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循环流化床锅炉掺烧木屑和造纸污泥物料输送系统设计中国是造纸大国,纸及纸板产量、总消费量均居世界前三位在造纸过程中产生的大量造纸污泥和废渣,由于含水量高、发热量低、成分复杂,处理利用难度大,不但消耗资金、占用土地,而且对土壤、地下水及空气都造成二次污染循环流化床技术是一种新型、高效和清洁的燃烧技术,其数量巨大的床存量和循环物料,使其具有燃料适应性广、着火稳定、混合强烈、焚烧彻底和污染物排放量小等特点,非常适合用于造纸厂掺烧造纸污泥和木屑,既回收废弃物热值,又减少处理费用,减小对环境的污染物料输送系统是循环流化床锅炉最重要的辅助系统之一,它的正常与否关系整台机组能否正常稳定运行,其燃料入炉方式、入炉位置影响锅炉炉膛内物料分配的均匀性和燃料的燃烧效率本文以H造纸厂一台290t/h高温高压循环流化床锅炉为例对循环流化床锅炉掺烧木屑和造纸污泥的物料输送系统设计开展探讨
1、燃料输送系统
1.1燃煤输送系统H造纸厂290t/h高温高压循环流化床锅炉设计燃料以烟煤为主,掺烧造纸污泥及木屑纸浆厂每天产生木屑和造纸污泥量分别为250t量和120t/d,即循环流化床锅炉需掺烧木屑和造纸污泥的量分别为
10.4t/h和5t/ho设计燃料元素分析见表1O锅炉用煤由汽车经称重后送至贮存量为5000t干煤棚煤由桥式起重机送入受煤斗,经振动式给煤机将煤均匀送至1#皮带输送机然后进入出力为120t/h的四齿辐(两级)碎煤机进入辐式碎煤机前,皮带输送机上方安装有电磁式除铁器煤经破碎后进入2#皮带输送机送入锅炉房内两个330nl3原煤斗内每个煤斗下部装有两台耐压式计量给煤机,煤通过四台给煤机进入落煤管将煤送入炉前密相正压区的四个给煤口给煤机采用二次热风作为密封风,落煤管采用一次风作为播煤风L2木屑输送系统木屑由皮带输送机送入受料斗,受料斗下部装有出料螺旋将木屑送入大倾角皮带输送机,然后进入660nl3贮仓,贮仓内部装有破拱装置确保送料顺畅、连续贮仓下部装有螺旋出料机,经两台螺旋输送机将木屑分别送入1#和4#耐压式计量给煤机后部出口处,然后与煤混合一起经炉前落煤管进入锅炉炉膛2#螺旋给料机进入给煤机的两个出口分别设置锁气器,保证木屑输送顺畅,防止给煤机烟气反串
1.3造纸污泥输送系统造纸污泥由皮带输送机和落料管把造纸污泥送入受料斗,受料斗下部装有出料螺旋将污泥送入大倾角皮带输送机,然后进入166nl3污泥仓内,污泥仓设置搅拌器确保仓内污泥不结团及送料顺畅、连续污泥经仓底出料螺旋经过三条不同的封闭式皮带输送机进入一台中间给料两端出料螺旋输送机,把污泥送入锅炉返料腿开展燃烧锅炉返料腿上方螺旋输送机的两个出口落料管上分别设置锁气器,返料腿的污泥落料管接口处采用一次冷风作为送料风和密封风,保证污泥入料顺畅和防止返料腿处高温烟气反串纸浆厂部分浆渣、绿泥等由翻斗汽车送入污泥受料斗,也通过本系统送入锅炉返料腿开展燃烧
2、燃料输送系统设计特点
2.1合理选择物料入炉方式循环流化床锅炉掺烧木屑等生物质的输送方式主要有木屑直接在煤场与燃煤混合然后进入输煤系统、木屑单独设置给料装置进入炉膛等木屑与燃煤在煤场先混合再通过碎煤机进入给煤机既增加了碎煤机的出力量,也增加了碎煤机堵塞的概率,影响整个输送系统运行的安全性;木屑单独设置给料装置进入炉膛的方式使炉前布置非常困难,增加了设备投资费用木屑从贮仓直接通过两级螺旋输送机进入两台给煤机后部出口处与煤混合一起经炉前落煤管进入锅炉炉膛的入炉方式,缩短了木屑的输送路程,使设备布置更加方便,设备投资相对较低,燃煤和木屑的输送方式更加灵活接有木屑输送口的左右两台给煤机可以输送少量烟煤与木屑混合通过落煤管进入炉膛,中间两台给煤机可以相对增加给煤量;或左右两台给煤机结束输送烟煤,木屑单独通过落煤管进入炉膛,中间两台给煤机负责输送全部所需燃煤量4台给煤机的具体输送量分配根据煤质、木屑性质、木屑输送量、运行工况等具体情况灵活选择循环流化床锅炉掺烧造纸污泥的输