水煤漿鍋爐工藝系統(tǒng)

水煤漿作為替代重油的新型燃料已經(jīng)在鍋爐和工業(yè)爐窯上得到一定程度的推廣應用。在電站鍋爐方面，已從蒸發(fā)量220 th鍋爐成功運行發(fā)展到670 th鍋爐的試運行；在工業(yè)鍋爐方面，全同有數(shù)十家鍋爐廠在設計制造不同容量的水煤漿鍋爐并成功運行。水煤漿應用于鋼鐵、陶瓷、玻璃等行業(yè)的T業(yè)爐窯也在推進之中其中不乏成功的經(jīng)驗。 水煤漿鍋爐全部采用管道流態(tài)輸送和霧化實現(xiàn)短時間油自動點火操作簡單方便勞動強度遠低于燃煤鍋爐安全性高。鍋爐爐膛升溫迅速短時間內(nèi)可達到900—1200~C實現(xiàn)水煤漿的連續(xù)穩(wěn)定燃燒避免了燃煤鍋爐加煤時低溫燃燒不充分的重污染過程也避免了燃油鍋爐高溫(1300~C)燃燒產(chǎn)生的大量氮氧化物污染。在煙氣含塵量、含二氧化硫量等環(huán)保排放指標上均優(yōu)于國家標準。

水煤漿鍋爐系統(tǒng)的基本流程水煤漿由供漿泵送入燃燒器經(jīng)壓縮空氣(或蒸汽)霧化在一定條件下水煤漿在爐膛內(nèi)穩(wěn)定燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)鍋爐管束、省煤器等從鍋爐尾部排出通過除塵器達到環(huán)保標準后經(jīng)引風機進入煙囪排入大氣。燃燒后的極少灰渣通過排渣系統(tǒng)排出爐外。水煤漿鍋爐系統(tǒng)除了具有和燃油、燃氣鍋爐系統(tǒng)相同的系統(tǒng)(供油系統(tǒng)或供氣系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、蒸汽或熱水系統(tǒng)、排煙系統(tǒng))外還增加了供漿系統(tǒng)(包括儲漿罐、輸漿泵、日用漿罐、供漿泵、在線過濾器、流量計等)、霧化介質(zhì)系統(tǒng)(空氣壓縮機、儲氣罐或蒸汽)、清洗水系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)(出渣機、沉淀池)、煙氣處理系統(tǒng)(省煤器、帶文丘里管的濕式脫硫除塵器、引風機)。

水煤漿鍋爐是以水煤漿作為燃料。供漿泵將水煤漿送入燃燒器，經(jīng)壓縮空氣或蒸汽霧化后，在爐膛內(nèi)進行穩(wěn)定燃燒。燃燒后產(chǎn)生的高溫炯氣經(jīng)鍋爐管束、省煤器等，對被加熱介質(zhì)進行熱交換，然后經(jīng)鍋爐尾部除塵器凈化達到環(huán)保標準后，再經(jīng)引風機送入煙囪排人大氣。其燃燒方式有以下兩種。

(1)霧化懸浮燃燒。燃燒器將水煤漿與空氣以射流方式噴入爐膛，與熾熱煙氣產(chǎn)生強烈混合，并使水分迅速蒸發(fā)．在這種條件下，水煤漿氣流受到爐膛四壁及高溫火焰的輻射，迅速加熱懸浮在氣流中的煤顆粒，直到獲得足夠的熱量并達到了一定的溫度即開始著火燃燒。鍋爐的運行負荷取決于燃料的性質(zhì)和運行工況，即鍋爐負荷低時，爐膛的平均煙溫降低，燃燒器區(qū)域的煙溫也隨之而降低。霧化燃燒式水煤漿鍋爐的最低運行負荷在50%左右。

