆锅炉最大水为72x10,电为169×10°kWh,压缩空气为限度地吸取了燃煤和燃油锅炉的优势,解决了传统562×10°Nm3。燃煤锅炉容易污染环境和燃油锅炉运行成本高的2.5设备选型问题,真正实现了环保与经济的双赢,实现了经济水煤浆锅炉站的设备布置必须要满足生产、检效益与社会效益的最佳结合。修、运输、安全、卫生及防火要求;建构筑物的间距应符合《建筑设计防火规范》GB50016-2006有关2水煤浆锅炉站工程设计要求;建筑材料的耐火等级应不低于二级;周边应2.1总图布置有环形的消防通道和通畅的运输通道。水煤浆锅炉站总图设计应根据批准的城市(地水煤浆锅炉整个系统由锅炉本体、水煤浆储区)或企业总体规划和供热规划进行。锅炉站应罐卸浆泵、输浆泵、水煤浆过滤搅拌器供浆泵流选择地质条件较好并靠近供热负荷比较集中的地量计连接管道仪表阀门、气水冲洗装置等组成。方;其排布应利于自然通风和采光;便于燃料贮运根据笔者对几个水煤浆锅炉站的设计,在设备选型和灰渣的排送等。时必须考虑的因素如下:2.5.1水煤浆储罐2.2工艺流程储浆罐应选用钢制、直立式圆筒形,其容量应锅炉由燃料供给系统、燃烧系统、烟风系统、出考虑7-10d的水煤浆使用量,并应设有浮子式液位灰系统、除尘脱硫系统及有关管线系统组成。燃料指示和防止沉淀的空气鼓泡设施。经燃料供给系统输送到燃烧室,与鼓风机吹入的空52卸浆泵气在燃烧室燃烧,产生的热量以辐射和对流的方式卸浆泵宜选用专用螺杆泵,具有防触变、防沉通过炉管传递给热媒燃料释放热量后,其烟气经淀功能。配备专用耐磨蚀转子定子可靠的十字省煤器回收余热后降温,经除尘脱硫,由引风机经万向节传动和高寿命的轴承啊封以保证浆液的输烟囱排大气。送稳定。中国煤化工2.3自动控制系统2.5.3输CNMHG由水煤浆的特点和燃烧特性所决定,水煤浆锅输浆泵的选型应参考卸浆泵的要求,并能保证CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工设计2011,21(5)连续给日用浆罐供浆,且根据日用浆罐液位能自动为二级,锅炉站内外应设固定消防栓设置数量间距启停。及消防用水量、消防管径等均严格按《建筑设计防火2.5.4水煤浆过滤搅拌器(日用浆罐)规范》GB50016-2006要求。此外,水煤浆锅炉站还为保证供浆泵能平衡输送水煤浆,在炉前根据锅应按中危险级配置4kg手提式磷酸铵盐干粉灭火器炉燃煤的耗量设有1台水煤浆日用浆罐,同时内置搅若干(灭火器的保护半径为12m)。拌装置和在线过滤器。笔者认为过滤器的选择很重32电气消防设计要。原因是水煤浆在制备、运输和装卸过程中可能混(1)在配电房、锅炉水位表、压力表等处设置事入如金属碎屑、木片、粗碳粒、纤维物质、粘附胶质等故照明;在锅炉站出口处设置疏散指示照明,均采杂物,或长期运行时煤浆在罐壁结疤脱落的软、硬沉用自带薔电池的应急电源和灯具,连续供电时间为淀物,一旦进入管道就会堵塞喷嘴,严重影响雾化质30~180min量,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(2)水煤浆锅炉站为三类防雷建筑。为确保电浆的质量,进喷嘴前应对其进行过滤气设备和人身安全,需设防直接雷、感应雷、雷电波侵人措施;锅炉烟囱设置避雷针,利用金属爬梯作2.5.5供浆泵供浆泵是把日用浆罐中的水煤浆平稳地送到引下线与接地装置可靠连接;各类配电设备外露可燃烧器的浆枪中,具有与卸浆泵同样的性能要求,导电部分均可靠接地;输送易燃易爆物料的设备和其输送压力为1MPa,并配置变频调速电机以调节管道须设防静电措施。电气设备保护接地、建筑流量。物、构筑物防雷接地、防静电接地采用共同接地系2.5.6连接管道仪表阀门统,接地电阻≤19。输浆管道的设计要求简短通畅避免过多的弯4结语头和死角;管路的最低处应设有排尽设施;管道设计压力为16MPa以上;采用20号无缝钢管;选用水煤浆锅炉具有热效率高、适应性强、应用范隔膜压力表;阀门可选用球阀以减小阻力围广的特点,可以广泛应用于企事业单位、住宅小气化炉装置水煤浆的输送管线设计宜采用不区供暖以及各种类型的工业生产等方面。随着国锈钢管线;接口法兰应采用316锰铬合金等特殊材家环保政策执行力度加大,加快了小型燃煤锅炉的质加工,以保证电磁流量计的测量精度。淘汰,以及燃油价格上涨导致的燃油锅炉成本居高2.5.7烟风系统不下,水煤浆锅炉是各类锅炉用户的理想选择,拥烟风系统由鼓风机、引风机、风道、烟道、烟囱有广阔的市场前景。等组成。鼓、引风机采用转速为1450/min,要求采参考文献用变频控制,低噪声设备;风道、烟道均为钢制,风道采用地埋式,使锅炉站整洁,操作方便。1国家发展和改革委员会煤炭工业发展“十一五”规划2.5.8出灰系统[R].2007锅炉出灰采用特制的链式刮板出渣机,其链条2国家发展和改革委员会中国资源综合利用技术政策大纲[R].2010.14.采用合金材料,要求能自动出灰,设计采用0.4MPa3国家经济贸易委员会关于用高新技术和先进适用技术改压缩空气吹扫对流管束积灰。造提升传统产业的实施意见[R]2002.2472.5.9除尘脱硫系统4国家发展和改革委员会.新兴能源产业振兴规划除尘系统采用布袋除尘器除尘,需配有电动的[R].2010.10.27卸灰器,能实现自动卸灰且操作密封性好、不漏风。5游小波张传名,彭国伟等水煤浆在电站锅炉及工业锅炉上的应用前景[J]煤质技术,2007(4):35-38同时配备湿式水膜脱硫除尘,可以达到较好脱硫效6吴良忠,韦业,余礼明等.水煤浆在节能减排中的应用及发果,以确保达标排放。展前景[J]中国环境管理干部学院学报,2010,20(6):453消防设计7GB50041中国煤化工3.1消防灭火8诸建平CNMHG改项目方案设计[R].杭州山”水煤浆锅炉站的火灾危险性属于丁类,耐火等级(修改回稿2011-05-03)