半沸腾锅炉烟尘高效处理技术

10t半沸腾锅炉烟尘高效处理技术摘要：本文在10t半沸腾锅炉原两级消烟除尘方案的基础上，通过对锅炉和除尘装置现在运行状况和测试数据的分析，重点运用除尘净化系统的理论及原理，提出对燃煤进行筛分，对粉状煤进行造粒，提高炉膛温度等从源头控制污染的方案。关键字：半沸腾锅炉除尘净化烟尘达标排放10t半沸腾锅炉（型号为WGC-10/13-11）是七十年代初由我国自行设计、制造的燃煤锅炉。其燃烧部分的主要特点是：燃煤在炉排上部的一定空间内形成沸腾燃烧，由于炉排的倾斜，落入炉排的炽热碳粒不断抛向炉前，与新投入的燃料混合燃烧。燃尽的灰渣粘结成块，沉积于炉排上，由炉排带入炉后灰坑。由于10t半沸腾锅炉的特殊燃烧方式，使其具有着火条件好、煤种适应性广、锅炉出力较快等优点。但是，该锅炉特殊的燃烧方式所造成的飞灰污染问题也一直得不到妥善解决，制约了该锅炉的应用，目前国内仅东风公司尚在使用。东风汽车公司现有10t半沸腾锅炉17台，占全公司工业锅炉总数的21.2%。其烟气排放量为4.9244亿立方米/年，占全公司燃烧废气总量的11.9%，综合94年到97年的监测数据；烟气排放中的黑度和粉尘浓度达标率为17.6%。超标烟气量为4.058亿立方米/年，约占全公司超标烟气量的95%。因此，国家环保总局将东风公司10t半沸腾锅炉消烟除尘改造列为2000年前限期治理项目。经过多年的探索和实践，根据10t半沸腾锅炉飞灰严重污染的现状，我们采取两级净化的治理方案：即一级除尘应用多管旋风除尘器，二级除尘应用文丘里水膜麻石除尘器。但是，从实际运行的效果上来看，锅炉烟气仍不能达标排放。为此，我们从半沸腾锅炉的燃烧状况和现有两级净化除尘装置的运行状态来分析锅炉烟气超标排放的原因，进而制定半沸腾锅炉的消烟除尘深化治理方案。一、10t半沸腾锅炉烟尘超标的原因分析1、燃煤燃烧不充分是造成烟气中黑度和粉尘浓度超标排放的固有原因从公司能源监测部门的测试数据：原煤的固定碳为41.18%,而飞灰中的含碳量高达39.81%,烟气中粉尘浓度为2926毫克/立方米,黑度为V级，测试的热效率仅为56.83%。上述数据说明，锅炉燃烧并不处于正常运行数值。那么，是什么原因造成烟气中粉尘浓度和黑度过大，热效率过低呢？依据燃料燃烧的理论，燃煤燃尽的三个条件为：其一有足够高的炉温；其二是适量的空气，并使空气与燃料很好地接触与混合；其三是保证燃烧需要的时间和空间。但由于半沸腾锅炉特殊的燃烧方式，从实际运行情况来看：第一，燃煤中粉状煤所占比例过大，经估算粒径小于2mm的粉状煤，约占原煤的50%—60%。该粉状煤进入炉膛后还未混入沸腾层进行燃烧（也就是说无燃烧所需要的时间，空气也未与粉状煤很好地混合）就被引风机作为飞灰抽走。第二，沸腾层温度偏低，使碳和氧的反应速度缓慢。一般沸腾层的最佳温度在860～890℃，而目前沸腾层的温度只有824℃。因此，燃煤中粉状煤过多，沸腾层温度偏低，造成燃烧不充分，从而使烟气中粉尘浓度和黑度过大，热效率低。2、原有除尘系统的存在设备运行问题原有除尘系统由两级除尘器组成，通过测试分析，我们认为除尘设备参数择不合理，除尘效率低是造成烟气中黑度和粉尘浓度超标排放的重要原因。下面我们分别对两级净化装置（除尘器）进行分析：①多管旋风除尘器多管旋风除尘器是将若干个铸造而成的单体小型旋风子组装在箱体内，烟气从箱体入口处切向旋入均布的旋风子内，净化后的烟气从顶部输出，去除的粉尘在下部灰斗中存放，定时排出。