(2)流化懸浮燃燒。該燃燒方式是將滴狀水煤漿送入燃燒室下部的熾熱流化床（南石英砂和石灰石構成床料，溫度為850~ 950℃）中對其加熱，水煤漿受熱后迅速完成水分析出，并著火燃燒進行焦炭燃燒過程。處于流化狀態(tài)下的顆粒狀水煤漿團，可進一步解體為細顆粒，然后被熱煙氣帶出密相區(qū)進入懸浮室繼續(xù)燃燒。為了減少水煤漿損失，提高燃燒效率，在燃燒室出口設有分離回輸裝置，被熱煙氣帶出的較大水煤漿顆粒團被分離器分離、捕捉，通過分離器下部設置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)，使水煤漿顆粒團得到循環(huán)燃燒。由石英砂和石灰石構成的媒體物料中，石灰石在高溫下煅燒可生成Ca0，而此時的燃燒溫度正好是Ca0與SO₂反應生成CaSO₄的最佳溫度，因而減少了SO₂的排放。

及工藝流程

1.空氣壓力霧化懸浮燃燒原理

水煤漿與空氣經(jīng)燃燒器以射流方式進入爐膛，促使煤漿氣流與熾熱煙氣產(chǎn)生強烈混合，水分迅速蒸發(fā)；同時水煤漿氣流又受到爐膛四壁和高溫火焰的輻射。而將懸浮在氣流中的煤顆粒迅速加熱，水煤漿顆粒獲得了足夠的熱量并達到了一定的溫度就開始著火燃燒。其著火熱隨燃料的性質(zhì)和運行工況的變化而變化，鍋爐負荷低時，爐膛平均煙溫降低，燃燒器區(qū)域的煙溫也將降低。所以霧化燃燒固態(tài)排渣水煤漿鍋爐最低運行負荷在50%左右。

2.流化懸浮高效潔凈燃燒技術原理

將滴狀水煤漿投入燃燒室下部由石英砂和石灰石構成床料的熾熱流化床中，其溫度在850-950℃左右。水煤漿在熾熱的流化床料的加熱下迅速完成水分析出，揮發(fā)分析出并著火燃燒及焦碳燃燒過程。在流化狀態(tài)下顆粒狀水煤漿團進一步解體為細顆粒被熱煙氣帶出密相區(qū)進入懸浮室繼續(xù)燃燒。在燃燒室出口設有分離回輸裝置。被熱煙氣帶出的媒體物料和較大的水煤漿顆粒團被分離器分離、捕捉，通過分離器下部設置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)，既減少了煤體物料的損失，又實現(xiàn)了水煤漿顆粒團的循環(huán)燃燒，從而獲得高的燃燒效率。此外，低溫燃燒過程，有效的控制了熱力型NOx的形成。且由于媒體物料由石英砂與石灰石構成，石灰石在高溫下煅燒生成CaO，CaO與SO2反應進一步生成CaSO4，抑制了SO2的排放，而燃燒裝置的運行溫度是CaO脫硫的最佳運行溫度，可有效的減少SO2的排放

水煤漿鍋爐是指以水煤漿為燃料的鍋爐，分為懸浮霧化水煤漿鍋爐和流化床水煤漿鍋爐。其中懸浮霧化水煤漿鍋爐，又可分為導熱油爐、蒸汽鍋爐和熱水鍋爐。流化床水煤漿鍋爐則屬于大型鍋爐，一般印染企業(yè)不采用。懸浮霧化水煤漿鍋爐主要是采用霧化燃燒方式，產(chǎn)生的蒸發(fā)量較少（通常小于10t/h），較適合于印染企業(yè)。懸浮霧化水煤漿鍋爐集中了燃油和燃煤兩者的優(yōu)勢，以液態(tài)輸送，霧化燃燒。燃燒效率可達98%~ 99%，熱效率高達82%以上。具有運行成本低和節(jié)能環(huán)保的顯著特點。

1、對操作員各方面能力要求高；

2、對維修工技能要求高，且工作量大；

3、易耗件多，備件成本高。

1、水煤漿鍋爐的優(yōu)勢在于環(huán)保、節(jié)能、高效，其有效的利用煤炭資源使鍋爐燃盡率達到98%以上。

2、調(diào)整負荷方便。水煤漿鍋爐的負荷可在35%—100%的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，可達到經(jīng)濟運行的效果。

