CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設(shè)計2011,21(5)淺談水煤漿鍋爐站的工程設(shè)計諸建平*杭州杭氧化醫(yī)工程有限公司杭州310007摘要介紹水煤漿特性,水煤漿鍋爐與其它鍋爐運行成本和煙氣污染物排放的比較,水煤漿鍋爐站工程設(shè)計中需注意的因素。關(guān)鍵詞水煤漿鍋爐綜合效益工程設(shè)計環(huán)境保護水煤漿作為潔凈煤技術(shù)是一種既環(huán)保又經(jīng)濟表1水煤漿成分及特性的技術(shù)。2006年水煤漿的高效潔凈利用技術(shù)作為名稱特性數(shù)據(jù)先進能源技術(shù)進入《我國應(yīng)掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的碳含量C,%關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品目錄》。2010年3月,推進潔凈煤粘度n(漿體溫度20℃,剪切率100s-1),mPa·800~1200技術(shù)產(chǎn)業(yè)化被列為國家發(fā)改委、環(huán)境保護部、科平均粒度,μm<50最大粒徑<300技部等多個部委的重點工作們密度,g/cm3隨著水煤漿技術(shù)的大力推廣,目前,全國有灰分(Ad),%5.77.724臺電站鍋爐和500多臺工業(yè)鍋爐已成功應(yīng)用了硫分(Sd),%0.3~0.5該技術(shù),從而為水煤漿鍋爐事業(yè)的發(fā)展奠定了堅發(fā)熱量,k/kg18800-19680揮發(fā)分(Vd),%實的基礎(chǔ)。據(jù)預(yù)測,到2050年,國內(nèi)煤炭仍將穩(wěn)定性, month占一次能源消耗的50%左右。按國民經(jīng)濟和社會發(fā)展長遠規(guī)劃及國家的產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)政策的衰2運行成本比較表要求,大力發(fā)展?jié)嵜杭夹g(shù),高效清潔地利用我國鍋爐消耗熱值單價年費消耗量成本煤炭資源,對于促進能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,滿足國民經(jīng)濟快速穩(wěn)定發(fā)展需要,具有極其重要的戰(zhàn)水煤漿1370192601.112367311170略意義2)輕油65842707628735053燃氣830m3/h355903.2179563741水煤漿鍋爐燃煤13230291.1117310444由表2可知,水煤漿與燃油鍋爐每噸蒸汽成本1.1水煤漿的特性差價為240元,每年可為國家節(jié)約進口燃油外匯資水煤漿是由65%-70%不同粒度分布的煤、金1637萬元。32%~35%的水和0.5%~1%的化學(xué)添加劑制成1.3煙氣污染物排放比較的混合物。它具有一定的流動性,燃燒效率達到水煤漿鍋爐具有高效環(huán)保,可以迅速達到98%以上,爐渣中的含炭量由傳統(tǒng)燃燒鍋爐的900℃以上,且能連續(xù)穩(wěn)定自動燃燒的優(yōu)點,避免13.7%降到2%以下,熱值相當于石油的一半,被燃煤鍋爐加煤時低溫燃燒不充分,燃油鍋爐溫度稱為液態(tài)煤炭。水煤漿成分及特性,見表1。在1300℃以上時,燃燒產(chǎn)生大量的氮化物污染。1,2運行成本比較據(jù)環(huán)保部門的檢測結(jié)果,水煤漿鍋爐煙氣含以10υh鍋爐為例,水煤漿鍋爐與燃油、燃氣硫量、含塵量、CO、氮氧化物等環(huán)保指標均優(yōu)于和燃煤鍋爐的運行成本,見表21。國家標準,接近或超過歐盟綠色標準6。