循环流化床锅炉神华煤液化渣掺烧试验

　　本文通过煤直接液化自备电厂CFB锅炉开展液化渣掺烧试验,研究掺烧对设备运行工况的影响, 并对掺烧后污染物的排放情况进行检测,进一步分析液化渣用于循环流化床锅炉掺烧的技术可行性和环境风险。

　　1 研究对象

　　选取神华煤液化自备电厂1台440t /hCFB锅炉进行掺烧试验。该锅炉采用自然循环、单汽包、一次中间再热,配有高温绝热式旋风分离器,分离器回料腿下布置有自平衡“U”型返料阀、水冷布风板、内嵌逆流柱形风帽,炉内布置有3片屏式水冷壁、8片屏式过热器、6片屏式再热器.锅炉脱硫采用炉内喷钙+炉外烟气氨法两级脱硫,脱硝采用非选择性催化还原(SNCR)技术氨法脱硝,除尘采用双室两电场静电除尘器加布袋除尘器除尘.锅炉设计燃烧神东矿区洗中煤,燃料及液化渣主要参数见表1。

　　

　　2 掺烧试验

　　掺烧试验的目的是研究液化渣掺烧对锅炉运行工况的影响,特别是对锅炉污染物排放的影响。试验分完全燃烧洗中煤(不掺烧)和掺烧液化渣(掺烧)2个工况进行对比。考虑到液化渣含硫量高以及软化温度低的特性,试验按照掺烧15%液化渣进行,同时检测污染物排放情况。

　　2.1掺烧对CFB锅炉运行工况的影响

　　2.1.1对燃料投加量的影响

　　掺烧对锅炉燃料投加量的影响如图1所示。由于液化渣热值高于原煤,掺烧15%液化渣后,相同荷工况下锅炉的燃料投加量每小时平均减少2~3t。

　　

　　2.1.2对锅炉风量的影响

　　为提高液化渣燃尽率,避免炉膛床面结焦和落煤管堵塞,掺烧液化渣后,对锅炉风量进行了相应调整,即一次风量略有增加,二次风量略有减少,总风量基本保持相同(图2—图4)。

　　

　　2.1.3对炉内温度的影响

　　掺烧液化渣后,燃烧初期锅炉炉膛温度和炉膛出口烟气温度均略有降低(图5、图6),这主要是一次风量增大所致,一、二次风量经9~10h调整后,炉膛温度和烟气温度保持稳定,恢复至全烧洗中煤工况。

　　

　　2.1.4对锅炉其他参数的影响

　　掺烧15%液化渣后,对锅炉床压、运行氧量以及主蒸汽流量等运行参数无明显影响。

　　2.2掺烧对CFB锅炉污染物排放量的影响

　　2.2.1常规污染物

　　锅炉掺烧液化渣后常规污染物排放量检测结果见表2。

　　

　　由表2可见:掺烧液化渣对NOx、HCl和氟化物的排放基本无影响,排放浓度均低于GB18484—2001«危险废物焚烧污染控制标准»,说明锅炉掺烧液化渣后, NO x 、HCl、氟化物排放的环境风险很小。但是掺烧液化渣后,锅炉出口SO2和烟尘质量浓度略高于掺烧前。这主要是因为掺烧液化渣后燃料含硫量升高,在炉内脱硫剂石灰石粉给入量不变的情下,锅炉出口SO2质量浓度相应升高。烟尘排放质量浓度的波动,主要是一次风量和播煤风量的增大造成烟气粉尘质量浓度提高所致。

　　由此可见,掺烧15%的液化渣会造成CFB锅炉出口SO2和烟尘质量浓度增加,经过优化调整后,排放均可控制在国家标准范围之内。

　　2.2.2重金属

　　从液化渣的产生工艺可知,液化渣中的重金属基本全部来自煤中,其重金属含量与煤相比差异不大。掺烧液化渣和燃烧洗中煤时烟气中主要重金属污染物排放见表3。由表3可见,掺烧15%液化渣后烟气中所有重金属含量远低于国内外相关标准中有关重金属的限值。由此可见, CFB锅炉掺烧液化渣基本不会造成烟气中重金属排放的环境问题。

　　

　　2.2.3有机污染物

　　烟气中有机污染物检测结果见表4。由表4可见:掺烧15%液化渣后,烟气中总烃、卤代烃排放质量浓度约为掺烧前的4~5倍,但远低于«大气污染物综合排放标准»;其他有机污染物在掺烧液化渣后无明显变化.可见,掺烧15%液化渣后,烟气中总烃的排放会大大增加,但仍在标准规定范围之内,不会造成重大的环境风险。另外,在试验过程中发现总烃、卤代烃的排放量对锅炉炉膛温度比较敏感,适当提高锅炉床温后,烃类的排放量会明显降低。

　　

　　2.2.4固体残渣

　　锅炉燃烧所产生的炉渣和粉煤灰的污染物检测结果见表5。由表5可见,所有VOCs均未检出,重金属总体在液化渣掺烧前后无明显差异,多环芳烃含量的差异较为明显。

　　

　　3 结论

　　1)掺烧15%液化渣后,锅炉整体运行稳定。适当提高播煤风量或降低播煤风温度(采取一次冷风),在保证落煤管不堵煤的前提下,可以适当增加液化渣掺烧比例。

　　2)液化渣与煤在热值、燃烧特性等方面存在差异, CFB锅炉中掺烧液化渣后,排烟温度略有下降, 其他参数变化不大,应及时进行燃烧优化调整,将配风调整至合理范围,保证锅炉稳定运行。

　　3)液化渣在CFB锅炉中掺烧,对多环芳烃UPGPOPs和重金属的排放基本无影响,但会造成总烃、挥发性卤代烃排放量的增加,适当提高锅炉床温可有效控制这几类污染物的排放量。

　　4)加大液化渣掺烧比例后,需要注意炉膛出口SO2 质量浓度要低于炉外脱硫进口设计值,否则需提前增大石灰石粉的投入量,提高炉内脱硫效率,保证锅炉整体SO2 排放达标。