100t／d流化床废渣焚烧锅炉的开发设计.pdf

2 8 工业锅炉 2 0 1 2年第 6期 总第 1 3 6期 文章编号 1 0 0 4 8 7 7 4 2 0 1 2 0 6 2 8 - 0 3 1 0 0 t ／ d流化床废渣焚烧锅炉的开发设计 蔡宏伟 ， 尹会坤 南通万达锅炉有限公司 ， 江苏 南通 2 2 6 0 0 5 摘要 介绍了一台 1 0 0 t ／ d流化床废渣焚烧锅炉的主要结构特点以及在节能环保方面所 做的关键技术研究及创新设计。锅炉投运后实现了某炼油乙烯项 目同体废物处理减量化、 无害 化和资源化的 目标。 关键词 碳黑废渣 ； 流化床 ； 焚烧 ； 环保 中图分类号 T K 2 2 9 ． 9 1 文献标识码 A De s i g n o f 1 0 0 t ／d CFB S o l i d W a s t e I n c i n e r a t i o n Bo i l e r CAI Ho n g we i， YI N Hu i k u n N a n t o n g Wa n d a B o i l e r C o ．L t d ，N a n t o n g 2 2 6 0 0 5 ， C h i n a 第一 作 者 蔡宏 伟 1 9 7 6一 ， 工 程 师 ， 毕业于江苏大学热 能工程专 业 ， 主要从 事循环 流化床 锅炉 的开发与设计工作 。 Ab s t r a c t T h e ma i n s t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c o f o n e 1 0 0 t ／ d CF B s o l i d w a s t e i n c i n e r a t i o n b o i l e r a n d i t s k e y t e c h n o l o g y i n n o v a t i v e d e s i g n o n e n e r gy s a v i n g a n d e n v i r o n m e n t p r o t e c t i o n i s i n t r o d u c e d ．Q u a n t i t a t i v e r e d u c t i o n ，h m m l e s s n e s s ，r e s o u r c e r e c o v e r y o f s o l i d w a s t e h a v e b e e n a c t u a l i z e d a f t e r t h e b o i l e r p u t i n t o p r o d u c t i o n ． Ke y wo r ds c a r bo n；flu i di z e d be d；i nc i n e r a t i o n；e nv i r o nme nt a l pr o t e c t i o n 0 引言 在石化企业生产工艺流程中会产生大量的碳黑 废渣 ， 由于其水分大、 热值低 ， 往往不再 回收利用 ， 实 际上造成了大量的资源浪费和环境污染 。福建一家 大型石化公司 ， 每年排出的废渣约有 6万吨 ， 废渣热 值为 3 5 2 3 k J ／ k g 。该公司拟采用可靠技术 ， 通过掺 合少量助燃物， 提高其热值后进行焚烧， 回收余热， 副产蒸汽供一体化项 目生产使用 ， 实现该厂炼油 乙 烯项 目固体废物处理减量化 、 无害化和资源化 目标。 根据用户要求和燃料特性 ， 我公 司与浙江大学 热能工程研究所合作开发 了 1 0 0 t ／ d流化床废渣焚 烧锅炉 ， 本锅炉专门针对炼油厂废渣等焚烧处理而 设计 ， 设计 中着重保证废渣 的焚烧效果 ， 同时利用烟 气余热产生一定量的蒸汽供生产使用。 1 1 0 0 t ／ d流化床废渣焚烧锅炉技术方案 1 ． 1 锅炉参数 额定废渣处理量 1 0 0 t ／ d 锅炉蒸发量 9 t ／ h 过热蒸汽压力 1 ． 