降低锅炉（35T/h）烟尘排放分析与改造措施
时间：2020-09-26 08:08:26 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
山西原平化学工业集团公司是一个年产总氨10万吨，尿素14万吨的中型氨肥煤化工企业，其生产所用用蒸汽由三台（两开一备）济南锅炉生产P35/39-450型抛煤机链条炉提供。该炉结构为敞开式炉膛，四周布满φ60水冷壁管，水平烟道内布置有两级过热器，尾部垂直烟道内布置有钢管省煤器和管箱式空气预热器，锅炉引风机布置了文丘里除尘装置和麻石膜除尘器。该炉型原煤煤种适应广，燃烧效率高，操作简单，负荷调节灵活，出力率高。但是实际运行过程中也存在一些问题，敞开式炉膛使烟气流程过短，大量细煤屑在炉膛内来不及充分燃烧即通过烟囱排入大气，有时飞灰份额高达35%以上，而我公司以原煤为燃料，未经精洗工序便直接入炉使用，而原煤质量参数参差不齐，经化验分析小于3mm的细屑通常情况下可达40%-60%，这种工艺情况下不仅造成资源的大量浪费，又降低了锅炉生产蒸汽的效率，而且还加剧了锅炉尾部换热器及引风机机体和叶轮的磨损。而80m高的大烟囱中常年排出的滚滚黑烟更严重污染了城市环境。自我公司投产之日起便成为我地区乃至我省的一大污染源，这条黑色巨龙更成为我地区最著名的标志性景观。为合理的充分利用好能源，努力减少锅炉烟尘排放量，保护大气层的洁净，针对这种严峻的情况，我公司成立专门机构组织相关工程技术人员与济南锅炉厂合作进行了35T/h锅炉烟尘治理技术攻关，在原锅炉结构不变的前提下，设计安装了一套飞灰复燃装置，经过实际运行监测效果明显，烟尘排放附带细煤屑大大减少，达到了环保部门技术要求，从而彻底解决了这一困扰我公司多年的保环难题。该项飞灰复燃装置技术工程还被山西省环保局评为1996年度环保改造样板工程。现将该装置的结构和原理简要的分析和介绍：
首先，我们在锅炉过热器后水平烟道中加装了两级贯性分离器。第一级结构为曲面槽形分离器，呈两排错列布置共23块，第二级结构为垂直曲面百页窗式分离器，一排共23块。为防止分离后的细煤屑颗粒被烟气带走，我们还设计安装了一些防携带板。分离后的细煤屑尘料经集灰器灰斗立管落入沸腾式反料箱。安装落灰立管要求保持一定的高度，以保证飞灰在立管中形成必要的料封，防止空气由返料箱上流，保证下灰稳定。返料箱的作用主要是调节控制飞灰输送流量。最后飞灰由喷射器经入炉喷射器管送入炉膛，重新燃烧。喷射器主要是应用压力一速度能转换原理，形成负压抽吸落灰，并防止二次风回灌烟道。飞灰复燃装置原理的压力关系为：
P2＜P1＞P3＞P4 （1）
当飞灰复吸装置工作时，飞灰的松动风在立管中相线作用产生压降P12，以平衡P1和P2，P12=P1-P2，从而保证松风不上流。随飞灰量变化及松动风压力变化有一定的自平衡作用，因此（1）式可改写成：P2+P12=P1＞P3＞P4（2）
式（2）保证了飞灰复燃装置能正常工作。另外，流化风是为保证返料箱中的飞灰以悬浮态均匀地进入喷射器。
飞灰复燃装置安装完毕投入运行后，从锅炉炉膛看火孔可以明显看到粗黑的粉团连续喷入炉内，一部分在炉膛空间悬浮燃烧，一部分落在赤红的炉膛火床上随煤层一起燃烧，起到了两令人满意的效果。飞灰复燃风还兼有二次风的作用，对加强炉内燃烧物料的搅动混合，引导高温烟气至炉排均起到良好作用。
