第21卷第2期中國鍋爐壓力容器安全65·「節(jié)能與安全關(guān)于水煤漿在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用前景卜銀坤(北京合鼎動力技術(shù)有限責(zé)任公司北京100012)摘要通過對水煤漿熱水鍋爐的設(shè)計(jì)實(shí)踐,認(rèn)為:只要嚴(yán)格按水煤漿燃料的特性參數(shù)進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì),水煤漿鍋爐能夠做到髙效燃燒、髙效換熱、密封岀灰除塵、安全連鎖、全自動控制;水煤漿將會使一些工業(yè)鍋爐廉價走向環(huán)保;水煤漿必將成為工業(yè)鍋爐的主燃料。關(guān)鍵詞水煤漿工業(yè)鍋爐應(yīng)用前景1前言表1常用燃料的環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性及政策支持性中國研究開發(fā)水煤漿技術(shù)始于20世紀(jì)80年代(其中價格是按2000年北京地區(qū)市場價格)初,經(jīng)過20多年的努力,目前我國的水煤漿技術(shù)已經(jīng)能源種類項(xiàng)目達(dá)到國際先進(jìn)水平。水煤漿具有成本低、燃燒效率水煤漿標(biāo)準(zhǔn)煤重油輕柴油煤氣天然氣電高、容易實(shí)現(xiàn)低排的要求,還可以替代油燃料η。我發(fā)熱量國水煤漿已在一些電廠和工業(yè)爐窯中應(yīng)用,取得了MN0112133495915930顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。MWh)價格元/kg0.350.301.703200901.800472水煤漿簡介或/m3)水煤漿是將煤研磨(通常為濕法研磨)成價格/單定粒度(平均粒度為50m左右),與水按一定的(元M0位熱值0200100408006005013質(zhì)量比例混合煤:水=(65-70(29-34)],再添加%96-75|89999995少量的添加劑(1%左右),經(jīng)過強(qiáng)力攪拌而形成率/%的煤水兩相流漿體ω。整個過程是在常溫下進(jìn)環(huán)保達(dá)達(dá)標(biāo)不達(dá)標(biāo)|達(dá)標(biāo)|達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)|達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)行的,不僅保持了煤炭原有的物理特性,而且具有良好的流動性和穩(wěn)定性,能夠像燃料油那樣持性政策支鼓勵限制不鼓勵不鼓勵不鼓勵鼓勵|不鼓勵易于裝卸、貯存、管道輸送及霧化燃燒,可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)爐窯、工業(yè)鍋爐及電站鍋爐中,其3目前水煤漿工業(yè)鍋爐存在的主要問題中超低灰水煤漿還可以直接代替油燃料而應(yīng)用水煤漿的制漿和燃燒技術(shù)雖然比較成熟,但在于柴油機(jī)和燃汽輪機(jī)。中小型工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用卻很少,究其原因,主要有水煤漿一般由低灰、高發(fā)熱量、高揮發(fā)分的以下幾個有待完善的技術(shù)問題:原煤或洗選精煤加工而成,其在燃料家族中的1)鍋爐的爐型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大都是在原層燃煤環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性和政策支持性見表141爐的基礎(chǔ)上略加改動而成,沒有真正按水煤漿的特由表1可見:在等熱值條件下,價格從低往性參數(shù)及其著火難、燃燒不穩(wěn)定、鍋爐啟停性差等髙的燃料依次為標(biāo)準(zhǔn)煤、水煤漿、重油、天然特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。氣、煤氣、輕柴油、電;水煤漿是性價比較好的2)水煤漿燃燒機(jī)的煤漿霧化效果及其和旋流環(huán)保潔凈燃料。燃燒空氣的混合、配比的可調(diào)性較差,造成燃燒火炬66中國鍋爐壓力容器安全第21卷第2期不能穩(wěn)定地處于理想狀態(tài)。表3鍋爐熱力計(jì)算典型數(shù)據(jù)匯總3)供漿管道和氣化介質(zhì)管道的設(shè)計(jì)不夠合理,項(xiàng)目燃燒輻射室蛇形管空氣預(yù)熱器對流區(qū)對流區(qū)影響鍋爐的啟停性和負(fù)荷的可調(diào)性。