2 5 M P a 过热蒸汽温度 2 7 5 q C 给水温度 1 0 4℃ 排烟温度 约 1 5 5 c 燃烧方式 流化床燃烧 锅炉效率 t7 5 ％ 1 ． 2 燃料特性 设计燃料 为废 渣与炯 煤 的混合 物 ， 重量 比为 8 8 1 2 。废渣及助燃燃料烟煤的元素分析见表 1 。 表 1 废渣及助燃燃料烟煤的元素分析 1 ． 3 锅 炉基 本结构 本焚烧炉本体 由给废渣 废泥 设 备、 给煤装 置 、 点火装置 、 绝热炉膛 、 过热器、 对流管束、 一次风 收稿 日期 2 0 1 2 -06 2 7 空预器 、 省煤器、 二次风空预器等组成。锅炉总体结 构见图 l 。 ①炉膛 炉膛分为密相区和稀相区两部分。本炉膛整体 为绝热设计 除布风板有水冷管外- ， 采用耐火砖或 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 研究与开发 1 0 0 t ／ d流化床废渣焚烧锅炉的开发设计 2 9 浇筑料砌筑而成。为了保护布风板的长期安全稳定 运行 ， 本焚烧炉采用水冷布风板 ， 给水经水冷布风板 加热后进人省煤器 ， 此部分为强制循环。布风板上 布置了铸钢风帽。 l 一 床下点火2 一 水冷布风板3 一 给煤 13 4 ～废渣 口 5 ～过热器6 一对流管束7 ～一次风空预器 8 一省煤器9 一二次风空预器1 0 一灰斗 图 1 流化床废渣焚烧锅炉简图 ②过热器 饱 和蒸 汽 自上锅筒引 出先进人过 热器进 口集 箱 ， 在过热器管束中呈逆向流动 ， 吸热后经过热器出 口集箱送出。过热器 出口集 汽集箱上装有安全 阀， 压力表 、 向空排汽及反冲洗管座。 ③本体 锅炉本体由上下锅筒和对流蒸发管束组成。上 锅简支承在锅炉钢架上 ， 上锅筒 内装有配水装置 以 及分离装置 ， 保证 了各受热面的水量分配合理 以及 较好的蒸汽品质 。对流管束分别与上下锅筒采用焊 接连接 ， 对流管束采用纵向冲刷布置 ， 并用隔墙使烟 气折成三个 回程 。 ④一次风空预器 空气预热器 为卧管式 、 双行程设计。烟气在管 外横 向流动 ， 空气在管内纵向流动 ， 冷风从尾部烟道 的侧墙进入空气预热器的下段 ， 经连通箱后进入空 气预热器的上段 ， 然后从尾部烟道的侧墙 出来供锅 炉作一次风使用。一次风空预器布置在省煤器前 ， 以使一次热风有较高的温度 约 3 0 0 o C 。 ⑤省煤器 省煤器分两组 布置在尾 部 ，为有 效地 防止磨 损 ，在 其最上 排管加焊 防磨 盖板 ，弯 头加防磨挡 板 。二组省煤器分别通过管夹支撑在钢梁上。 ⑥二次风空预器 二次风空气预热器为卧管式 、 双行程设计。二 次风空气预热器最下一级管 采用考登钢管。烟气 在管外横向流动 ， 空气在管内纵 向流动。 ⑦给料 、 出渣 、 排灰系统 给料系统分为给废渣和给煤两个系统， 考虑到 废渣具有一定聚 团性 ， 我们采用大直径无轴螺旋给 料机及较大的废渣进入 口， 即一个 0 ． 5 m X 0 ． 3 m的 长方形接 口， 以确保给料输送 的顺畅性 。本锅炉通 过一支 1 5 9 mm给煤管给煤 ， 并布置密封风和播煤 风 。炉渣通过水 冷布风板 中心一根 q 5 1 5 9 m m排渣 管排出。精心选择给料 口的高度和给料 风布置 ， 避 免 因返烧而影响锅炉的安全运行和锅炉房环境 。 1 ． 4烟气流程 各种物料在炉膛 内充分混合燃烧 ， 产生的高温 烟气经绝热炉膛， 后经过热器、 燃尽室、 对流管束、 一 次风空预器、 省煤器及二次风空预器， 最后进入尾部 净化装置 半 干法脱硫塔及布袋除尘器 、 引风机 、 烟囱后排人大气 。 2 关键技术研究 根据废渣燃料的特殊性 ， 结合浙江大学热能工程 研究所以往在废弃物焚烧技术方面的经验 ， 确立了本 焚烧炉的设计原则 保证洁净焚烧 的前提下， 减少辅 助燃料量 ， 即兼顾环保效益和经济效益， 以环保效益 为主。