塵渣可以用作優(yōu)質(zhì)建材原料。通過國家環(huán)境保護總局諸建平:工程師。1997年畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)。一直從事工程設(shè)計。聯(lián)系電話:135168182,E-mil: zhuji028@ahoo. com. cno011,21(5)諸建平淺談水煤漿蝸爐站的工程設(shè)計編制的有關(guān)環(huán)境影響報告表的有關(guān)數(shù)據(jù),水煤漿爐的正常運行與鍋爐的蒸汽壓力水煤漿流量、送鍋爐與其它鍋爐煙氣污染物排放比較,見表3。風(fēng)量、爐膛負壓等工藝參數(shù)與燃燒都有著密切的關(guān)表3煙氣污染物排放比較系,將這些工藝參數(shù)關(guān)聯(lián)起來組成一個自動控制系水煤漿輕柴油重油Ⅱ類煙煤統(tǒng)。通過各參數(shù)的互相調(diào)節(jié),自動控制系統(tǒng)能完成燃料灰分,%0.010.232.48以下功能:燃料硫分,%0.251.5(1)穩(wěn)定髙溫熱源。除塵器(除塵率),%不用不用脫硫裝置(脫硫效0(2)實現(xiàn)不間斷連續(xù)穩(wěn)定運行率),%不用不用70-30(3)提高加熱爐整體運行效率。CB13271,I類區(qū)Ⅱ時段煙塵要求,ng/Nm2(4)配備非正常工況下的安全聯(lián)鎖反饋保護和GB371,I類區(qū)Ⅱ時段9(500)500非正常工況下的預(yù)警、報警等控制程序來保證水煤SO2要求mg/Nm漿鍋爐的安全運行。實際煙塵濃度,mg/Nm339.8(59.4)<80<80此外,水煤漿鍋爐必須與鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、供漿實際SO2濃度,mg/Nm32538(393.5)450泵、過濾攪拌器之間進行聯(lián)鎖動力控制,以保證加格林曼黑度啟熱爐安全運行。B13271符合規(guī)定禁止不符合2.4消耗定額及配套動力是否符合環(huán)保要求符合區(qū)使用以10/h水煤漿鍋爐為例,年生產(chǎn)按300d計,注①表中“()內(nèi)數(shù)字按燃油鍋爐即過?？諝庀禂?shù)a=1.2的標每天連續(xù)運行。由每10t蒸汽消耗的水煤漿為準計算:②水煤漿鍋爐實際數(shù)據(jù)以浙環(huán)監(jiān)(200質(zhì)字08號為準:⑤水1370kg,軟化水為It,電為23.5kWh,壓縮空氣為煤漿鍋爐燃燒效率>85%(經(jīng)過布袋除塵及脫硫后,相當于使用輕柴48Nm3。經(jīng)計算,每年需消耗水煤漿為9864,軟化油),Ⅱ類煙煤鍋爐燃燒效率<70%。在當前環(huán)保要求高的情況下,水煤漿鍋爐最大水為72×10′t,電為169×10°kWh,壓縮空氣為限度地吸取了燃煤和燃油鍋爐的優(yōu)勢,解決了傳統(tǒng)5.62×105Nm3。燃煤鍋爐容易污染環(huán)境和燃油鍋爐運行成本高的2.5設(shè)備選型問題,真正實現(xiàn)了環(huán)保與經(jīng)濟的雙贏,實現(xiàn)了經(jīng)濟水煤漿鍋爐站的設(shè)備布置必須要滿足生產(chǎn)、檢效益與社會效益的最佳結(jié)合。修、運輸、安全、衛(wèi)生及防火要求;建構(gòu)筑物的間距應(yīng)符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2006有關(guān)2水煤漿鍋爐站工程設(shè)計要求;建筑材料的耐火等級應(yīng)不低于二級;周邊應(yīng)2.1總圖布置有環(huán)形的消防通道和通暢的運輸通道。