440THCFB锅炉掺烧煤泥的实践应用

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图1 M N S 煤泥管道输送系统工艺流程示意图
煤泥因其粒度细、水分高、粘度大,加之价值低、运输不便,其综合利用带来较大的难度,如果长期堆存,不仅占用大量土地,而且严重污染环境。

在国内,煤泥流化床燃烧技术未开发应用以前,煤泥大都被堆放,也有一部分作为民用,煤泥在国内外被认为是一种劣质燃料。

随着对环境要求的不断提高,煤炭入洗比例日益加大,煤泥
处理问题越来越严峻,已严重制约了煤炭洗选加工企业的正常生产和发展。

对煤泥进行综合利用成为煤炭主产区面临的重要课题。

神华煤直接液化工程第一条生产线于2008年12月31日制出合格的成品油,标志着全面掌握了煤直接液化的核心技术。

设
计第一条生产线产油100万吨/年,排出油
灰渣60万吨/年,配套的洗煤厂生产洗中煤33万吨/年,粗煤泥27～42万吨/年,细煤泥15～30万吨/年,为综合利用资源,保护环境,提高经济效益,神华集团决定为煤直接液化项目就地套建设油灰渣、洗中煤、煤泥为燃料的循环流化床锅炉和直接空冷技术的资源综合利用型电厂,为煤直接液化项目提供所需的蒸汽和电力,实现循环经济战略,既解决环保问题[2]。

1 煤泥的分析
煤泥分为两个品种煤泥分有粗煤泥(理论粒度1.5～0.15mm)和细煤泥(理论粒度0.15～0mm)。

由于洗选过程采用水力分级,精煤灰分5%计算,精煤产率81%,中煤产率5.3%,粗煤泥产率6%,细煤泥产率7.7%。

每年按照200天,每天生产15小时,水洗系统小时入洗量700吨计算,每天可产粗煤泥630吨,细煤泥808.5吨。

全年共产28.77万吨。

粗煤泥理论粒度1.5～0.15mm,实际粒度1.5～0mm,其中1.5～0.15mm物料所占比例约85%。

细煤泥:理论粒度0.15～0mm,由于采用水力分级,实际粒度1.5～0m m,其中0.15～0mm物料所占比例约90%。

根据成浆性试验,粗煤泥样品颗粒粗,属于砂
粒,保水性能极差,
极易离析而造成堵管;细煤泥颗粒细小,黏稠,结团,保水性非常
表1 煤泥的分析指标
表2 煤泥四种输送方式的对比分析
440T /H C F B 锅炉掺烧煤泥的实践应用
刘福荣
(神华鄂尔多斯煤制油分公司热电生产中心 内蒙古鄂尔多斯 017209)
摘 要:本文对神华煤直接液化工程配套洗煤厂产生的煤泥进行了详细的分析,对煤泥输送系统进行了详细的介绍,在440T/HCFB锅炉掺烧实践应用,进行性能考核试验,掺烧比例的确定、对燃烧稳定的影响、为运行提供技术指导,并为大型C F B 锅炉掺烧煤泥积累了经验。

关键词:煤泥 CFB锅炉 输送 实践应用中图分类号:T K 22文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(a)-0147-03
表3 煤泥掺烧前后锅炉参数
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图2 掺烧煤泥锅炉参数变化
好,基本不离析,较佳含水率(30±3)%。

粗、细煤泥的最佳混合比2:3的混合煤泥保水率较高,较佳含水率为33.5%～34.5%。

含水率小于下限时,物料干结,浓料泵吸料困难,输送效率低,管阻大,甚至无法输送;含水率大于上限时,容易出现沉积析水现象,管道输送过程中容易发生沉积堵管事故。

洗煤厂提供煤泥的化验分析报告如表1。

2 煤泥输送系统
2.1M N S 管道输送系统选择
经过广泛的调研,煤泥输送的四种输送方式(投资费用与运行成本为配套满足两台锅炉运行计算的)列表汇总分析如表2,经过综合分析选用北京中矿MNS管道煤泥输送系统。