10t半沸腾锅炉所选用的多管旋除尘器的处理风量为28800—33600立方米/小时，内部共有48个旋风子。测试结果为：除尘效率：95.48%;阻力损失：495.49Pa。比较上述数据与多管旋风除尘器的运行技术参数，除尘效率达到最佳值。但阻力损失为495.49Pa，与最佳值900-1200Pa有一定差距。当然，从除尘要求上来看，在保证除尘效率的前提下，阻力损失越小越好。但是，在此也须分析造成阻力损失较小的原因。旋风除尘器的阻力损失与其结构型式和运行条件等有关，理论上计算是困难的。根据经验公式：纠式氧中浑△塔P钱为阻力损失多ξ姥为压损系数，融ρ直为气体密度，推V灶T狱为进口气流速洪度榨阻力损失与进浑口气流速度的挖平方成正比，慰而进口气流速周度与进口截面攻积和进口风量爆有关（风驾量谎=搭截面当积翁×衫风速），当进子口截面积为定辞值时，进口气研流速度与进口服风量有关。通跌过反算，当阻促力损失减少二领分之一时，进叹口气流速度则活减吊少捐0.41讽4院倍，进口风量闻也减辰少谋0.41且4吼倍。也就是说街，原设计宪3000众0营立方米三/坦小时的除尘器病，实际处理风定量是只有年1758神0冰立方米缸/坑小时，未达到席满负荷正常运喂行。卵这说明除尘系董统存在较为严痰重的漏风现象叮，可能是除尘国系统的管道或丸者是设备连接增处出现泄漏。幻②铅臣麻石文丘里水绸膜除尘器菊麻石文丘里水叮膜麻石除尘器马由两部分组成没，其一为文丘告里洗涤器，它氧的结构由直管教、收缩管和喉便管组成，含尘第气体在管径变尘化和水雾的作梨用下，润邪湿倾→乘碰耳撞块→伙凝聚，粉尘随努水流排出。其时二为旋风水膜拉除尘器，经文拦丘里洗涤器净骨化后的烟气再能次从筒体下部慕切向导入，旋寄转上升，靠离桑心作用甩向器纠壁的粉尘为水鹊膜所粘附，沿员器壁向下排走倒，再次净化后润的空气从中间艇流出。上述二仙部分均由耐腐踢蚀的麻石材料布制成。去10朋t威半沸腾锅炉所芳选用的文丘里吐水膜麻石除尘席器的处理风量者为跑3200耻0杠—膊3800扣0研立方笋米缩/欣小时。文丘里论洗涤器的入口浑尺寸律为饰900×60淘0扒（螺m前m量）顾,意喉管尺寸砍为隶450×40胖0旨（密m粱m怨），旋风水膜让除尘器的入口飘尺寸杰为砌1000×4漆4念0糊（栋m屯m荡），主筒直径捞为毙Φ掩120外0异（步m诞m辱），副筒直径售为援Φ络800mm争，高度为述11.8m蛙。四经过对现运行纤的文丘里水膜毫麻石除尘器测储试，发现其除截尘效率和阻力宜损失与技术参遵数最佳值相差督甚远，列表如氏下：锡表逝1铜：除尘系统阻膛力测试值与理殃论值对比仆表喘舞除尘效率唤（绩%疏）艇阻差侵力杂劈（斜P早a修）期总凯龟计身文丘里洗涤器象旋风除尘器肿测试值症59.28阀254.51崖99.85笼154.66家理论值谈97.50勇1300.0源0葱510.00董790.00匀下面分别从除选尘器的两部分千，以阻力损失稼入手，分析除狂尘效率低的原闹因：裹2.1翠然文丘里洗涤器棒部分：尖从理论上进行舰分析蚕文丘里管的压甚力损失经验公何式为：或绕式中序：寺△津P-----阁-梯-蠢压力损鸭失打Pa秩ρ搭C-----傻-拖球形离子的单凭位密泽度坏Kg/m3皇Ar----蝶--渔-敢喉管横断面婆积叹m2映VT----师--丘-魔喉管气壶速爬m/s更QL----疲--趣-翅气体流那量燃m3/s码QG----凤--己-颜液体流碗量赞m3/s烘上式表明，压源力损失境（叫△竟P轻）与喉管气速躬（图VT尾料）的平方成正夜比例关系，与经液气比票（居QL/QG抗珠）成一定的正氧比例关系。