CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設(shè)計(jì)2011,21(5)淺談水煤漿鍋爐站的工程設(shè)計(jì)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(yùn)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(jì)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(jì)環(huán)境保護(hù)水煤漿作為潔凈煤技術(shù)是一種既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)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)作為特性數(shù)據(jù)先進(jìn)能源技術(shù)進(jìn)入《我國(guó)應(yīng)掌握自主知識(shí)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(jìn)潔凈煤粘度η(漿體溫度20℃,800~1200剪切率100s-1),mPa·技術(shù)產(chǎn)業(yè)化被列為國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部、科平均粒度,μr<50,最大粒徑<300技部等多個(gè)部委的重點(diǎn)工作3-4隨著水煤漿技術(shù)的大力推廣,目前,全國(guó)有灰分(Ad),%5.7-7.724臺(tái)電站鍋爐和500多臺(tái)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(jiān)發(fā)熱量,k^kg18800~19680揮發(fā)分(vd)%實(shí)的基礎(chǔ)。據(jù)預(yù)測(cè),到2050年,國(guó)內(nèi)煤炭仍將穩(wěn)定性, month占一次能源消耗的50%左右。按國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃及國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)政策的衰2運(yùn)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(guó)鍋爐消耗熱值單價(jià)年費(fèi)消耗量成本煤炭資源,對(duì)于促進(jìn)能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,滿足類型(kg/h)(k/kg)(元/kg)(萬元)()(元)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展需要,具有極其重要的戰(zhàn)水煤漿137010201.11261311170略意義1。輕油28735053410燃?xì)?30m3h35903.2179563742661水煤漿鍋爐燃煤1363230291.11731044170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(jià)為240元,每年可為國(guó)家節(jié)約進(jìn)口燃油外匯資水煤漿是由6%-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(dòng)性,燃燒效率達(dá)到98%以上,爐渣中的含炭量由傳統(tǒng)燃燒鍋爐的水煤漿鍋爐具有高效環(huán)保,可以迅速達(dá)到900℃以上,且能連續(xù)穩(wěn)定自動(dòng)燃燒的優(yōu)點(diǎn),避免13.7%降到2%以下,熱值相當(dāng)于石油的一半,被燃煤鍋爐加煤時(shí)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(shí),燃燒產(chǎn)生大量的氮化物污染。1.2運(yùn)行成本比較據(jù)環(huán)保部門的檢測(cè)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?xì)饬蛄俊⒑瑝m量、CO、氮氧化物等環(huán)保指標(biāo)均優(yōu)于和燃煤鍋爐的運(yùn)行成本,見表21。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),接近或超過歐盟綠色標(biāo)準(zhǔn)6。塵渣可以用作優(yōu)質(zhì)建材原料。通過國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局中國(guó)煤化工CNMHG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(jì)。聯(lián)水七h(yuǎn)L-niail: zhujpl028@ahoo.com.cn。2011,21(5)諸建平淺談水煤漿鍋爐站的工程設(shè)計(jì)編制的有關(guān)環(huán)境影響報(bào)告表的有關(guān)數(shù)據(jù),水煤漿爐的正常運(yùn)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(fù)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(gè)自動(dòng)控制系輕柴油重油Ⅱ類煙煤統(tǒng)。通過各參數(shù)的互相調(diào)節(jié),自動(dòng)控制系統(tǒng)能完成燃料灰分,%0.0132.48以下功能燃料硫分,%0.251.5(1)穩(wěn)定高溫?zé)嵩础３龎m器(除塵率),%不用不用(2)實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行脫硫裝置(脫硫效率),%不用不用70-30(3)提高加熱爐整體運(yùn)行效率。cB13271,I類區(qū)Ⅱ時(shí)段煙塵要求,mg/Nm280(80)(4)配備非正常工況下的安全聯(lián)鎖反饋保護(hù)和CB13271,I類區(qū)Ⅱ時(shí)段非正常工況下的預(yù)警、報(bào)警等控制程序來保證水煤漿鍋爐的安全運(yùn)行。實(shí)際煙塵濃度,m/Nm339.8(59.4)<80<80此外,水煤漿鍋爐必須與鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、供漿實(shí)際SO2濃度,mg/Nm2253.8(393.5)4502400800~2100泵、過濾攪拌器之間進(jìn)行聯(lián)鎖動(dòng)力控制,以保證加格林曼黑度<1級(jí)<1級(jí)<級(jí)月數(shù)熱爐安全運(yùn)行。GB1327124消耗定額及配套動(dòng)力是否符合環(huán)保要求符合符合規(guī)定禁止不符合區(qū)使用以10/h水煤漿鍋爐為例,年生產(chǎn)按300d計(jì)注心①表中“()"內(nèi)數(shù)字按燃油鍋爐即過利空氣系數(shù)a=12的標(biāo)每天連續(xù)運(yùn)行。由每10t蒸汽消耗的水煤漿為準(zhǔn)計(jì)算:②水煤漿鍋爐實(shí)際數(shù)據(jù)以浙環(huán)監(jiān)(200)質(zhì)字028號(hào)為準(zhǔn):⑤水1370kg,軟化水為lt,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(dāng)于使用輕柴48Nm3。經(jīng)計(jì)算每年需消耗水煤漿為9864t,軟化油),Ⅱ類煙煤鍋爐燃燒效率<70%。在當(dāng)前環(huán)保要求高的情況下,水煤漿鍋爐最大水為72x10,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(shì),解決了傳統(tǒng)562×10°Nm3。燃煤鍋爐容易污染環(huán)境和燃油鍋爐運(yùn)行成本高的2.5設(shè)備選型問題,真正實(shí)現(xiàn)了環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的雙贏,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)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(huì)效益的最佳結(jié)合。