煤炭清洁利用水煤浆雾化燃烧锅炉方案一.docx

1、煤炭清洁利用水煤浆雾化燃烧锅炉方案一煤炭清洁利用水煤浆雾化燃烧方式及锅炉（一）目 录一、水煤浆简介 - 2 -（一）什么是水煤浆 - 2 -（二）水煤浆的环保特性 - 3 -（三）水煤浆的技术参数 - 3 -二、水煤浆锅炉产品简介 - 4 -（一）水煤浆锅炉基本工作原理 - 4 -（二）水煤浆燃烧技术 - 4 -（三）水煤浆锅炉的特点 - 5 -（四）水煤浆锅炉运行对大气环境影响的分析 - 6 -（五）锅炉系统各主要设备介绍 - 7 -（六） 经济效益分析 - 22 -一、水煤浆简介（一）什么是水煤浆水煤浆是由65%左右的煤，34%左右的水以及约1%的化学添加剂制成的流体燃料，能够泵送、雾化和

2、着火燃烧。热值相当于燃料油的一半。国家政策支持水煤浆：水煤浆是一种新型煤基浆体燃料，可代油燃烧，具有低污染、高效、节能、运行成本低的突出优点。已被列为当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录。国家经贸委在节约和替代燃料油“十五”规划明确要求“采用水煤浆替代燃料油”，国家环保总局也在国家环境保护十五规划中提出“大力开发水煤浆技术”。采用这项新洁净煤技术，既提高锅炉的热效率，又能减少环境污染，对于燃油用户能够大幅度降低燃料费用，减轻企业负担，经济效益和环境效益显著，适合企业推广使用。（二）水煤浆的环保特性1、选用洗精煤做原料煤，具有“两高两低”的特点，即挥发份高、热值高；灰分低、硫份低；热值68

3、00kcal/kg，挥发份30%，灰分6%，硫份0.5%。从燃料的源头上减少了污染物含量。2、水煤浆燃烬率高，可达98%以上，炉膛温度低，几乎不生成NOx，有利于环境保护。3、水煤浆用储罐存放，无需煤场、渣场，为清洁生产创造了条件。（三）水煤浆的技术参数水煤浆的国家标准（煤原料不同水煤浆产品指标等级有所不同）GB/T18855-2008项 目技术要求试验方法浓度C （%）级：65.0级：63.065.0级：60.063.0GB/T 18856.2发热量Qnet.cwm （ MJ/kg）级：19.00级: 18.0019.00级: 17.0018.00GB/T 213灰分A cwm（%）级：6.

4、00级: 6.008.00级：8.0010.00GB/T 212硫分St, cwm（%）级：0.35级：0.350.65级：0.650.80GB/T 214黏度 （）(在浆体温度20，剪切率100S-1时mPas）1200GB/T 18856.4煤灰熔融性软化温度(适合于固态排渣方式) ST （）1250GB/T 219粒度分布Pd,+0.3mm %级：0.05级：0.050.20级：0.200.80GB/T 18856.3Pd,-0.075mm %75.0二、水煤浆锅炉产品简介（一）水煤浆锅炉基本工作原理储浆罐中的水煤浆经搅拌器、供浆泵、过滤器，混合高压风经特制喷枪送入燃烧器，燃烧器配以一次

5、风和二次风喷入炉膛内独立燃烧。烟气经锅炉燃尽室、对流管束、省煤器或空预器，从锅炉尾部排出，通过专用除尘器脱硫除尘，达到环保标准后，经引风机进烟囱进入大气。炉膛内燃烧后的极少灰渣，通过除渣系统排出炉体外。系统流程如图示：（二）水煤浆燃烧技术水煤浆锅炉采用高效、洁净燃烧技术，燃烧方式为悬浮、雾化燃烧，与燃油相似。着火温度一般为425-520，燃烧温度为1200。使用了如下关键技术：（1）水煤浆环形雾化喷枪：技术特点：采用低压雾化技术，雾化介质仅需0.8Mpa压力即可满足水煤浆充分雾化。管路集成布置，自动调节水煤浆与雾化介质的配比。一、二次风合理配比，以形成适合的旋转空气动力场，确保水煤浆燃烧的稳定

