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循環流化床鍋爐神華煤液化渣摻燒試驗

　　本文通過煤直接液化自備電廠CFB鍋爐開展液化渣摻燒試驗,研究摻燒對設備運行工況的影響, 并對摻燒后污染物的排放情況進行檢測,進一步分析液化渣用于循環流化床鍋爐摻燒的技術可行性和環境風險。

　　1 研究對象

　　選取神華煤液化自備電廠1臺440t /hCFB鍋爐進行摻燒試驗。該鍋爐采用自然循環、單汽包、一次中間再熱,配有高溫絕熱式旋風分離器,分離器回料腿下布置有自平衡“U”型返料閥、水冷布風板、內嵌逆流柱形風帽,爐內布置有3片屏式水冷壁、8片屏式過熱器、6片屏式再熱器.鍋爐脫硫采用爐內噴鈣+爐外煙氣氨法兩級脫硫,脫硝采用非選擇性催化還原(SNCR)技術氨法脫硝,除塵采用雙室兩電場靜電除塵器加布袋除塵器除塵.鍋爐設計燃燒神東礦區洗中煤,燃料及液化渣主要參數見表1。

　　

　　2 摻燒試驗

　　摻燒試驗的目的是研究液化渣摻燒對鍋爐運行工況的影響,特別是對鍋爐污染物排放的影響。試驗分完全燃燒洗中煤(不摻燒)和摻燒液化渣(摻燒)2個工況進行對比。考慮到液化渣含硫量高以及軟化溫度低的特性,試驗按照摻燒15%液化渣進行,同時檢測污染物排放情況。

　　2.1摻燒對CFB鍋爐運行工況的影響

　　2.1.1對燃料投加量的影響

　　摻燒對鍋爐燃料投加量的影響如圖1所示。由于液化渣熱值高于原煤,摻燒15%液化渣后,相同荷工況下鍋爐的燃料投加量每小時平均減少2~3t。

　　

　　2.1.2對鍋爐風量的影響

　　為提高液化渣燃盡率,避免爐膛床面結焦和落煤管堵塞,摻燒液化渣后,對鍋爐風量進行了相應調整,即一次風量略有增加,二次風量略有減少,總風量基本保持相同(圖2—圖4)。

　　

　　2.1.3對爐內溫度的影響

　　摻燒液化渣后,燃燒初期鍋爐爐膛溫度和爐膛出口煙氣溫度均略有降低(圖5、圖6),這主要是一次風量增大所致,一、二次風量經9~10h調整后,爐膛溫度和煙氣溫度保持穩定,恢復至全燒洗中煤工況。

　　

　　2.1.4對鍋爐其他參數的影響

　　摻燒15%液化渣后,對鍋爐床壓、運行氧量以及主蒸汽流量等運行參數無明顯影響。

　　2.2摻燒對CFB鍋爐污染物排放量的影響

　　2.2.1常規污染物

　　鍋爐摻燒液化渣后常規污染物排放量檢測結果見表2。

　　

　　由表2可見:摻燒液化渣對NOx、HCl和氟化物的排放基本無影響,排放濃度均低于GB18484—2001«危險廢物焚燒污染控制標準»,說明鍋爐摻燒液化渣后, NO x 、HCl、氟化物排放的環境風險很小。但是摻燒液化渣后,鍋爐出口SO2和煙塵質量濃度略高于摻燒前。這主要是因為摻燒液化渣后燃料含硫量升高,在爐內脫硫劑石灰石粉給入量不變的情下,鍋爐出口SO2質量濃度相應升高。煙塵排放質量濃度的波動,主要是一次風量和播煤風量的增大造成煙氣粉塵質量濃度提高所致。

　　由此可見,摻燒15%的液化渣會造成CFB鍋爐出口SO2和煙塵質量濃度增加,經過優化調整后,排放均可控制在國家標準范圍之內。

　　2.2.2重金屬

　　從液化渣的產生工藝可知,液化渣中的重金屬基本全部來自煤中,其重金屬含量與煤相比差異不大。摻燒液化渣和燃燒洗中煤時煙氣中主要重金屬污染物排放見表3。由表3可見,摻燒15%液化渣后煙氣中所有重金屬含量遠低于國內外相關標準中有關重金屬的限值。由此可見, CFB鍋爐摻燒液化渣基本不會造成煙氣中重金屬排放的環境問題。

　　

　　2.2.3有機污染物

　　煙氣中有機污染物檢測結果見表4。由表4可見:摻燒15%液化渣后,煙氣中總烴、鹵代烴排放質量濃度約為摻燒前的4~5倍,但遠低于«大氣污染物綜合排放標準»;其他有機污染物在摻燒液化渣后無明顯變化.可見,摻燒15%液化渣后,煙氣中總烴的排放會大大增加,但仍在標準規定范圍之內,不會造成重大的環境風險。另外,在試驗過程中發現總烴、鹵代烴的排放量對鍋爐爐膛溫度比較敏感,適當提高鍋爐床溫后,烴類的排放量會明顯降低。

　　

　　2.2.4固體殘渣

　　鍋爐燃燒所產生的爐渣和粉煤灰的污染物檢測結果見表5。由表5可見,所有VOCs均未檢出,重金屬總體在液化渣摻燒前后無明顯差異,多環芳烴含量的差異較為明顯。

　　

　　3 結論

　　1)摻燒15%液化渣后,鍋爐整體運行穩定。適當提高播煤風量或降低播煤風溫度(采取一次冷風),在保證落煤管不堵煤的前提下,可以適當增加液化渣摻燒比例。

　　2)液化渣與煤在熱值、燃燒特性等方面存在差異, CFB鍋爐中摻燒液化渣后,排煙溫度略有下降, 其他參數變化不大,應及時進行燃燒優化調整,將配風調整至合理范圍,保證鍋爐穩定運行。

　　3)液化渣在CFB鍋爐中摻燒,對多環芳烴UPGPOPs和重金屬的排放基本無影響,但會造成總烴、揮發性鹵代烴排放量的增加,適當提高鍋爐床溫可有效控制這幾類污染物的排放量。

　　4)加大液化渣摻燒比例后,需要注意爐膛出口SO2 質量濃度要低于爐外脫硫進口設計值,否則需提前增大石灰石粉的投入量,提高爐內脫硫效率,保證鍋爐整體SO2 排放達標。