修、運(yùn)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(jì)防火規(guī)范》GB50016-2006有關(guān)2水煤漿鍋爐站工程設(shè)計(jì)要求;建筑材料的耐火等級(jí)應(yīng)不低于二級(jí);周邊應(yīng)2.1總圖布置有環(huán)形的消防通道和通暢的運(yùn)輸通道。水煤漿鍋爐站總圖設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)批準(zhǔn)的城市(地水煤漿鍋爐整個(gè)系統(tǒng)由鍋爐本體、水煤漿儲(chǔ)區(qū))或企業(yè)總體規(guī)劃和供熱規(guī)劃進(jìn)行。鍋爐站應(yīng)罐卸漿泵、輸漿泵、水煤漿過濾攪拌器供漿泵流選擇地質(zhì)條件較好并靠近供熱負(fù)荷比較集中的地量計(jì)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(yùn)根據(jù)筆者對(duì)幾個(gè)水煤漿鍋爐站的設(shè)計(jì),在設(shè)備選型和灰渣的排送等。時(shí)必須考慮的因素如下:2.5.1水煤漿儲(chǔ)罐2.2工藝流程儲(chǔ)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(jī)吹入的空52卸漿泵氣在燃燒室燃燒,產(chǎn)生的熱量以輻射和對(duì)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(jī)經(jīng)萬向節(jié)傳動(dòng)和高壽命的軸承啊封以保證漿液的輸煙囪排大氣。送穩(wěn)定。中國(guó)煤化工2.3自動(dòng)控制系統(tǒng)2.5.3輸CNMHG由水煤漿的特點(diǎn)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(jì)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(dòng)為二級(jí),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(yán)格按《建筑設(shè)計(jì)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(xiǎn)級(jí)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(tái)水煤漿日用漿罐,同時(shí)內(nèi)置攪若干(滅火器的保護(hù)半徑為12m)。拌裝置和在線過濾器。筆者認(rèn)為過濾器的選擇很重32電氣消防設(shè)計(jì)要。原因是水煤漿在制備、運(yùn)輸和裝卸過程中可能混(1)在配電房、鍋爐水位表、壓力表等處設(shè)置事入如金屬碎屑、木片、粗碳粒、纖維物質(zhì)、粘附膠質(zhì)等故照明;在鍋爐站出口處設(shè)置疏散指示照明,均采雜物,或長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)煤漿在罐壁結(jié)疤脫落的軟、硬沉用自帶薔電池的應(yīng)急電源和燈具,連續(xù)供電時(shí)間為淀物,一旦進(jìn)入管道就會(huì)堵塞噴嘴,嚴(yán)重影響霧化質(zhì)30~180min量,甚至被迫停爐。此外,這些雜物還會(huì)損壞泵、管道附件和儀表的正常運(yùn)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(jìn)噴嘴前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行過濾氣設(shè)備和人身安全,需設(shè)防直接雷、感應(yīng)雷、雷電波侵人措施;鍋爐煙囪設(shè)置避雷針,利用金屬爬梯作2.5.5供漿泵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1MPa,并配置變頻調(diào)速電機(jī)以調(diào)節(jié)管道須設(shè)防靜電措施。電氣設(shè)備保護(hù)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(jì)要求簡(jiǎn)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(jì)壓力為16MPa以上;采用20號(hào)無縫鋼管;選用水煤漿鍋爐具有熱效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、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(diǎn),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(jì)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(guó)銹鋼管線;接口法蘭應(yīng)采用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(jì)的測(cè)量精度。淘汰,以及燃油價(jià)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(jī)、引風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、煙道、煙囪有廣闊的市場(chǎng)前景。等組成。鼓、引風(fēng)機(jī)采用轉(zhuǎn)速為1450/min,要求采參考文獻(xiàn)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(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)煤炭工業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃2.5.8出灰系統(tǒng)[R].2007鍋爐出灰采用特制的鏈?zhǔn)焦伟宄鲈鼨C(jī),其鏈條2國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)中國(guó)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(dòng)出灰,設(shè)計(jì)采用0.4MPa3國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)關(guān)于用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)改壓縮空氣吹掃對(duì)流管束積灰。造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的實(shí)施意見[R]2002.2472.5.9除塵脫硫系統(tǒng)4國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).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(dòng)的[R].2010.10.27卸灰器,能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸灰且操作密封性好、不漏風(fēng)。5游小波張傳名,彭國(guó)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(shí)配備濕式水膜脫硫除塵,可以達(dá)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(dá)標(biāo)排放。展前景[J]中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2010,20(6):453消防設(shè)計(jì)7GB50041中國(guó)煤化工3.1消防滅火8諸建平CNMHG改項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)[R].杭州山”水煤漿鍋爐站的火災(zāi)危險(xiǎn)性屬于丁類,耐火等級(jí)(修改回稿2011-05-03)