6、性和经济性。喷嘴选用特殊耐磨合金制成，延长其实用寿命。轻油点火系统与燃浆系统并联集成布置，提高设备运行的稳定性和操作便捷性。（2）水煤浆预燃室：它能确保水煤浆在较短时间内着火并稳定燃烧，缩短轻油的点火时间。（3）设置加热器：将水煤浆加热至40左右，以改善水煤浆的雾化效果，保证稳定燃烧。（4）设置在线过滤器：在炉前供浆泵与水煤浆燃烧器之间设置两台水煤浆在线过滤器，以防喷嘴堵塞。（三）水煤浆锅炉的特点（1）最大限度地吸取了燃煤和燃油锅炉的优势，即类似燃煤的锅炉运行成本，类似燃油设备的方便工作方式，解决了传统燃煤锅炉容易污染环境的问题和燃油锅炉运行成本昂贵的问题；（2）工艺成熟，燃烧稳定，燃烬率达9

7、8%以上，热效率84%，高效、节能。（3）锅炉自动化程度高，调节操作简便，运行人员少，劳动强度低。锅炉配备独特的输控机组，供浆、回浆、燃烧、进水、出水（汽）等均实现自动控制，报警、联锁齐全，运行清洁、宁静、安全、可靠，司炉工每班只需配置2人。（4）负荷调节范围大，锅炉出力可在40%-100%范围连续调节。 （5）设备结构紧凑，系统占地面积小，节省用地。（6）水煤浆用储罐运输及储存，减少了固体煤炭运输过程的污染和储存的占地面积，无二次污染；（7）水煤浆锅炉其烟气排放经脱硫除尘后，各项指标均优于GB13271锅炉大气污染物排放标准，工业锅炉以水煤浆替代原煤，每燃用水煤浆1000万吨，可减排SO2

8、11万吨，减排二氧化碳约220万吨，既符合环保要求又节能减排，顺应了国家提倡低碳经济的新要求。（四）水煤浆锅炉运行对大气环境影响的分析1、经山东省环保设备质量监督检验中心对某项目水煤浆锅炉检测，水煤浆锅炉脱硫率达82%，出口SO2折算浓度为253.8mg/Nm3；除尘率98%，出口烟尘折算浓度为39.8mg/Nm3。2、GB13271-2001锅炉大气污染物排放标准与实测数据对比：锅炉类别烟尘最高允许排放浓度限值 （时段）二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度 （时段）适用区域浓度（mg/m3）烟气黑度（林格曼，级）适用区域SO2浓度（mg/m3）NOX燃煤锅炉一类区801全部 900/燃油锅炉（

9、燃轻柴油）一类区801全部500400水煤浆锅炉（实测指标）39.81253.8由于水煤浆锅炉燃用洁净煤和采用先进的燃烧技术，烟尘初始排放浓度比燃煤大幅降低，加上高效率的脱硫除尘处理，出口大气污染物排放均低于国家最高允许排放浓度（时段），具有较好的环保效果。3、固体排放物的处理。水煤浆燃烧后排出的灰、渣（其中含脱硫生成的少量硫酸钙）可回收利用，供水泥厂做原料。 （五）锅炉系统各主要设备介绍1、水煤浆锅炉本体 锅炉本体结构锅炉本体为SZS双锅筒纵置式或SHS双锅筒横置式卧式水管锅炉结构，该炉型在国内目前采用较多且技术比较成熟的炉型基础上，结合水煤浆锅炉特点进行改进而来。本锅炉受热面大、具有结构紧

10、凑、水循环可靠等特点。（1）锅炉受热面积超出常规锅炉20%，热效率高，确保锅炉出力。 （2）独立布置的省煤器，单独布置于锅炉后面，不需要在现场进行组装，只需按照工程图就位即可。（3）整体工程安装周期短。锅炉主机及各辅机就位后，接上烟风道、汽水管道以及必要的仪表附件即可投入运行。（4）锅炉房可以单层布置，节省锅炉房基建投资。（5）锅炉的制造和部件总装均在我厂完成，保证质量。（6）炉膛前部设计有稳燃室，特别地为适应水煤浆，稳燃室作了精心设计，并与水煤浆燃烧器适配，合理选择炉膛容积热负荷和截面热负荷，既保证水煤浆的稳定着火燃烧，又防止炉膛结焦。锅炉在炉膛四周布有密排水冷壁，以吸收炉膛高温辐射热。在其

