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Industry News

生物质流化床锅炉在烟草废弃物处理中的改进应用

Source:Author: Addtime:2019-09-03 17:01 Click:

李吉平,张晖,王兆铁,许志龙,符再德

(湘西鹤盛原烟发展有限责任公司,湖南吉首416000)

  摘要:为解决循环流化床锅炉作业过程中存在烟梗需要干燥、破碎,运行时间短,炉内密相区结焦,回料阀堵灰严重,尾部受热面积灰严重等问题,提出了炉膛下部差速床布置、床下油点火系统以及爆炸吹灰系统等改进设计,并设计了一条10t/h燃烟梗低倍率循环流化床锅炉。通过运行及环保测试,各项技术达到了要求,各项环保指标达到GB13271—2014新建锅炉排放标准,而且每年可减排二氧化碳20840.00t,减少二氧化硫排放137.56t,减少氮氧化物130.06t,节能减排效果明显。

  烟梗等废弃物是烟草工业的副产品,不及时有效地处理,将造成企业库存积压,库容紧张,若保管或处理不当,易造成烟草专卖监管中的漏洞、环境污染和重大的安全隐患。烟梗等废弃物做为一种生物质能源,其低位发热值高达9.96×106J/kg,为确保烟梗等废弃物的综合利用,打叶复烤企业采用锅炉焚烧提供蒸汽作为企业干燥烟叶的热源。目前燃烧烟梗的锅炉主要为循环流化床锅炉,其在作业过程中存在烟梗需要干燥、破碎,运行时间短,炉内密相区结焦,回料阀堵灰严重,尾部受热面积灰严重等问题。笔者针对上述循环流化床锅炉存在的问题,提出了炉膛下部差速床布置、床下油点火系统以及爆炸吹灰系统等改进设计,并设计了一条10t/h燃烟梗低倍率循环流化床锅炉,通过运行应用,可达到烟梗等废弃物的综合利用。

  1系统组成

  1.1系统结构 生物质流化床锅炉系统包括锅炉本体、燃料给人系统、烟风系统、水处理及给水系统、烟气净化系统、吹灰系统、排灰排渣系统和自动控制系统等,如图1所示。设计原则如下:①为了控制NOx排放,采用分级燃烧,一次风:二次风:50:50。②为了降低炉膛温度,在炉膛下部密相区布置受热面,使得床温控制在850~900℃,不易导致炉内结焦。③炉膛采用大水冷度,控制炉膛出口温度在650℃以内,有利于减轻尾部受热面积灰和腐蚀。④炉膛出口布置旋风燃尽室,一方面有利于燃烧充分,另一方面进一步降低烟气温度。燃尽室分离下的灰,采用一次风强制吹入炉内燃烧,避免采用回料阀,因灰黏性大导致堵塞。⑤对流排管、省煤器及空气预热器采用脉冲吹灰,在合理的吹灰频率下,保证锅炉长期满负荷稳定运行。⑥采用床上木炭点火,点火方便、容易操作,费用低。

  1.2生物质锅炉主要技术参数 额定蒸发量10t/h,额定蒸汽压力1.25MPa,额定蒸汽温度194℃,给水温度60℃,排烟温度<150℃,锅炉设计热效率>85%。

  2关键技术实现

  2.1锅炉本体

  2.1.1炉墙。布风板以上浓相区炉内墙采用浇注高强度耐磨可塑材料;水冷壁外侧采用敷管炉墙结构,外加外护板;高温旋风筒、水平烟道及尾部烟道采用轻型炉墙、护板结构。

  2.1.2锅筒内部装置。锅筒由水下孔板、顶部百叶窗、加药管、排污管、再循环管等组成。锅筒上还设置有高、低读水位表、压力表、安全阀、放气阀和自用蒸汽阀等附件。

  2.1.3炉膛。下部采用差速床布置,即高速床与低速床组合布置形式。给料落入高速区,埋管布置在低速区(降低磨损),高速床与低速床形成物料循环,高速区燃料燃烧产生的热量被低速床的埋管吸收,用于控制炉膛下部温度。

  2.2炉前燃料给入系统烟梗/石灰石给料装置由皮带输送机、炉前料仓、拨料器组成。给料设置连续调速装置,根据锅炉负荷的大小,调整给料量。给煤装置利用现有锅炉房的进煤系统,配置一台破碎机。

  2.3吹灰系统烟梗的灰分中碱金属含量高,灰黏度比较大,容易在锅炉尾部积灰。一般的吹灰方式的使用效果不够理想,该锅炉采用脉冲在线吹灰系统。其吹灰机原理是通过冲击动能、声能和热能作用来清除锅炉受热面的表面积灰,达到提高锅炉效率,恢复锅炉出力的目的。脉冲吹灰系统的主要特点是:冲击波将能量聚积于极短时间和空间内,在气体介质中形成瞬间能量间断面,使气流的压力和速度产生突变,声压可达到160dB以上,压力通常10~15kg/cm2,速度可达300~350m/s。虽然作用时间较短(毫秒级),使用燃气很少,但冲击波仍能对各部位的积灰产生显著作用,使之脱离受热面。

  3应用效果

  3.1负压给料效果 锅炉给料点为负压区,彻底解决正压给料带来的隐患,炉膛出口负压在一200Pa以内,节省引风机电耗,且不结焦、不积灰。

  炉膛下部采用差速床布置,即高速床与低速床组合布置形式。给料落入高速区,埋管布置在低速区(降低磨损),高速床与低速床形成物料循环,高速区燃料燃烧产生的热量被低速床的埋管吸收,用于控制炉膛下部温度,彻底解决床料结焦问题。

  尾部受热面采用爆炸(脉冲)吹灰系统,产生强大冲击波,将尾部受热面的积灰清除下来,锅炉可连续运行15d以上不需要清灰,满足一个生产周期(17次/10d)不停炉的需要。

  3.2生物质锅炉运行工况的能效测试 锅炉运行正常后,邀请中国特种设备检测研究院、国家锅炉压力容器质量监督检验中心对锅炉运行工况进行能效测试,测得结果如表1所示。由表1可知,锅炉蒸发量平均值为10072.39kg/h,热效率为85.25%,达到了设计要求。

  3.3生物质锅炉运行工况的环保测试 该锅炉采取直燃技术及严格的环保工艺,所有的排放指标优于国家标准,不会对环境造成污染。2012与2014年检测结果如表2所示。由表2可知,烟尘的排放小于50mg/m3,SO2的排放量减少,由原来的392.00mg/m3减少到271.00mg/m3,均达到新颁布的国家GB13271-2014((锅炉大气污染物排放标准》的要求。