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生物质(糠醛渣)循环流化床锅炉的开发应用及优化

[日期:2020-03-10] 来源:《中氮肥》2020年第1期  作者: [字体: ]

朱性贵,张本峰,朱迎红,范子久

(河南心连心化学工业集团股份有限公司,河南 新乡453731

 

       [摘  要] 据生物质燃料(糠醛渣)的理化特点,结合以往的手烧炉、链条炉、差速床锅炉等燃烧方式的缺陷及问题,河南心连心化学工业集团股份有限公司与锅炉制造企业共同研究开发出35 t/h次高压中温循环流化床锅炉(2台),并配套12 MW抽凝式汽轮发电机组。简介本生物质(糠醛渣)锅炉的设备参数、糠醛渣的特性、锅炉系统结构与流程,详细介绍试运行过程中陆续对锅炉返料系统、给料系统、排料系统、脱硝系统等进行的一系列优化改造,以及改造后的运行情况。实际应用情况表明,新型生物质(糠醛渣)锅炉在不掺烧其他任何燃料的工况下实现了满负荷、稳定运行,年发电净利润超过300万元,年可消耗糠醛渣200 kt,并在业内首次实现了生物质(糠醛渣)锅炉烟气的超低排放,实现了经济效益和环保效益的双丰收,值得在糠醛生产行业全面推广应用。

[关键词]  生物质(糠醛渣)循环流化床锅炉;开发应用;优化改进;运行情况;效益分析

[中图分类号]  TK229.92[文献标志码]  B[文章编号]  1004-9932202001-0056-03

 

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河南心连心化学工业集团股份有限公司(简称河南心连心)产品以化肥(尿素、复合肥)为主,同时生产甲醇、二甲醚、三聚氰胺、糠醇、糠醛(产能50 kt/a)等。在糠醛的生产过程中会产生糠醛渣这一固体废物,受环保政策日益严苛的影响,固体废物的处理途径越来越少。为解决这一难题,河南心连心决定用锅炉对糠醛渣进行燃烧处理,产生的蒸汽供化肥生产系统使用,以实现变废为宝的目的。

业内曾经采用过固定炉排手烧炉、链条炉、差速床锅炉等多种锅炉来处理糖醛渣,但均存在燃烧效率低、排放超标、系统腐蚀严重、受热面集灰等问题,后来逐步淘汰。而今国内能源形势、环保形势越来越严峻,开发一种实用的新型生物质(糠醛渣)循环流化床锅炉[简称生物质(糠醛渣)锅炉]势在必行。鉴于循环流化床锅炉具有燃料适应性强、不易结渣、环保指标较好等诸多优点,初步分析认为比较适合燃烧处理糠醛渣。

1  新型生物质(糠醛渣)锅炉的研发

1.1  生物质(糠醛渣)锅炉普遍存在的问题

近年来,山东、河北等地的部分糠醛生产企业陆续开始走热电联产的道路,但在生物质(糠醛渣)锅炉的开发过程中都存在一定的问题:① 锅炉燃烧效率低;② 糠醛渣后燃性强,经常烧坏除尘器布袋,造成尾气烟尘排放超标;③ 系统腐蚀严重,无法长周期运行;④ 糠醛渣含水率高,无法保证炉床温度,造成频繁停炉;⑤ 为保证燃烧,需添加其他燃料维持运行,违背生物质(糠醛渣)锅炉应用的初衷;⑥ NOxSO2原始排放浓度高,不易实现达标排放。

1.2  新型生物质(糠醛渣)锅炉的特点

结合生产实际,在保证生物质(糠醛渣)燃料及时干燥和有效燃烧的同时,新开发的专用循环流化床锅炉主要需具备以下特点。

1)给料系统采用螺旋给料机,保证系统密封性良好,避免糠醛渣逸出而造成二次污染。

2)改变燃煤锅炉的给料方式,将燃料入炉位置抬高,布置在炉膛稀相区;增高炉膛高度,以保证物料在炉膛内的停留时间。

3)旋风分离器锥段加长、角度加大,避免堵塞。

4)调整一、二次风比例,保证糠醛渣充分干燥并保证床层温度。

5)结合燃料特性,降低料层差压和用氧量,并选取合理的炉床温度(一般稳定在800850 ℃),分级燃烧,减少NOxSO2的生成。

6)锅炉中后部设置膜式壁包墙结构空置烟道,使未燃烬的物料在烟道内沉降,以解决糠醛渣的后燃问题。

7)炉膛、过热器、省煤器等多处均采用膜式壁或膜式壁包墙结构,保证换热效果及提高锅炉热效率。

8)空气预热器低温段列管采用内镀搪瓷结构,降低腐蚀风险。

2  新型生物质(糠醛渣)锅炉简况

在充分考虑糠醛渣物料特性的前提下,河南心连心与锅炉制造企业共同研制开发新型生物质(糠醛渣)循环流化床锅炉(锅炉制造企业负责提供锅炉设计图纸,河南心连心负责提供工艺指标需求)——35 t/h次高压中温循环流化床锅炉(2台),并配套12 MW抽凝式汽轮发电机组,建成后可消耗糠醛渣200 kt/a20174月完成图纸设计,201712月完成建设工作,20183月进行试生产,20184月进行技改,20185月生物质(糠醛渣)锅炉运行正常。

2.1  新型生物质(糠醛渣)锅炉设备参数

锅炉所用燃料——糠醛渣密度为500640 kg/m3、粒径25 mm。设计燃料收到基高位发热量2 147 kcal/kg;设计锅炉额定蒸发量35 t/h,额定蒸汽压力5.3 MPa,额定蒸汽温度450 ℃,给水温度104 ℃,排污率2%,设计热效率87%

锅炉外形参数:炉膛宽度(两侧水冷壁管子中心线间距离)4 235 mm,炉膛深度(前后水冷壁中心线间距离)4 025 mm;锅筒中心线标高34 080 mm,锅炉顶板标高35 180 mm;锅炉宽度8 400 mm、锅炉深度22 430 mm(靠近烟道的一侧为后墙,远离烟道的一侧为前墙,从后墙方向看,左右侧分别为左侧墙、右侧墙,左右侧墙之间为锅炉的宽度,前后侧墙之间为锅炉的深度)。

更多内容详见《中氮肥》2020年第1

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