換熱管規(guī)格/mm「d5l×30:451×404)鍋爐運(yùn)行中的灰塵清除、排煙除塵及脫硫不b63.5×40d32×3.0d32×30夠徹底,造成排放達(dá)標(biāo)不理想,從而嚴(yán)重制約了鍋換熱面積/m22995126040711568爐的應(yīng)用范圍。煙氣流通截面積/m2590492.22242.1564煙氣流速/(m/s)169922.34194Ⅱ型水煤漿熱水鍋爐簡介空氣流通截面積m20.1359空氣流速/m/s)1607771)結(jié)構(gòu)、參數(shù)及熱力計(jì)算有效容積/m326.42具有代表性的∏型42MW水煤漿熱水鍋爐,結(jié)入口煙溫P℃C1778.5269構(gòu)見圖1,主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表2,熱力計(jì)算匯總見表3(理論燃燒溫/913630820900913.6308290.000068.0000入口介質(zhì)溫度r℃出口介質(zhì)溫度rC吸熱量/kW2331941545255373345熱流密度/(kW/m)845808127859236042)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(1)按水煤漿收到基參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)嚴(yán)格按選定的山西大同A■原煤加工成的水煤漿收到基參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)(水煤漿的詳細(xì)數(shù)據(jù)見熱力計(jì)算書),計(jì)算的程序及方法按世界許多國家目前仍顏在采用的參考文獻(xiàn)5進(jìn)行。(2)采用無鍋筒強(qiáng)制循環(huán)方式出口水溫95℃以下的熱水鍋爐,國內(nèi)外大多采用無鍋筒強(qiáng)制循環(huán)結(jié)構(gòu),其最大特點(diǎn)是,省去鍋圖1QXS42-1.259570-A水煤漿熱水鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖筒,使結(jié)構(gòu)變得簡單、體積小、成本低,更重要的1全密封出灰裝置2非金屬固定爐排3水媒漿燃燒器接口是,強(qiáng)制循環(huán)可獲得較大的傳熱系數(shù)和較高的運(yùn)4點(diǎn)火溫度傳感器安裝孔5觀火孔6旋焰墻7輻射受熱面8折焰墻9平臺和扶梯10.主集氣罐11熱水出口閥門行安全性。12副集氣罐13防爆門14爐膛煙氣出口15.對流受熱面(3)采用∏型鍋爐結(jié)構(gòu)16回水入口閥門17.空氣預(yù)熱器18煙氣出口∏型鍋爐結(jié)構(gòu)在大型動力鍋爐中應(yīng)用較多,水表2QXS42-125570-A鍋爐主要參數(shù)煤漿在這種爐型中相對容易獲得好的運(yùn)行效果。需名稱數(shù)值名稱數(shù)值要強(qiáng)調(diào)的是:在鍋爐爐膛底部的煤漿著火區(qū),水冷度額定熱功率MW42爐膛容積/m3應(yīng)接近于0,同時在煤槳噴射前方一定距離應(yīng)有熱反額定工作壓力MPa1.25爐膛平均截面積/m25.9水壓試驗(yàn)壓力MP165輻射受熱面積/m2射墻,使熱煙氣得以卷吸回流,以便于水煤漿預(yù)熱、2995額定出水溫度/95對流受熱面積/m2126.04蒸發(fā)和著火;燃燒室的幾何形狀,應(yīng)有利于火焰對爐額定回水溫度r℃70設(shè)計(jì)燃料山西大同An膛的充滿度;燃燒室的高度,應(yīng)保證燃料在其出口前原煤水煤漿完全燃盡。設(shè)計(jì)排煙溫度C160額定燃料消耗量(kg/h)殳計(jì)熱效率%88外形尺寸/重量/m0)65×40×75圖1中的旋焰墻,不但能將其儲熱的一部分Q快鍋爐容水量kg200最大運(yùn)輸件尺寸速反射給剛噴入的煤漿,以滿足水煤漿預(yù)熱、蒸發(fā)、重量/(m/t)6.0x×4.0×3.0/11著火所需要的著火熱Q,而且能夠使煤漿著火后的第21卷第2期中國鍋爐壓力容器安全67高溫火焰和煙氣旋轉(zhuǎn)上升,使一次風(fēng)和可燃物充(8)采用全密封出灰裝置分混合,從而提高燃燒速度和燃燒效率,同時也大全密封出灰裝置不但能密封出灰,而且可以現(xiàn)大提高了火焰對爐膛的充滿度。當(dāng)然,煤漿著火場裝袋,現(xiàn)場封口并移儲,把原本是污染的廢棄灰塵后,其釋放熱量的一部分Q將輻射并儲存于旋焰變成了價格不菲的建筑材料,可謂一舉兩得。墻中。