2.2 MNS 煤泥管道输送系统[1]
2.2.1技术性能分析
由北京中矿机电工程技术研究所研制开发的MN S煤泥管道输送系统,可以将压滤机下或煤泥棚中的原生煤泥通过高压低摩阻复合管道以高压的方式直接远距离输送至锅炉内燃烧。

M N S 煤泥管道输送系统的开发成功,如同煤泥循环流化床锅炉及其相应的燃烧技术逐渐获得成功一样,是煤泥坑口发电技术上又一重大突破。

2.2.2系统工艺流程介绍
从该原理图可看出含水为(30±3)%的原煤泥经搓和机1搓和成浆被送至搅拌仓3进行保浆储存,再经预压螺旋4,预压后送入NBS浓料泵5的储料仓,由浓料泵吸入经减阻高分子复合管8、高压换向阀7、分流换向阀9,输送到多功能给料器10,以维持循环流化床锅炉12长期稳定地燃烧。

实际我厂共有六台泵送系统对应三台锅炉,其中两套输送系统对应一台锅炉的两个顶部进料,同时每个储料仓又分别对
应两台锅炉,保证了锅炉与煤泥系统的灵活的切换运行方式。

2.2.3系统关键技术环节
在M NS 煤泥管道输送系统中,专门为其研制了双缸电液比例高压柱塞式浓料泵,该泵可产生32MPa的液压力,并以最大24MPa的管道压力,将煤泥泵入管道。

煤泥的流量依据锅炉燃烧条件通过电液比例阀进行控制,流量大小不受输送阻力变化的影响。

这种泵送系统在国内外首次解决了高浓度煤泥的管道远距离输送和锅炉长期稳定燃烧所需煤泥流量的控制问题。

在煤泥管道输送系统中,除了要解决输送泵的技术困难外,还采用煤泥的泵入前的预处理环节、在用系统与备用系统的配流环节、一管多点供料时的分流环节、炉膛给料时的给料环节,以及高压管道的密封与减振问题、管道内复合材料的选用(低摩阻,低摩耗)等问题。

所以称之为“系统创新”是因为在构成该系统在几个关键环节上(高压可控泵送、煤泥预先处理、物料正压吸入、多功能给料、系统物料分配、管道密封减振、低摩阻复合管的采用)的问题的解决在国内外尚未有报道。

该系统把高浓度、高阻力的煤泥以无级变量的方式,从洗煤厂安全可靠地输送到坑口电厂低热值循环流化床锅炉进行长期稳定燃烧。

2.2.4MNS煤泥管道输送系统与传统输送方式特点对比
M NS 煤泥管道输送系统是北京中矿机电工程技术研究所最新研制开发的一套煤泥输送设备,它主要是以高压泵送的方式通过管道对煤泥等高浓物料进行输送。

此系统与传统输送方式相比,主要具有以下方面的特点:输送压力高,输送距离远;输送煤泥浓度高,适合输送含水量在20%～35%的各种煤泥;占地面积小,管路布置灵活;密闭输送,污染小;自动控制,无人职守;
配置优化,功能安全可靠;具有管路清洗功能;管路分配、分流结构独特,自动可调;运行成本低,是一种新型、高效、节能、环保型煤泥输送方案。

3 锅炉接口配置
我厂配置三台440T /h 循环流化床锅炉,高温高压,单汽包横置式,单炉膛,自然循环,型号:UG—440/10—M。

根据煤泥的特性和输送系统的要求每台炉两个给料点,均为炉顶给料,煤泥含水率:(30±3)%,整个系统实现全自动控制,锅炉最大煤泥掺烧比例为30％,对锅炉辅机和除尘系统进行校核,基本无影响。

主要接口采用两位式液压系统控制锅炉顶部的阀位,通过煤泥团的自重,煤泥进入炉膛。

同时引用锅炉二次冷风为进料系统的冷却风。

4 细煤泥的掺烧情况
4.1输送系统的运行情况
通过2010年进行性能考核,全部采用细煤泥进行。

单台泵按照80%出力(额定出力20t/h)16t/h,单侧进入锅炉,输送系统动力包油温35℃,A、B主缸压力6MPa,摆缸压力14MPa,真空0.02MPa。

运行参数正常,达到了输送系统的设计要求。

4.2锅炉运行情况
以#3泵送煤泥由#1炉右侧进入炉膛,根据设计院提供的数据,进入炉膛的煤泥不应大于入炉煤的30%,在煤泥泵送前后,锅炉负荷保持稳定,通过增加煤泥掺烧比例,给煤量进行了相应的减少,尽量达到此次考核的目的。