11、后端，上下锅筒之间布置有对流管束。在炉膛和对流管束之间烟道中，设置了燃烬室。燃烧后的高温烟气从炉膛后侧进入燃烬室，在对流烟道内顺着折烟墙呈“U”形流动，横向冲刷管束，之后引至尾部单独布置的省煤器，再进入除尘、脱硫装置而由引风机经烟囱排入大气。对流管束布置有吹灰装置，并且无落灰及清灰死角，底部落灰处角度均大于烟灰自落灰安息角，并且烟气流速选取得当，额定负荷时为10-11m/s，烟气横向冲刷锅炉管束，烟气冲刷具有一定的自洁能力，又可防止低负荷时流速过低造成积灰。鼓风机将燃烧所需的空气鼓入空气预热器，空气被加热后，通过热风管道接入燃烧器。软化除氧的给水经省煤器加热后从给水管进入，在炉内吸热后产生饱和

12、蒸汽，经汽水分离装置后，符合额定参数的蒸汽从上锅筒主汽阀排出，送至供热设备。卧式水管锅炉结构等方面有如下优点：1）结构紧凑，外形美观；2）精心设计稳燃室结构，确保水煤浆着火及稳定燃烧；3）设计有燃烬室，确保水煤浆充分完全燃烧；4）对流受热面布置吹灰装置；5）自动出渣装置；6）自动化程度高，具有各种先进的压力、水位控制、联锁报警等功能，确保安全运行。 炉体材料1)受压元件炉管材料采用锅炉专用的20#钢管，标准为GB3087-1999中低压锅炉用无缝钢管，钢板为锅炉专用钢板，标准为GB713-2008锅炉和压力容器用钢板，具有材质化验单、质量检验报告、合格证明，各项公差符合国家标准，并将材料化验单

13、、质量检验报告及材质资料复印件提供给用户单位。2)钢架钢架材料采用材质Q235-A的各类型钢和钢板，通过强度计算，确定钢架强度与刚度。3)耐火材料耐火材料分耐火砖和耐火浇注料。 耐火砖采用耐火度为l750的粘土耐火砖，GB441582，品种牌号为N-l,体积密度为2070kgm3。耐火砖砌筑时，和以粘土质耐火泥(YB396-63)。耐火浇注料采用耐火度为1690的粘土耐火浇注料，GB371283，最高使用温度为1300。4)保温材料 保温材料采用PXZ-1000湿法硅酸铝耐火纤维毡，GB300382，密度200kg/m3。根据锅炉各个部位不同的使用条件选用不同的耐火保温材料，必须考虑采用国内最

14、优厂家的产品，采用成熟先进的浇注工艺，同时进行必要的养护措施 制造工艺具有*制造许可证、*级压力容器制造许可证、1级特种设备安装改造维修许可证（最高级），要有一整套完善的质量控制体系，按蒸汽（热水）锅炉安全技术监察规程等有关要求进行，每台产品制造严格按照工艺卡要求进行，对于主要部件实行一件一卡制，自检、互检后，由专职检验员认定后，存档备案。在制造时严格按质保体系操作，制造过程中，甲方可派员监察。 锅炉本体受压元件焊接按JB/T1613-1993锅炉受压元件焊接技术条件，焊后进行无损检测，无损检测按JB/T4730-2005标准进行，II级以上合格。按蒸汽（热水）锅炉安全技术监察规程进行水压试验

15、合格。2、燃烧器本项水煤浆燃烧器采用采用目前国内先进的旋流燃烧方式的水煤浆燃烧器，更好的满足负荷调节、雾化燃烧需要，使煤浆火焰不触墙，防结渣，采用前墙单位布置的燃烧器，具有自动燃烧器的各种功能，如自动点火、喷浆、自动清洗浆枪及油枪，点火枪自动进退、自动火焰检测等功能，其雾化介质采用压缩空气，喷嘴采用多级撞击式结构，使雾化质量好，燃烧充分，外表烤漆，叶轮及出口采用耐热不锈钢制造。3、燃料供给系统整个系统由水煤浆储罐、卸浆泵、搅拌器、供浆泵、过滤器、空压机、连接管道仪表阀门、气水冲洗装置等组成。（1）水煤浆储罐储浆罐作为水煤浆燃料储存使用，采用钢制，直立式围筒形布置，其容量为锅炉总耗量的710天储