水煤漿鍋爐站總圖設(shè)計應(yīng)根據(jù)批準的城市(地水煤漿鍋爐整個系統(tǒng)由鍋爐本體、水煤漿儲區(qū))或企業(yè)總體規(guī)劃和供熱規(guī)劃進行。鍋爐站應(yīng)罐卸漿泵輸漿泵、水煤漿過濾攬拌器供漿泵流選擇地質(zhì)條件較好并靠近供熱負荷比較集中的地量計連接管道儀表閥門、氣水沖洗裝置等組成。方;其排布應(yīng)利于自然通風(fēng)和采光;便于燃料貯運根據(jù)筆者對幾個水媒漿鍋爐站的設(shè)計,在設(shè)備選型和灰渣的排送等。時必須考慮的因素如下:2.2工藝流程2.5.1水煤漿儲罐儲漿罐應(yīng)選用鋼制、直立式圓筒形,其容量應(yīng)鍋爐由燃料供給系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、出考慮7~10d的水煤漿使用量并應(yīng)設(shè)有浮子式液位灰系統(tǒng)除塵脫硫系統(tǒng)及有關(guān)管線系統(tǒng)組成。燃料指示和防止沉淀的空氣鼓泡設(shè)施。經(jīng)燃料供給系統(tǒng)輸送到燃燒室與鼓風(fēng)機吹入的空2.5.2卸漿泵氣在燃燒室燃燒,產(chǎn)生的熱量以輻射和對流的方式卸漿泵宜選用專用螺桿泵,具有防觸變、防沉通過爐管傳遞給熱媒,燃料釋放熱量后,其煙氣經(jīng)淀功能。配備專用耐磨蝕轉(zhuǎn)子定子可靠的十字省煤器回收余熱后降溫,經(jīng)除塵脫硫,由引風(fēng)機經(jīng)萬向節(jié)傳動和高壽命的軸承密封,以保證漿液的輸煙囪排大氣。送穩(wěn)定。2.3自動控制系統(tǒng)2.5.3輸漿泵由水煤漿的特點和燃燒特性所決定,水煤漿鍋輸漿泵的選型應(yīng)參考卸漿泵的要求,并能保證CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設(shè)計2011,21(5)連續(xù)給日用漿罐供漿,且根據(jù)日用漿罐液位能自動為二級鍋爐站內(nèi)外應(yīng)設(shè)固定消防栓設(shè)置數(shù)量、間距啟停。及消防用水量、消防管徑等均嚴格按《建筑設(shè)計防火2.5.4水煤漿過濾攪拌器(日用漿罐)規(guī)范》GB50016-2006要求。此外,水煤漿鍋爐站還為保證供漿泵能平衡輸送水煤漿,在爐前根據(jù)鍋應(yīng)按中危險級配置4kg手提式磷酸銨鹽干粉滅火器爐燃煤的耗量設(shè)有1臺水煤漿日用漿罐,同時內(nèi)置攪若干(滅火器的保護半徑為12m)。拌裝置和在線過濾器。筆者認為,過濾器的選擇很重3.2電氣消防設(shè)計要。原因是水煤漿在制備、運輸和裝卸過程中可能混入如金屬碎屑、木片、粗碳粒、纖維物質(zhì)、粘附膠質(zhì)等(1)在配電房、鍋爐水位表、壓力表等處設(shè)置事雜物,或長期運行時煤漿在罐壁結(jié)疤脫落的軟、硬沉故照明;在鍋爐站出口處設(shè)置疏散指示照明,均采淀物,一旦進入管道就會堵塞噴嘴,嚴重影響霧化質(zhì)用自帶蓄電池的應(yīng)急電源和燈具,連續(xù)供電時間為30~180min量,甚至被迫停爐。此外,這些雜物還會損壞泵、管道附件和儀表的正常運行和調(diào)節(jié),因此為保證水煤(2)水煤漿鍋爐站為三類防雷建筑。為確保電漿的質(zhì)量,進噴嘴前應(yīng)對其進行過濾。氣設(shè)備和人身安全,需設(shè)防直接雷感應(yīng)雷、雷電波2.5.5供漿泵侵人措施;鍋爐煙囪設(shè)置避雷針,利用金屬爬梯作供漿泵是把日用漿罐中的水煤漿平穩(wěn)地送到引下線與接地裝置可靠連接;各類配電設(shè)備外露可燃燒器的漿槍中,具有與卸漿泵同樣的性能要求導(dǎo)電部分均可靠接地;輸送易燃易爆物料的設(shè)備和其輸送壓力為1.2MPa,并配置變頻調(diào)速電機以調(diào)節(jié)管道須設(shè)防靜電措施。