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循環(huán)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(shè)備運(yùn)行工況的影響, 并對摻燒后污染物的排放情況進(jìn)行檢測,進(jìn)一步分析液化渣用于循環(huán)流化床鍋爐摻燒的技術(shù)可行性和環(huán)境風(fēng)險。

　　1 研究對象

　　選取神華煤液化自備電廠1臺440t /hCFB鍋爐進(jìn)行摻燒試驗。該鍋爐采用自然循環(huán)、單汽包、一次中間再熱,配有高溫絕熱式旋風(fēng)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(fēng)板、內(nèi)嵌逆流柱形風(fēng)帽,爐內(nèi)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(nèi)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(shù)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(shè)計燃燒神東礦區(qū)洗中煤,燃料及液化渣主要參數(shù)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(yùn)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(jìn)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(jìn)行,同時檢測污染物排放情況。

　　2.1摻燒對CFB鍋爐運(yùn)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(fēng)量的影響

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

　　

　　2.1.3對爐內(nèi)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(fēng)量增大所致,一、二次風(fēng)量經(jīng)9~10h調(diào)整后,爐膛溫度和煙氣溫度保持穩(wěn)定,恢復(fù)至全燒洗中煤工況。

　　

　　2.1.4對鍋爐其他參數(shù)的影響

　　摻燒15%液化渣后,對鍋爐床壓、運(yùn)行氧量以及主蒸汽流量等運(yùn)行參數(shù)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(guī)污染物

　　鍋爐摻燒液化渣后常規(guī)污染物排放量檢測結(jié)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(biāo)準(zhǔn)»,說明鍋爐摻燒液化渣后, NO x 、HCl、氟化物排放的環(huán)境風(fēng)險很小。但是摻燒液化渣后,鍋爐出口SO2和煙塵質(zhì)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(nèi)脫硫劑石灰石粉給入量不變的情下,鍋爐出口SO2質(zhì)量濃度相應(yīng)升高。煙塵排放質(zhì)量濃度的波動,主要是一次風(fēng)量和播煤風(fēng)量的增大造成煙氣粉塵質(zhì)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(zhì)量濃度增加,經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后,排放均可控制在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

　　2.2.2重金屬

　　從液化渣的產(chǎn)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(yuǎn)低于國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)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(huán)境問題。

　　

　　2.2.3有機(jī)污染物

　　煙氣中有機(jī)污染物檢測結(jié)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(zhì)量濃度約為摻燒前的4~5倍,但遠(yuǎn)低于«大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)»;其他有機(jī)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之內(nèi),不會造成重大的環(huán)境風(fēng)險。另外,在試驗過程中發(fā)現(xiàn)總烴、鹵代烴的排放量對鍋爐爐膛溫度比較敏感,適當(dāng)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(chǎn)生的爐渣和粉煤灰的污染物檢測結(jié)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(huán)芳烴含量的差異較為明顯。

　　

　　3 結(jié)論

　　1)摻燒15%液化渣后,鍋爐整體運(yùn)行穩(wěn)定。適當(dāng)提高播煤風(fēng)量或降低播煤風(fēng)溫度(采取一次冷風(fēng)),在保證落煤管不堵煤的前提下,可以適當(dāng)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(shù)變化不大,應(yīng)及時進(jìn)行燃燒優(yōu)化調(diào)整,將配風(fēng)調(diào)整至合理范圍,保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。

　　3)液化渣在CFB鍋爐中摻燒,對多環(huán)芳烴UPGPOPs和重金屬的排放基本無影響,但會造成總烴、揮發(fā)性鹵代烴排放量的增加,適當(dāng)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(zhì)量濃度要低于爐外脫硫進(jìn)口設(shè)計值,否則需提前增大石灰石粉的投入量,提高爐內(nèi)脫硫效率,保證鍋爐整體SO2 排放達(dá)標(biāo)。