16、量。（2）卸浆泵 卸浆泵把浆车运来的浆送到储浆罐，把储浆罐内的浆送到搅拌器，卸浆泵采用专业的水煤浆专用螺杆泵，具有防触变、防沉淀，采用专用耐磨蚀转子、定子，可靠的十字方向节传动和高寿命的轴密封，输送稳定。并可根据搅拌器液位启、停。（3）搅拌器为保证供浆泵能平衡输送水煤浆，本系统在炉前设计1台搅拌器，其作用既可作为日用储罐，又由于水煤浆有剪切变稀的特性，因此在燃烧前对水煤浆进行搅拌、混合均匀，增强水煤浆流动性，降低其粘度，以利雾化燃烧。（4）供浆泵把搅拌器中的水煤浆平稳地送到燃烧器的浆枪中，具有与卸浆泵同样的性能，输送压力可达1.2MPa，配置变频调速后流量可调范围广。（5）过滤器由于煤浆在制备

17、运输和装卸过程中可能混进外来杂物。如金属碎屑、木片、粗炭粒、纤维物质，或长期运行时在罐壁结疤脱落的软、硬沉淀物等进入管道会使喷嘴出现堵塞现象，严重影响雾化效果或完全堵塞，甚至完全停炉，为防止浆枪的堵塞和输浆管道的畅通，本系统在水煤浆进入浆枪前设置了过滤器，既能很好滤清以上杂质，又保证了进入浆枪的水煤浆的品质，使系统更加稳定、安全的燃烧。（6）空压机和储气罐提供水煤浆雾化介质压缩空气，压力为0.8Mpa,使水煤浆的雾化质量好，燃烧充分。另外产生压缩空气给储浆罐进行搅拌，防止发生沉淀。（7）气水冲洗装置为防止水煤浆在管路内沉积，在整个系统的必要位置全部设计了气、水冲洗装置，保证输送平衡、流畅。（8

18、）连接管道仪表阀门管路设计要流畅，防止流动死点，能耐压1.6MPa以上，采用无缝钢管制造，压力表采用隔膜压力表，阀门采用球阀而减小阻力。（9）油箱、油泵及油枪水煤浆的点火装置，油箱储存点火所用柴油，油泵输送柴油至油枪。4、烟风系统本系统由鼓风机、引风机、风道、烟道、烟囱等组成，本系统采用平衡通风方式，燃烧需要的空气由鼓风机供给，产生的烟气由引风机抽送后通过烟囱排放大气，风道、烟道采用钢制形式，风道采用地埋式，使锅炉整洁，操作方便。 5、出灰系统（1）锅炉炉膛底部出渣： 锅炉炉膛出灰渣，由刮板除渣机完成。刮板除渣机一般由链、刮板、灰槽、驱动装置及尾部拉紧装置组成，在链上每隔一定的距离固定一块刮板

19、，灰渣靠刮板的推动，沿着灰槽而被输送。采用刮板除渣机时，通常将灰落入存有水的灰槽中，刮板机的灰槽中盛装的水形成水封。（2）对流管束清灰：在几组对流管束中，分别布置有吹灰装置，根据需要以一定角度、针对积灰定期进行有效的吹扫。（3）对流管束底部出灰：在对流管束底部分别布置有几组落灰管，对流管束落灰管中收集的灰，经对流落灰管，将灰落入存有水的刮板机的灰槽中。 （4）省煤器清灰：省煤器之间布置有预留吹灰孔及预留吹灰器，通过观察锅炉尾部的负压表，了解空气预热器及省煤器的灰堵情况，对其进行不定期的吹扫。从而使锅炉始终处于良好状态下运行。6、除尘脱硫系统根据用户对烟气排放的要求，可选配以下除尘器：（1） M