3、節(jié)約土地。燃料及粉煤灰采用罐裝密閉運輸方式，無揚塵污染，無需儲煤場和渣場，有效地提高了土地利用率，節(jié)約用地50%以上。

4、運行成本低，自動化程度高。節(jié)約人力資源，原煤鍋爐每班6-7人，而水煤漿鍋爐每班只需2名運行人員。節(jié)約燃料20%以上。職工勞動及工業(yè)衛(wèi)生條件得到大幅度改善。

5、經(jīng)測試水煤漿鍋爐煙塵排放濃度為100mg/Nm3左右。國家《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB 13271-2001)規(guī)定煙塵排放濃度為200 mg/Nm3，僅為國家標準規(guī)定燃煤鍋爐的1/2。燃燒后的灰可采用密閉的干法氣體出灰系統(tǒng)收集后，可用作加氣塊和水泥的生產(chǎn)原料。

1 安裝冷凝型燃氣鍋爐節(jié)能器；

燃氣鍋爐排煙中含有高達18%的水蒸氣，其蘊含大量的潛熱未被利用，排煙溫度高，顯熱損失大。天然氣燃燒后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。減少燃料消耗是降低成本的最佳途徑，冷凝型燃氣鍋爐節(jié)能器可直接安裝在現(xiàn)有鍋爐煙道中，回收高溫煙氣中的能量，減少燃料消耗，經(jīng)濟效益十分明顯，同時水蒸氣的凝結吸收煙氣中的氮氧化物，二氧化硫等污染物，降低污染物排放，具有重要的環(huán)境保護意義。

2采用冷凝式余熱回收鍋爐技術；

傳統(tǒng)鍋爐中，排煙溫度一般在160～250℃，煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態(tài)，不可能凝結成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。眾所周知，鍋爐熱效率是以燃料低位發(fā)熱值計算所得，未考慮燃料高位發(fā)熱值中汽化潛熱的熱損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達到87%～91%。而冷凝式余熱回收鍋爐，它把排煙溫度降低到50～70℃，充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的凝結潛熱，提升了熱效率；冷凝水還可以回收利用。

3 鍋爐尾部采用熱管余熱回收技術；

余熱是在一定經(jīng)濟技術條件下，在能源利用設備中沒有被利用的能源，也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學反應余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調(diào)查，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%~67%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%。

鍋爐是具有高溫、高壓的熱能設備，是特種設備之一，在機關、事業(yè)企業(yè)及各行各業(yè)廣泛使用，是危險而又特殊的設備。一旦發(fā)生事故，涉及公共安全，將會給國家和人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。為了公共安全、人民生命和財產(chǎn)安全，依據(jù)國務院《特種設備安全監(jiān)察條例》，使用鍋爐應注意以下全事項：

1、鍋爐出廠時應當附有“安全技術規(guī)范要求的設計文件、產(chǎn)品質(zhì)量合格證明、安全及使用維修說明、監(jiān)督檢驗證明（安全性能監(jiān)督檢驗證書）”。

2、鍋爐的安裝、維修、改造。從事鍋爐的安裝、維修、改造的單位應當取得省級質(zhì)量技術監(jiān)督局頒發(fā)的特種設備安裝維修資格證書，方可從事鍋爐的安裝、維修、改造。施工單位在施工前將擬進行安裝、維修、改造情況書面告知直轄市或者轄區(qū)的特種設備安全監(jiān)督管理部門，并將開工告知送當?shù)乜h級質(zhì)量技術監(jiān)督局備案，告知后即可施工。

3、鍋爐安裝、維修、改造的驗收。施工完畢后施工單位要向州質(zhì)量技術監(jiān)督局特種設備檢驗所申報鍋爐的水壓試驗和安裝監(jiān)檢。合格后由州質(zhì)量技術監(jiān)督局、州特種設備檢驗所、縣質(zhì)量技術監(jiān)督局參與整體驗收。

4、鍋爐的注冊登記。鍋爐驗收后，使用單位必須按照《特種設備注冊登記與使用管理規(guī)則》的規(guī)定，填寫《鍋爐（普查）注冊登記表》，到州質(zhì)量技術監(jiān)督局注冊，并申領《特種設備安全使用登記證》。

