燃用矸石、石煤、造气炉渣等劣质燃料的循环流化床锅炉介绍

一、目前燃用矸石、石煤、造气炉渣等劣质燃料的循环流化床锅炉存在的问题。一般锅炉设计及制造企业都把燃用矸石、石煤、炉渣等劣质燃料的发热值下限定在1500-1600kcal/kg以上，主要是受到低热值燃料灰份含量高，发热量低等不利因素的影响，锅炉在运行过程中会出现如下几个方面的问题：

① 持续大量的常温（30°C以下）燃料进入流化床密相区内首先需要大量吸热才能燃烧，使得床内温度难以维持，燃烧难以稳定。

② 烟气中较大的灰份浓度及较高的烟气流速使得受热面磨损严重，尤其是飞灰分离需在20m/s左右的烟气流速下进行，磨损更加不可想象。

③ 较大的炉渣排放量使得锅炉热损失较大，锅炉热效率较低，而常规的冷渣器由于冷却水量不足无法回收全部热量。

④ 稀相区内由于飞灰颗粒发热量低而放热量较少，烟气温度在水冷壁的大量吸热作用下明显下降，影响锅炉热效率及产汽量。

二、燃用矸石、石煤、造气炉渣等劣质燃料的循环流化床锅炉的几个关键技术

① 采用较大的床内面积，布风板的有效面积比常规锅炉大得多，这样可以保证床内有较大的热容量，大量冷煤的加入对床内温度影响较小。同时，由于床内面积加大，风帽小孔的风速会相应降低，为保证床内物料流化，对燃料的细颗粒度要求较严，一般要求颗粒直径小于8mm ,这样，破粹系统就要求较高，一般采用两级皮带循环破粹的系统。

② 由于床内烟气流速较低，必须根据煤种发热量的大小来设计一定数量的埋管，埋管布置面积比常规锅炉少得多，并且用铁铝瓷护瓦的保护来防止磨损。

③ 稀相区的烟气流速低于7m/s ,以减少磨损。

④ 炉膛内根据煤种的发热量，挥发份及颗粒直径1mm以下细粉份额来设计受热面的敷设比例，在炉内保证较高温度以保证燃烧，尾部对流受热面设计较大面积来保证负荷等参数的原则下设计各部受热面积。

⑤分离回送系统与常规锅炉不同，根据不同发热量的煤种，我们采用了两种不同方式的分离回送方式：

a,对于发热量大于1600大卡/干克的煤种，我们采用一种叫《带内置式旋风上排气高温分离器的循环流化床锅炉》（专利号ZL : 200920312211.3 ) , 它的特点是采用了两级高温分离（见图），第一级高温分离采用一个U型烟道构成的自然惯性分离器，U型烟道由水冷壁及外敷耐火材料构成，烟气中飞灰在此处经过扩容和大幅度转向后将其中较粗颗粒分离下来，经L阀送至炉内循环，由于分离器烟气流速较低（6m/s-7m/s之间）故对炉壁磨损较小；第二级高温分离在第一级分离之后，采用的是常规大旋风筒分离器，此时由于分离器内烟气的颗粒较小，质量较小，故磨损相应较低。两级高温分离既保证了锅炉具有较高的热效率，又保证了锅炉的磨损能维持较低水平。

b,对于发热量在800-1600kcal/kg的劣质燃料，我们采用了<<一种适用于燃用劣质燃料循环流化床锅炉> >的专利技术,因第二级高温分离器分离下来的物料含碳量在2%-5%以内，循环入炉是没有必要的，如果参与循环，不仅加剧了锅炉磨损，而且对床温有不利影响，因此我们取消了第二级高温分离，为了减少尾部磨损，也可在高温省煤器后加一级多管旋风分离，将分离下来的飞灰放至炉外，同时也减轻了除尘器的负担。第二级分离器不布置在高温区，既使将二级分离飞灰放至炉外，飞灰温度较低，带来的热损较小。

⑥由于燃用矸石等劣质燃料的循环流化床锅炉炉渣量较大，炉渣排放温度在 900°C左右，这部分损失占到了锅炉热损的50%左右，市场上常规冷渣器受冷却水量（不能大于锅炉给水）及加热水温（低于除氧器内水温）的限制，不能满足燃用矸石等劣质燃料的流化床锅炉的要求，为此，我们发明了一种《适用于燃用煤矸石等劣质燃料循环流化床锅炉的冷渣器》（专利号ZL : 201110004739.6发明专利）其原理为利用热管导热，将高温渣热量传递给经过了给水泵后的锅炉给水，再利用常规冷渣器将400°C以下的炉渣加热除氧器前的补充水和凝结水。这样，其高温冷渣器的作用可相当于一部分锅炉受热面，不受水温的限制，使炉渣得到充分冷却.

⑦由于燃用矸石等劣质燃料的烟风量与常规锅炉有所区别，在热力计算中，其过量空气系数的选取要取大值。相对来说，风机的选型也比常规锅炉偏大一些。四川煤炭集团达竹煤电公司渡市洗煤发电厂为例，该厂两台6000kw发电机组，配两台35t/h川锅产循环流化床锅炉，原燃用矸石掺入中煤作燃料,入炉煤发热量在1600kcal/kg以上。随着工厂的扩能，煤炭产量增加，煤矸石相应大量增加，锅炉无法处理掉全部的矸石，大量的煤矸石堆放在厂外，严重影响环境.2011年，湖南常兴能源环保工程科技有限公司将其一台锅炉改造成设计煤种为1000kcal/kg的循环流化床锅炉，当年8月份投产，实际燃用煤种发热量在800kcal/kg左右，其燃烧稳定，各项参数都达到设计要求，床温能稳定在900°C以上，飞灰含碳量在3%左右，炉渣含碳量在2%左右，锅炉产汽量达到40t/h (厂方将汽轮发电机组相应作了扩容改造）以上，排烟温度在130°C左右。

相同的情况由湖南常兴能源环保工程科技有限公司改造的锅炉有江西萍乡王坑电厂、丰城矿务局矸石电厂、湖北荆门矸石电厂、十堰阳森热电厂、四川广能公司广安绿水洞电厂、达州渠江水泥厂自备电厂、湖南临澧华润石煤发电厂、黑化集团热电厂、河南驻马店骏马化工热电厂等单位的20-130t/h锅炉数十台根据我们的实际经验，燃用1200kcal/kg发热量的矸石，锅炉热效率在80%左右，低于此发热量，锅炉效率要低，但在800kcal/kg以上的发热量的矸石，做到正常并稳定运行是没有问题的，但经济效率要根据企业的具体情況确定。

燃烧矸石、炉渣业绩表：