当眼压力损失的测待试值底（津99.85P拔a冰）小于技术参滴数中的最佳值咸（桑510P目a喊）时，喉管气郑速和液气比均鞭必然小于理论冷最佳值。怖文丘里管的除检尘效率经验公术式为：脂式中顶：顺St档T包——毅—耐惯性碰撞参数请f---译-纤经验系数倾dl---拣-冠液滴直料径沸途μ端m赵设一般采用表面涌积平均径支μ侨G---蜜-秩气体的粘各度冈P菜a浆•聪S耍上式表明：除旧尘效率窑（汇η岗）与喉管气速泉（要V幅T艺）和液气比艰（唱QL/QG病轮）均成一定的军正比例关系，锄同时还与液滴货面径算（疼dl耍旅）也成一定的连正比例关系。们当喉管气速和虚液气比小于最殃佳值时，除尘恳效率必然大幅库度下降。愁其次，从实际泡测算的结果来击看，也充分说饭明上述情况，曾列表如下：适表讲2鹰：文丘里段实叉际测算值与理亦论值对比钉表命

绒入口风速考（株m/悔s劲）必喉管气速四（息m/桥s尊）醒液气比居（网L/m鞠3子皇）民耗水量及（果t/疯h恳）取测算值幼6.13其18.39余0.068陈0.8纷理论值五1端6务～再22波4趟0钓～蜜120聋0.察7谦～感1.01仰4.3送综上所述，喉模管气速低，造轨成尘粒的惯性栗力小，凝聚率渔低。液气比较招小，也就是供方水量少，再加汪上液体雾化较随差，虽然液滴筐直径大，但液凳滴总体表面积倘小，尘粒与液千滴的碰撞、拦撑截的概率小，缴因此除尘效率梅就低，净化效齿果就差。徐2.2犁顽旋风水膜除尘支器部分欲旋风水膜除尘雾器的结构比较界简单，其阻力限损失的测试值鹰（海154.66枕P吴a社）小于技术参诸数中的理论最着佳值抖（袄790P蛇a返），也说明两程点；其一为入贱口风速太低。呆阻力损失是与怒风速成正比例虹关系的，阻力礼小，必然入口娱风速低，而入滴口风速低，尘庭粒所受的离心羞力小。其二为取部分喷咀堵塞亡，未形成连续险的水膜，尘粒颤的粘附作用小仆，尘粒的捕集劳概率低，含尘闸气体在除尘器物内近似直流，注同样造成除尘拿效率低。智2.注3踪锅炉除尘系渠统的设计风量伸过大，选用风聪机过大，是造挨成运行能耗过葱大的原因，对祝烟气黑度和粉笔超标排放有一汪定影响。仆锅炉排烟总量抢是消烟除尘设板计中的重要数鸣据，一般根据批排烟总量来选寄用合适的锅炉淡引风机。如果素引风机的风量窄选用不合适，团就会造成整个酬净化系统（除酸尘系统）不能易在最佳状况下塞运行。那申么森10薯t挂半沸腾锅炉消屯烟除尘系统所暮选引风机是否锋合适呢？片目前，锅炉实旬际使用的引风表机风量为箭3800捡0运立方米膛/望小超时军,俯但是在正常运受行下测试时，凶却发现实际烟孙气时却是湖1175找9简立方米战/录小时，如果按锈热态状况下狱乘都1.欧2技的系数，总烟堆气量也只有滨14100技斧立方米勤/裹小策时配.膛在运行过程中小，风机的开启槐度仅静为残3亿0榆—禽40横%世。帐为此，我们测扩出燃煤的低位享发热值，空气郑过剩系数和小劣时耗煤量，依绑据经验公式，皆校核计算出烟愚气总量应为扬24140.继2纺立方米室/败小唱时馆(茅计算过程从饮略题)齿。盲上述数据表明旗：计算烟气量雪是实测烟气量克的踪1.7瞧1恨倍。说明燃煤增中的大量碳未辱与空气中的氧捞反应，燃煤未银燃尽；另外，忍实际引风机的使风量是实测烟忽气量凭的句2.6刊9惰倍，是计算烟产气量鹅的释1.5次7尿倍，明显地说坦明，引风机风竿量过大，一方野面浪费运行中鹿的能耗，另一浪方面不利于整皆个系统在最佳很工况下运行。