5、鍋爐的運行。鍋爐運行必須由經(jīng)培訓合格，取得《特種設備作業(yè)人員證》的持證人員操作，使用中必須嚴格遵守操作規(guī)程和八項制度、六項記錄。

6、鍋爐的檢驗。鍋爐每年進行一次定期檢驗，未經(jīng)安全定期檢驗的鍋爐不得使用。鍋爐的安全附件安全閥每年定期檢驗一次，壓力表每半年檢定一次，未經(jīng)定期檢驗的安全附件不得使用。

7、嚴禁將常壓鍋爐安裝為承壓鍋爐使用。嚴禁使用水位計、安全閥、壓力表三大安全附件不全的鍋爐。

近幾年由于環(huán)保的需要及油價上漲，使很多地方政府和企業(yè)將水煤漿做為清潔燃料替代石油加以利用。在中小型工業(yè)鍋爐上尤為突出。 從2000年來看，市場開發(fā)水煤漿鍋爐有兩大趨勢，一種是按照油爐方式改造的水煤漿鍋爐，即在油爐系統(tǒng)的基礎上進行設計（油式水煤漿鍋爐）；一種是按照散煤爐方式改造的水煤漿鍋爐，即在散煤爐系統(tǒng)上進行設計（散煤式水煤漿鍋爐）。

導熱油加熱爐油式水煤漿鍋爐

在原有燃油鍋爐前加前置爐。優(yōu)點：自動化程度高、體積小、外形美觀；缺點：設備復雜、前置爐正壓燃燒、溫度高、易灰熔、前置爐結焦、排渣非常困難，不適合連續(xù)運行。

導熱油加熱爐散煤式水煤漿鍋爐

是根據(jù)散煤鍋爐原理設計的，爐體稍加改動，輔機配置參數(shù)基本不變，前半部分鍋爐燃燒良好，但后部煙氣排放不合理，由于水煤漿不同于散煤，水煤漿含有34%~38%的水份，所以在煙氣中含有大量的水蒸氣，使尾部的兩級除塵脫硫器、引風機及煙囪水灰結露、堵塞、腐蝕。加上煙速過快、煙塵細，摩擦非常大，對輔機設備損害嚴重，導致排放部分不能連續(xù)運行，排放不達標。

導熱油加熱爐水煤漿鍋爐

我公司是根據(jù)水煤漿燃料高濕、細灰的特性，經(jīng)多年反復試驗，成功開發(fā)了新一代真正的水煤漿鍋爐，該鍋爐設備簡化、易操作，經(jīng)三年運行，狀態(tài)良好，排放達標。

1、水煤漿霧化燃燒方面：

A、配風均勻合理，使水煤漿充分燃燒；

B、煤顆粒燃盡行程合理、不堆渣、不掛壁、燃盡率高，排放效果好。

C、鍋爐設有絕熱室，點火時間短，運行經(jīng)濟，熱負荷隨意調(diào)整。

D、開發(fā)出一種耐磨、易霧化、低壓力的水煤漿燃燒器。

2、利用水煤漿高溫煙氣還原結露方面：

現(xiàn)有的干法除塵、濕法脫硫都不適應水煤漿高濕煙氣的處理，因為水煤漿煙氣中水蒸氣高達36%，有些水煤漿含水量高達40%以上，如果只考慮塵和二氧化硫那是不行的。我公司經(jīng)過多方專家共同研究、試驗，開發(fā)出一種除塵產(chǎn)品，成功的利用水煤漿煙氣中的大量水份做為載體，通過冷卻，還原結露，將灰塵及二氧化硫捕捉下來，除塵脫硫效果極佳。

3、鍋爐的結構方面：

結構緊湊，設備運行安全可靠，鍋爐主機采用塊（組）裝出廠，全水管結構，無爐排等傳動裝置，設備故障率低，設備可靠性優(yōu)于其它鍋爐產(chǎn)品。

4、鍋爐的操作方面：

操作方便、自動化程度高，鍋爐運行采用各種先進控制、報警、連鎖且機械化程度高，司爐工勞動強度小