送方式目前主要有直接用柱塞泵从炉膛顶部高压喷入、污泥在煤场与煤混合进入输煤系统、污泥单独从返料腿送入炉膛等几种方式炉膛顶部属于稀相区,物料浓度较低,物料混合相对较弱,高水分造纸污泥的大量喷入会影响顶部稀相区的物料场和炉膛出口的烟气流场,此外该输送方式还会影响炉膛上部布置的水冷屏和过热屏的换热污泥在煤场与煤混合的方式会导致高湿度的污泥与煤块结团,破坏、堵塞碎煤设备,影响锅炉机组的连续运行造纸污泥从污泥仓通过封闭式皮带输送机和中间给料两端出料螺旋输送机,进入锅炉返料腿的入炉方式不会影响炉前的燃煤输送系统,也不破坏稀相区的流场污泥在重力作用及一次风的抽吸作用下顺着返料腿循环物料的流向进入炉膛密相区,污泥在返料腿里被高浓度高温度的循环物料烘干、混合,进入炉膛密相区后迅速燃尽一旦污泥输送系统出现故障,可迅速关掉锁气器下方的插板阀,并保持一次风落料口处的密封,保证锅炉机组连续运行
2.2耐磨防堵落煤管的应用燃料通过给煤机送入到垂直落煤管中,在重力作用下通过倾斜的落煤管进入炉膛燃烧燃料性质和播煤风的压力、速度对锅炉运行的稳定性有很大影响,当播煤风组织不好时,煤粉会粘结在落煤管上,特别是在上下两段落煤管连接处容易堵死木屑堆积密度一般在250kg/m3-450kg/m3,当5t/h的木屑混入到9t/h烟煤中,通过给煤机进入落煤管中体积流量将增长近一倍,如果落煤管中的播煤风组织不好,容易导致落煤管堵塞,严重影响锅炉运行防堵耐磨落煤管由整体浇筑的弯型上落煤管、下段落煤管、导流装置、播煤风管、看火孔组成(图1所示)上段落煤管整体浇筑成弯管型,下段落煤管浇筑成自带倾斜的三通接口,上下两段落煤管的连接采用焊接平滑过渡,下段落煤管插入炉膛并焊接在密封盒上导流装置通过两个螺栓安装在下段落煤管煤粉入口后部,将两段落煤管接口处变成收缩构造,播煤风经导流装置导流后从底部狭小的通道快速通过并形成一个负压吸气漩涡,快速抽吸煤粉进入循环流化床锅炉炉膛;导流装置减缓了煤粉对下段落煤管的冲击力度,形成的气垫也保护了出口处不被冲击下来的煤粉磨穿导流装置采用耐磨耐热不锈钢材料制造,通过两个螺栓固定在下段落煤管上看火孔安装在播煤风管端部,并在下段落煤管中心线下方,避开导流装置遮挡上下两段落煤管均采用偏心管技术用耐热耐磨的不锈钢浇注材料浇筑而成,管子外径为350mm、内径为302mm,管子下部壁厚32mm、上部壁厚16mni防堵耐磨落煤管的运用可以确保给煤系统长期安全运行
2.3引进型300MWCFB锅炉整体布置返料腿处于回料阀和炉膛之间,属于正压运行部件,其各个工况的运行压力处于IkPa〜5kPa之间,如果密封风选取不合理,返料腿的污泥入料口会出现严重的烟气反串,危及设备和人员安全文丘里式落料管由污泥落料管和一次风锥形管组成(图2所示)一次风锥形管焊接在造纸污泥管的端部,锥形出口与落料口出口平齐并接一直管深入返料腿中锥形出口的内径比落料口的外径大40nmi,在此处一次风以40m/s〜50m/s的速度进入下部直管,按照文丘里效应,快速冲出的一次风会在落料口出口产生负压区,从而对落料管中的污泥产生一定的抽吸作用,确保污泥舒畅给料并对落料口开展密封防止烟气反串
3、自主研发型300MWCFB锅炉技术方案在引进根底上,国内锅炉厂通过消化吸收,结合自己在135150MW级别循环流化床锅炉上成熟的制造经验,也在自主研发,形成具有自主知识产权的关键技术和核心技术,摆脱对国外技术的依赖,下面将就***锅炉厂有限责任公司(以下简称哈锅)、***锅炉股份公司(以下简称东锅)自主开发型300MWCFB锅炉的技术特点做简要论述
4、结语采用炉前直接进入给煤机的木屑输送方式和返料腿单独入料的污泥输送方式,不但流程简单、操作方便,还保证了锅炉的运行效率,为以后循环流化床锅炉掺烧生物质和高水分污泥的输送系统设计提供了借鉴文献信息张先中.循环流化床锅炉掺烧木屑和造纸污泥物料输送系统设计.能源与节能,20**,
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