下面是煤泥掺烧不同比例参数见表3,锅炉参数变化见图2。

通过对参数的对比我们可以看出,在锅炉负荷变化不大的情况下,通过对给煤量的调整能过维持锅炉的正常燃烧,床温、料层差压都能保证在锅炉规定的范围内,但是也有很多的参数发生了较大的变化。

(1)入炉煤量的变化:在煤泥掺烧前锅炉的给煤量为48t/h,此时锅炉的运行参数都在规定的范围内,当煤泥掺烧后,煤泥量为8t/h时,锅炉的给煤量为45t/h,当煤泥量为12t/h锅炉的入炉煤量为40t/h,当煤泥量达到额定负荷的80%即16t/h时,锅炉的入炉煤量为37t/h,通过对数据的对比折算,大概1.4～1.5t煤泥可以相当1吨原煤的燃烧量,当煤泥量不超过入炉煤的30%时,锅炉的燃烧可以在规定的参数下进行调整。

(2)锅炉氧量的变化:#3泵送煤泥通过#1炉右侧顶部进入炉膛。

在煤泥没有进入炉膛时,我们通过对燃烧的调整将锅炉右侧的氧量适当的保持高些,但随着煤泥量的变化,锅炉氧量也发生了变化,锅炉右侧的氧量降低1.1%,左侧的氧量增加了2.6%,由于氧量变化较大,为保证锅炉燃烧正常,运行人员也采取了相应的措施,通过降低右侧两台给煤机的出力,增大左侧给煤机的出力,在煤泥量达到16t/h时,左右两侧给煤机的出力最大相差10t/h左右,但氧量的偏差还是很大。

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(3)蒸汽温度和减温水亮的变化:低过出口左右侧温度差别很大,左侧温度变化了4℃,右侧的温度随着煤泥量的增加达到了21℃,减温水流量增加了4t/h,主要原因是由于单侧进入煤泥量比较大,在进入锅炉参与燃烧的同时,有可能是煤泥中水分瞬间蒸发析出,随着烟气一并进入尾部烟道,在进入烟道后由于压力的逐渐降低,导致蒸汽在尾部烟道受热面上凝结放热,导致蒸汽的温度升高,减温水流量增大。

(4)炉膛出口负压的变化:在煤泥泵送的过程中,煤泥没有进入炉膛之间,炉膛出口的负压也会变正,主要是因为煤泥管道在清洗的过程中有积水的现象,在泵送的过程中煤泥先将管道的积水打入锅炉。

在煤泥进入炉膛下落过程中,炉膛出口的负压也会有较大的变化,此时应加强燃烧调整,并通过调整引风机的出力将负压维持在正常的范围内。

(5)风量的变化:在煤泥系统运行期间为了直观的看到参数的变化,锅炉在调整上尽量保证锅炉的负荷不发生大的变化,但当单侧煤泥运行时,锅炉一侧进入煤泥,使对应侧的氧量变化很大,通过给煤机调整氧量也不能维持正常的燃烧要求,所以风量也做了少量的调整,一次风维持不变,但二次风比正常运行时增加了20000Nm 3/h左右。

(6)炉膛出口烟气温度的变化,通过参数的对比我们可以看到,煤泥进入侧,炉膛出口烟气温度有所提高,主要是因为煤泥在进入炉膛下落的过程中就参与了燃烧,致使煤泥进入侧的火焰中心上移,在同样的携带速度下,使煤泥进入侧的温度有所升高。