在设计 中主要通过以下几个方面来实现 1 流化风速及二次风率的选取 流化风速的选取直接决定 了流化床中燃料的混 合和燃烧等特性⋯ ， 既要保证 良好 的流化， 又要使 废渣在密相 区有一定的停 留时问。 考虑到燃料在稀相区有较大的燃烧份额 ， 因而 将一定量的二次风布置在流化床层 以上 ， 选取二次 风份额为 5 0 ％， 这样做一是补燃 ， 提高燃烧效率 ； 二 是分 段 燃烧 方 式有 助 于 降低 有 害气 体 N O 的排 放 ； 三是有利于降低辅助燃料量 。 2 受热面布置 考虑到废渣的颗粒小且难燃的特性 ， 本焚烧炉 炉膛采用绝热设计 ， 一是降低辅助燃料量 ， 二是保证 炉膛有较高的燃烧温度。为了保证废渣有充分的燃 尽时间 ， 采用较高炉膛使烟气在稀相区有较长的停 留时间 ， 同时在炉膛出 口设置一个 空烟道使燃料还 有约 1 s 的燃尽时间。 为了进一步降低辅助燃料量 ， 在设计 中， 一次风 空预器布置在省煤器前 ， 以使一次热风达到较高的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 工业锅炉 2 0 1 2年第 6期 总第 1 3 6期 温度 约 3 0 0 。 作强度 ， 保证了现场工作环境的整洁 。 炉内布置过热器 ， 既保证了出口主汽温度 ， 满足 4 锅炉结构简单 ， 运行可靠 ， 实现了锅炉长期 一 体化项 目生产要求， 又降低了炉膛出口烟气温度， 连续运行。 使整个炉膛温度更均匀。 3 ． 2 存在问题 为了降低积灰 的可能性 ， 对流管束采用纵 向冲 锅炉运行后 ， 出现过热器部分结焦和尾部受热面 刷布置。 积灰以及空预器在低温段产生低温腐蚀等 问题 ， 对 为了保证布风板的长期安全稳定运行， 本焚烧 此 ， 我们在用户的大力支持下对该产品进行了整改 炉采用水冷布风板。 1 在过热器 、 对流管束 区、 尾部受热面等位置 3 锅炉运行 加装了乙炔爆燃清灰设备。 3 ． 1 运行情况 2 将空预器低温段管子由考顿钢改为耐腐蚀 本锅炉从 2 0 0 9年正式投运至今 ， 从实际使用情 侣瓦 吕。 况来看， 锅炉的各项运行指标均达到或高于设计参 以上措施有效解决了锅炉的积灰、 NNia- N， 延 数和国家相关标准要求 锅炉蒸发量在 9～1 0 t ／ h ， 长了锅炉的安全运行周期。 排烟温度在 1 5 0～1 5 5℃， 处理废 渣能 力在 1 0 0～4 结 语 1 2 0 t ／ d 。 流化床燃烧技术是一种很有发展前景的新型燃 结合运行情况来看 ， 本废渣焚烧炉主要有以下 烧技术 j ，采用该技术不仅可 以洁净焚烧废渣 、 污 几方面特点 泥及废油等废弃物， 同时有效利用能源 ， 可以得到保 1 处理废渣能力大、 产汽量和主汽温度稳定 ， 护环境 、 节约能源的双重效益。1 0 0 t ／ d流化床废渣 具有 良好 的经济效益。 焚烧锅炉建成投产后 ， 在石化企业 中具有很好的示 2 锅炉燃烧效率高， 采用 n型炉膛， 烟气在炉 范作用。盈 内停留时问长， 可彻底抑制有害气体生成， N O 生成 参考文献 量少。各项排放指标优于国家污染控制标准要求 。 [ 1 ]岑可法， 等。循环流化床锅炉理论设计与运行[ M] ． 北 3 锅炉给料和排渣顺畅。减轻 了司炉工的工 京 中国电力出版社， 1 9 9 8 广告 素 弓l 封面 欧科 中国 C E B上海代表处 封二 北京西 山圣通风机有限公司 封三 长沙市 中工锅炉配件有限公司 封底 德 国麦克斯威索有 限公司 前插 1 奥林 中国 有 限公司 前插2 意大利百得有限公司上海代表处 前插 3 湖南万英科技有限公司 前插 4 德图仪器国际贸易 上海 有 限公司 前插 5 翘高 国际发展 有限公 司 前插 6 常熟市异型钢管有限公司 前插 7 卡尔冬斯贸易 上海 有 限公 司 前插 8 、 9 西门子 中国 有 限公 司 前插 1 0 宜宾市信通电子器材厂 前插 1 1 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