20、SCD-型麻石水膜除尘器 工作原理：本除尘器是依靠高速喷出的烟气冲击在液面上激起大量的泡沫和水滴，随后，烟气改变了运动方向，由于惯性的作用，大部分烟尘颗粒沉留在水中，另一部分微细尘粒与泡沫和水滴凝聚而被分离。经过净化的烟气夹着一部分水滴和被水滴吸附的烟尘高速地掠过隔墙与水面间的狭隙，水面又将激起大量的水滴和泡沫又一次的凝聚与分离。经过二次净化的烟气改变方向后冲入小室的矮墙。一方面，一部分粘有尘粒的水滴和泡沫撞在矮墙上，积累增大而落入水中，另一方面，被气激起的水浪撞在矮墙上形成新水滴和泡沫，增加了尘粒的粘附量，令烟气又一次净化。翻过矮墙的烟气再次冲向水面，以高速掠过小室隔墙以同样的原理再次净化烟

21、气。而且再次进入烟室中间，烟气在转变方向突然降低烟气运行速度，再通过两道汽水分离器，烟气中的水滴和泡沫由于汽水分离器的作用和自身的重力而下降，落入沉淀池中。这样达到汽水分离的作用。在上述烟气的净化过程中，烟气中的SO2与水接触后，溶解于水形成亚硫酸，SO2+H2OH2 SO3,溶解的SO2与H2 SO3均与碱性飞灰接触，如CaO、K2O、Na2O、亚硫酸盐（CaSO3）,在沉淀池内自然氧化成硫酸盐沉淀与沉灰同时清出；CaSO3+ O2CaSO4，碱性氧化物利用碱性飞灰脱硫，将出渣碱性水和锅炉碱性排污水引入沉淀池，如PH值达不到要求必须加入碱液或石灰。 MSCD-型麻石水膜除尘器特点：采用多次冲

22、击捕集措施，所以除尘效果良好。除尘效率达95%以上。在除尘器底部设有水池，水不向外排放，在水池内进行灰的凝聚，水质中性及集中处理，无二次污染，耗水量极小。在沉淀池中加入石灰水或碱液，脱硫效率可达80%。除尘器本体也可脱硫20-30%.设有三次汽水分离措施，烟气带水量极小。克服了其它类型除尘器的净化烟气带水影响锅炉引风机正常运转，消耗水量大的问题。本体完全采用耐磨损、耐腐蚀的优质花岗岩制成，所以使用寿命长，可用25100年，日常运行维修工作量极小，并且效率稳定，可以完全避免漏水，避免如钢铁构件受到磨损和腐蚀而降低除尘效果，并导致整个除尘器失效。结构简单，占地面积小，且对场地适应性强，结构尺寸及安

23、装方位均可根据场地情况进行调整。烟气阻力小、能耗低，本除尘器在额定工作状态下的烟气阻力为800-1000Pa。适用范围广，适用于各种大小型号的锅炉。采用刮板出灰机或耐腐耐磨砂浆泵除灰。（2）布袋除尘器锅炉尾部约150的低温烟气进入布袋除尘器，经净化的烟气由引风机排入大气。除尘器排出的粉煤灰由专用收灰装置收集。因循环硫化燃烧方式可实现炉内脱硫、脱氯，不必再设锅炉尾部脱硫塔，既能减少运行成本，又能避免脱硫塔的二次污染。布袋除尘器压力损失小于1200Pa。除尘器上部分是本体，下部分是落灰斗。其工作机理为：含尘烟气通过过滤材料，尘粒被过滤下来，过滤材料捕集粉尘主要靠惯性碰撞作用以及扩散和筛分作用，滤料

24、的粉尘层也有一定的过滤作用。布袋上部侧面有一个气包，当布袋差压增大到一定程度，脉冲阀动作将气包中的压缩空气释放出来对布袋进行喷吹，布袋表面的积灰落入灰斗。灰斗中的灰经排灰阀定期排出，并设置自动储灰系统。布袋简图及滤袋见下图：1进气口，2排料口，3箱体，4出气口，5高压气罐，6布袋7、水处理锅炉是一种热交换设备，水垢的生成和水中氧的含量会极大的影响锅炉传热和安全运行，更需花费大笔经费整修；结垢还会大大的降低锅炉运行的经济性，造成大量燃料的浪费，增加生产成本。全自动浮床离子交换器，系国家专利产品。该设备是用于工业蒸汽锅炉和生活热水锅炉的给水软化，及一切需用软化水的领域。特点：（1）自动化程度高，可