在穩(wěn)定燃燒情況下,旋焰墻的溫度為800℃左右,而且在任一△時間段內(nèi),Q=Q=Q。只有Q。、Q、5結(jié)論Q處于熱平衡狀態(tài)時,水煤漿才能不斷噴入,不斷1)水煤漿是節(jié)能、環(huán)保、性價比較高的潔凈煤及時著火和燃燒,鍋爐才能維待正常和安全運(yùn)行。燃料,可以像油一樣方便地分散使用,必將成為分散圖1中的折焰墻是將高溫火焰或煙氣逼向燃燒室性較強(qiáng)的工業(yè)鍋爐的主燃料。前頂部,防止走近路離開爐膛,進(jìn)一步提高了火焰2)了解并掌握水煤漿的特性,利用它可以替代和煙氣對爐膛的充滿程度,對燃料燃盡和爐內(nèi)換些鍋爐的油燃料。使鍋爐不但廉價而且環(huán)保。熱都是十分有利的。3)水煤漿鍋爐系統(tǒng)的設(shè)計(jì),能夠做到高效燃(4)實(shí)現(xiàn)全程逆流換熱燒、高效換熱、密封出灰除塵、安全連鎖、全自動本鍋爐采用∏型結(jié)構(gòu),又采用強(qiáng)制介質(zhì)大循控制,這也是一些中小型工業(yè)鍋爐走向環(huán)保的環(huán)方式,給全程逆流換熱創(chuàng)造了條件。全程逆流捷徑。換熱,不但可縮小主機(jī)體積、降低鋼材消耗,而且4)進(jìn)人WTO以后,國內(nèi)外產(chǎn)品競爭主要表現(xiàn)可以獲得較低的排煙溫度,從而提高熱效率、節(jié)在:先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù),精確的制造技術(shù),在線監(jiān)測并約能源分析技術(shù)和安全聯(lián)鎖自動控制的運(yùn)行技術(shù)。相信(5)采用整體橫置空氣預(yù)熱器水煤漿工業(yè)鍋爐,特別是設(shè)計(jì)合理的水煤漿工業(yè)鍋對于水煤漿這種含水35%,難著火、燃燒不易穩(wěn)爐,一定會成為環(huán)保型工業(yè)鍋爐中的主體。定的具體情況,設(shè)置空氣預(yù)熱器是十分必要的。本產(chǎn)品采用了整體橫置式空氣預(yù)熱器,其本體和鍋爐參考文獻(xiàn)底座一體化,空氣在管內(nèi)走,煙氣在管外走,換熱管1岑可法,等煤漿燃燒、流動、傳熱和氣化的理論與應(yīng)用技端完全置于鍋爐后部的左、右兩側(cè)。這種結(jié)構(gòu)不但術(shù)杭州:浙江大學(xué)出版社,1997便于檢修,而且由于橫向沖刷換熱,所以還可以獲2崔秀玉水煤槳制漿、燃燒、應(yīng)用潔凈煤技術(shù),水媒漿專得較高的換熱系數(shù)?？?200(6)采用耐火非金屬固定爐排作為爐底結(jié)構(gòu)3張榮曾水煤漿制漿技術(shù)北京:科學(xué)出版社,1996水煤漿點(diǎn)火是一大難題,燃燒器附近的爐膛卜銀坤淺談使用天然氣的安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、方便溫度必須在600~80℃時才能將煤漿噴入著火燃性工業(yè)鍋爐,2002(1)燒,另外,在不影響爐膛正常燃燒的情況下,不但5北京鍋爐廠設(shè)計(jì)科譯鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法北京:要及時清除積灰,而且爐底結(jié)構(gòu)也是值得重視的。械工業(yè)出版社,1976(收稿日期200407-23)采用耐火非金屬固定爐排,可以把高價復(fù)雜的油點(diǎn)火過程簡化為低價簡單的人工爐排上加煤或木書訊柴加熱點(diǎn)火過程,還能為安全密封清灰創(chuàng)造條件。特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)質(zhì)量管理體系要求15.00元木柴或原煤點(diǎn)火,是水煤漿鍋爐行之有效的點(diǎn)火特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)鑒定評審細(xì)則26.00元方法。*特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)核準(zhǔn)規(guī)則(⑦)采用現(xiàn)場模板制作的鋼筋耐火混凝土墻體工業(yè)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行0元本產(chǎn)品爐墻釆用鋼筋耐火混凝土結(jié)構(gòu),現(xiàn)場制*《鍋爐安裝改造單位監(jiān)督管理規(guī)則》、作模板,一次澆鑄,上下與集箱銜接處采用石棉繩《鍋爐安裝監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》解析8.00元或其它彈性耐熱材料填充,可靠性強(qiáng)。