(7)锅炉排渣量有所降低,SO 2、
NO X 和排烟浓度基本维持正常。

通过以上可知,在锅炉蒸发量维持不变的情况下,锅炉燃烧稳定,随着掺烧细煤泥量的的增加,锅炉的料层差压基本稳定,由于燃烧中心的上移,掺烧煤泥侧床温、炉膛出口负压、炉膛出口温度、蒸汽温度、低
温过热器出口蒸汽温度、排烟温度、都逐步升高,减温水量增大,掺入侧烟气含氧量逐步减小,未掺入侧逐步增大,主要是给料不均引起,两侧同时进料可以解决。

5 锅炉掺烧混合煤泥情况
在掺烧细煤泥运行正常后,进行了粗细比为2∶3的混合煤泥掺烧实验,在输送系统中保持8t /h ,系统运行正常,但中断3h 后,清洗失败,管道严重堵塞,疏通相当困难,输送成为掺烧的瓶颈。

在锅炉燃烧的参数上和掺烧细煤泥的变化基本一致,由于掺烧混合煤泥发热量增大,给煤机给煤量降低略多,其他参数正常。

6 存在问题及措施
6.1粗细煤泥分离
粗煤泥不适合用管道输送系统输送,在设计时要进行分离,粗煤泥可以掺到洗中煤当中或者单独设计皮带输送到煤仓中,以掺烧细煤泥为主。

由于洗煤厂设计时与我厂不配套,粗细煤泥输送不能分开,采用增加粗煤泥皮带单独输送。

6.2细煤泥缓冲
洗选中心生产是两班制运行,单位小时内煤泥生产量大,超出煤泥输送管道小时输送能力和锅炉接受煤泥能力,新建煤泥棚可以存储洗煤厂来的落地煤泥,也可利用外来泥。

新建刮板栈桥连通原有煤泥泵房分配板。

工艺流程:落地煤泥(外来煤泥)→煤泥棚→装载机→刮板机(含栈桥)→配仓刮板机→煤泥泵房→煤泥泵→管道→锅炉。

坑口电厂锅炉在可以在洗煤厂设置细煤泥缓冲池,再通过输送系统,直接送到锅炉顶部。

6.3两侧同时掺烧
锅炉掺烧煤泥量达到了单台泵出力的80%,锅炉30%燃料的设计能力,还未进行两侧同时进煤泥,锅炉两侧的参数有偏差,连续运行时必须从锅炉顶部两侧同时进入煤泥,减小两侧偏差,以便于锅炉燃烧调整,保持燃烧稳定。

随着不断的试验,还可以进一步加大掺烧比例,创造更大的效益。

6.4管道伴热
煤泥输送系统管道采用了蒸汽伴热,温度过高,管道的内衬发生了脱落,建议在北方要采用合理的伴热系统,最好采用热水伴热,温度控制在70℃以下。

7 结语
(1)大型循环流化床锅炉掺烧煤泥是可行的,可以节约大量的原煤或洗中煤。

(2)MNS煤泥管道输送系统技术先进,系统运行稳定,对于输送细煤泥是可行的,为输送煤泥类的其他物料提供了依据。

(3)在440T/HCFB锅炉掺烧实践应用,掺烧比例的确定、对燃烧稳定的影响、为运行提供技术指导,并为大型CF B锅炉掺烧煤泥积累了经验。

参考文献
[1]粘稠物料管道输送系统使用维护说明
书.北京中矿环保科技股份有限公司,2008年.
[2]神东电力煤制油细煤泥方案设计可行
性研究报告.北京国电华北电力工程有限公司,2006年7月.
高动力总成曲轴、活塞等部件的动平衡要求,以改善动力总成的振动;(3)加强悬置支架的强度。

3 结语
本文通过对某型号的轻型卡车发动机
动力总成悬置系统的振动测试,得出右后悬置点及变速操纵杆存在较大的振动,提出了提高刚度、加强支架强度等优化设计方案。

参考文献
[1]李令兵,陈剑,吴赵生.基于A D A M S 的
发动机悬置系统设计[J].噪声与振动控制,2007,27(6):42～45.
[2]
史文库,郑瑞清,闵海涛.发动机电致伸
缩液压悬置隔振特性的仿真研究[J].系统仿真学报,2005,17(10):205～209.
图4
方向盘怠速过程x 、y 、z 方向时域响应曲线
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