25、实现无人值守。设备的松床、再生、清洗、产水过程以及储水箱的液位均由微电脑自动控制。（2）投资省。交换柱和再生罐(箱)各两套组装为一体(亦有单柱、单罐(箱)产品)。体积小、高度低、占地面积小(是固定床的五分之一)，不需专用厂房，不需砼基础，土建投资省，易安装。（3）安全可靠寿命长。交换柱和再生罐(箱)采用耐腐材料(不锈钢或PVC)制成，柱内树脂不易中毒；控制阀采用耐腐耐磨材料制成；设备采用目前国内最先进的TO树脂防腐。（4）产水水质好且稳定。控制系统安全可靠，微电脑液位自控，使控制阀在各工位停留时间相等，从而使出水质量稳定在水质标准范围内。（5）运行费用低。与固定床相比再生过程节水60以上，节约

26、再生剂40左右，节电30以上，减少废水排放60以上。由于设备安全可靠寿命长，从而节约维修费用。同时，减少了人工成本和化验药品，节省经费开支。8、电器控制系统PLC控制系统本控制系统是根据水煤浆锅炉的工艺特点，本着控制方法先进，系统可靠性高、操作简单、维护方便的原则进行设计。本设计采用标准立式低压电气柜及台式操作台。各辅机设备的启停均可在低压电控柜上完成，可实现手动与自动切换，可显示设备运行时的电压、电流，设备运行状况一目了然。采用国际知名品牌西门子PLC作为控制系统的核心，锅炉机组的所有配套辅机及现场检测仪表信号均进入PLC控制程序，完成锅炉的熄火保护、水位自动控制、鼓引风联锁保护等功能，实现

27、锅炉运行的自动控制。微机操作台面上设显示器一台，用于锅炉的操作画面、监测数据的显示，各画面之间可以手动与自动切换。 低压电气控制柜设置四台低压电控柜由配电柜、鼓风机变频柜、引风机变频柜、搅拌器等设备控制柜组成。柜内的低压器件、按钮、转换开关等均采用国内知名品牌，安全可靠；变频器采用国际知名品牌，控制先进，故障率低，容易实现自动化。变频器控制风机、泵类等其节能效果明显，使锅炉的运行更加经济环保。主控制部分系统控制核心为西门子PLC，主要由CPU、数字量输入、输出模块，模拟量输入、输出模块，工控机，显示器等组成，用以完成数据采集，设备联锁启停，联锁保护，故障报警及信息记录，设备运行记录等。联锁保护

28、系统：a、熄火保护：在烟气发生器及炉膛上安装红外线火焰监测器，用于监测点火及投浆运行时的燃烧状况。当油点火失败，监测器检测不到火焰，马上发出信号并立即切断供油泵供油，停止鼓风机，引风机延时工作120秒后停止工作。点火成功后，当炉膛温度达到600-800时，开始投浆，若浆入膛后未能燃烧，火焰监测器监测不到火焰，发出信号并声光报警，停止供浆泵、鼓风机的工作，引风机延时120秒后停止工作。锅炉正常运行后，由于运行工况改变造成突然熄火时，火焰监测器将信号反馈，停供浆泵、鼓风机，延时120秒后停引风机。b、当供浆、送风、引风、汽包液位等出现异常情况时，进入保护程序。生动友好的操作画面，可以操作各设备的启

29、停，显示设备状态及相关参数，运行状况一目了然。PLC控制柜PLC控制的特点：a、自动化程度高；b、优秀的远程通讯功能；c、故障程序检测 并记录历史故障；d、系统功能完善，结构先进合理，能耗小，扩展灵活，便于维护，可靠性高；e、抗干扰能力强 。（六） 经济效益分析吨蒸汽所需燃料成本比较 炉 型 项 目水煤浆锅炉燃气锅炉柴油锅炉燃料单价900元/吨3.6元/m5800元/吨燃料燃尽率98%99%99%锅炉热效率83%90%90%燃料低位发热量4500 Kcal/Kg8500 Kcal/ Kg9500 Kcal/Kg吨蒸汽所需燃料160kg78m70kg吨蒸汽燃料成本（元）144280.8406以上燃料单价仅供参考。