丢查原设计资料页，因所需风压曲为塌300件0洗多旬P数a得，而我国标准招风机亏在诚3000P刑a伙以上的风量为臭3800额0真立方米稿/被小时，故只能北选此类风机。及二氧、惜10薯t作半沸腾锅炉烟我尘高效治理技快术分析伏通过上述北对湖10筹t曲半沸腾锅炉的讽烟气中粉尘浓毙度和黑度超标赛排放的原因分概析，在公司的际治理实践中，冒我们实施了以路下一些高效治却理技术措施：富1骂、提高燃煤的喜平均粒径模主要从两个方根面提高燃煤的居平均粒径购一是通过公司倡采购供应部门彻，严把进货关惭，尽量保证采悼购的燃煤粒径对符合技术要求姿。责二是通过深加碌工，控制煤块颗粒径，提高燃姻煤利用率，减浊少飞灰中含碳植量。网根据半沸腾锅翅炉的燃烧理论壤，燃煤粒径在碌2mm桑到撇12mm喜时，能形成沸合腾层，而最佳役粒径则在锯3mm么到口8mm霞之间。因此，啊针对目前燃煤喷中粉状煤过多翅的现状，首先亮对燃煤进行筛也分，采用一般报网格筛或滚筒疼筛均可。对刊3mm伏以上的煤块直促接进入炉膛。授其次对远3mm亚以下的粉状煤胃进行造粒处理煎，形丘成渴3贪～愉8m宗m鹅小煤粒，这样胸可以延长煤粒惹在沸腾层的燃徒烧时间，使其盲充分氧化、燃厉尽，从而降低富烟气的黑度，轰与此同时，也虏提高了燃煤利递用率，节约了眼燃料，提高了泳锅炉热效率。温目前，国内有便专门生产造粒后机的厂家，可岭直接购买、安钢装和使用。舰2乖、提高炉膛温黄度，选择合理战的引风机风量盲，促使燃煤充响分燃烧，从而咳减少烟气中飞由灰的含碳量，邪确保系统正常船运行值锅炉本体的改暮造，主要内容坡是采取各种措讲施提高炉膛（中主要是沸腾层派）温度，可在尘目前的情况下俭，提高到事86小0墙℃基---雨89茧0盏℃共，使沸腾层燃颗煤燃尽。十多捞年来，东风公侵司各专业厂，馋在提高炉温上注采取了多种措猾施，取得一定五的效果。在提激高炉膛温度上日尚须继续努力键，如改变炉膛订尺寸和结构，透增加副燃带等累。其次，针对沉各专业厂锅炉牲的具体情况，巡尽量减少燃烧脚室的漏风。罚对于锅炉引风诉机，如果设备手状态良好，可忘暂不更换，但酷要完善或加装执风量调节器，雨根据燃煤耗量虾及烟气排放情暮况，随时调整激；如果设备状兵态不好需要更馅换时，则应选滤择合适风量的芒风机，在计算铃烟气总量的基篇础上增瞧加健15初%允，即风量错2800期0桑立方米汽/采小时为宜。出3流、改善供水状谦况，优化运行絮参数，提高除帝尘系统的除尘眨效率，减少外违排烟气中粉尘聪的含量装对现有两级除恼尘器进行改造厅，其主要内容形如下：眯一是保证足够菜的供水量，提弓高供水压力，题改善水源质量幼，主要是提高轨液气比，提高务水的雾化效果脾，增大液滴表摄面积，使尘粒遮与液滴的碰撞快、拦截的概率径提高。主要措吵施：第一，加包大进水管直径袭，使流量增加紫；第二，在进霞水管道前加装甜一台加压泵，吉提高供水压力院；第三，在进签水管道上，增揭加蒸汽和缩小挡喷水孔直径，错使液滴雾化效改果更好，表面脖积加大；第四畅，文丘里洗涤道器的水尽可能免新鲜水，减少打水中杂质，避仆免堵塞喷水孔晴。馅二是改造文丘某里洗涤器的喉走管部分，根据记运行时烟气流待量，调整喉管挤部分的截面积宋，从而提高喉僚管风速，提高胖尘粒的惯性力拖，凝聚率，使谈粉尘与水液较协好的碰撞、凝脚聚，从而减少额粉尘外排数量逗。实际实施中挠文丘里喉管流剑速调整贼到爆4纺0管（生米摸/言秒），液气毒比吉0.乔4偶左右。名三是将麻石水租膜除尘器的环赛形喷水管改为唱环形溢流槽，系从而在内壁上露形成连续的