電氣設(shè)備保護接地、建筑流量物、構(gòu)筑物防雷接地、防靜電接地采用共同接地系2.5.6連接管道儀表閥門統(tǒng),接地電阻≤19輸漿管道的設(shè)計要求簡短通暢避免過多的彎4結(jié)語頭和死角;管路的最低處應(yīng)設(shè)有排盡設(shè)施;管道設(shè)計壓力為1.6MPa以上;采用20號無縫鋼管;選用水煤漿鍋爐具有熱效率高、適應(yīng)性強、應(yīng)用范隔膜壓力表;閥門可選用球閥以減小阻力。圍廣的特點,可以廣泛應(yīng)用于企事業(yè)單位、住宅小氣化爐裝置水煤漿的輸送管線設(shè)計宜采用不區(qū)供暖以及各種類型的工業(yè)生產(chǎn)等方面。隨著國銹鋼管線;接口法蘭應(yīng)釆用316錳鉻合金等特殊材家環(huán)保政策執(zhí)行力度加大加快了小型燃煤鍋爐的質(zhì)加工,以保證電磁流量計的測量精度。淘汰,以及燃油價格上漲導(dǎo)致的燃油鍋爐成本居高2.5.7煙風(fēng)系統(tǒng)不下,水煤漿鍋爐是各類鍋爐用戶的理想選擇,擁煙風(fēng)系統(tǒng)由鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、風(fēng)道、煙道、煙囪有廣闊的市場前景。等組成。鼓、引風(fēng)機采用轉(zhuǎn)速為1450r/min,要求采參考文獻用變頻控制,低噪聲設(shè)備;風(fēng)道、煙道均為鋼制,風(fēng)道采用地埋式,使鍋爐站整潔操作方便。1國家發(fā)展和改革委員會煤炭工業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃[R].200.L2.5.8出灰系統(tǒng)鍋爐出灰采用特制的鏈式刮板出渣機,其鏈條2國家發(fā)展和改革委員會中國資源綜合利用技術(shù)政策大綱[R].2010.14.采用合金材料,要求能自動出灰,設(shè)計采用04MPa3國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會關(guān)于用高新技術(shù)和先進適用技術(shù)改壓縮空氣吹掃對流管束積灰。造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的實施意見[R].2002.247.2.5.9除塵脫硫系統(tǒng)國家發(fā)展和改革委員會.新興能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃除塵系統(tǒng)采用布袋除塵器除塵,需配有電動的[R].2010.10.27卸灰器,能實現(xiàn)自動卸灰且操作密封性好、不漏風(fēng)。5游小波張傳名,彭國偉等.水煤漿在電站鍋爐及工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用前景[J]煤質(zhì)技術(shù),2007(4):35-38同時配備濕式水膜脫硫除塵,可以達到較好脫硫效6吳良忠,韋業(yè),余禮明等.水煤漿在節(jié)能減排中的應(yīng)用及發(fā)果,以確保達標排放。展前景[J]中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報2010,20(6):453消防設(shè)計7GB50041-2008鍋爐房設(shè)計規(guī)范[S]3.1消防滅火8諸建平張永良等10t水煤漿蒸汽鍋爐技改項目方案設(shè)計[R].杭州杭氧化醫(yī)工程有限公司,2009水煤漿鍋爐站的火災(zāi)危險性屬于丁類耐火等級(修改回稿2011-05-03)