为了对改造效果有一个定量的、科学的评价，我们严格按照国家标准GB1084-88《电站锅炉性能试验规程》对改造前后锅炉的主要指标进行了测试和计算，结果数据表明：
1.锅炉热效率平均值由改造前的75%提高到改造后的80%以上，从热效率参数评估改造效果明显。
2.经技术人员监测计算锅炉外排烟气飞灰量改造后比改造前减少近一半，且飞灰碳含量明显降低。烟囱排烟为纯白色或浅灰色，烟尘排放浓度和烟尘黑度均明显低于国家环保排放标准。
3.此次改造增加了飞灰复燃装置惯性，但是监测计算后的数据表明分离器阻力损失为20-30毫米汞柱。因此，在生产负荷状态下原设计的锅炉烟尘吸引力足够使用，不需要更换引风机即可满足要求，符合此次改造的目的保持了原设计降低了改造费用。
尽管改造取得了极大成功，但经过一段时间的运行后，经过不断观测和分析我们发现了该装置还存在一些小问题，针对出现的问题我们又进行了改进，使飞灰复燃装置更加趋于合理和完善。
1.锅炉入炉喷射管原设计材质为耐热钢，飞灰复燃装置投入运行20多天就发现入炉喷射管部分磨穿。鉴于该处使用环境十分苛刻，大量细灰粒长周期对喷射管产生磨削作用，因此选材要求在高温下还须高度耐磨。为此我们参考各种资料，重新选用高铬耐热铸造铁RTCr16制作了一批备件，利用停车机会更换后，入炉喷射管的检修周期大大提高，几年来使用效果良好，使用寿命大大延长。
2.原设计锅炉入炉喷射管水平向下倾角设计值为4度。经实际运行，我们认为该值过于偏小，复燃效果不好，为此我们大胆地逐步增大倾角逐步进行分析记录直至把倾角调整为40度，此状态下复燃效果最佳。几年的运行证明，这一改动非常必要，也非常成功。
增加飞灰复燃装置经过几年的实际运行，我们广大工程技术人员都认为这套装置制作加工简单，安装要求精度一般且具有自平衡能力，操作起来方便简单，负荷适应性好，特别是适用于细粉份额较高的煤种，对于同类型抛煤机链条炉确实具有推广价值，经济效益和环保效益都非常明显。单以我公司两台炉改造的经济效益来说，每年可为我厂节煤7000吨，价值37万元；
因减少磨损，使省煤器、预热器、引风机叶轮使用寿命提高一倍，每年可节省备件采购费43万元，两项合计每年为我厂节省资金80万元，改造效果明显。
山西原平化学工业集团有限责任公司 范丽军
首先，我们在锅炉过热器后水平烟道中加装了两级贯性分离器。第一级结构为曲面槽形分离器，呈两排错列布置共23块，第二级结构为垂直曲面百页窗式分离器，一排共23块。为防止分离后的细煤屑颗粒被烟气带走，我们还设计安装了一些防携带板。分离后的细煤屑尘料经集灰器灰斗立管落入沸腾式反料箱。安装落灰立管要求保持一定的高度，以保证飞灰在立管中形成必要的料封，防止空气由返料箱上流，保证下灰稳定。返料箱的作用主要是调节控制飞灰输送流量。最后飞灰由喷射器经入炉喷射器管送入炉膛，重新燃烧。喷射器主要是应用压力一速度能转换原理，形成负压抽吸落灰，并防止二次风回灌烟道。飞灰复燃装置原理的压力关系为：
P2＜P1＞P3＞P4 （1）
当飞灰复吸装置工作时，飞灰的松动风在立管中相线作用产生压降P12，以平衡P1和P2，P12=P1-P2，从而保证松风不上流。随飞灰量变化及松动风压力变化有一定的自平衡作用，因此（1）式可改写成：P2+P12=P1＞P3＞P4（2）
式（2）保证了飞灰复燃装置能正常工作。另外，流化风是为保证返料箱中的飞灰以悬浮态均匀地进入喷射器。
飞灰复燃装置安装完毕投入运行后，从锅炉炉膛看火孔可以明显看到粗黑的粉团连续喷入炉内，一部分在炉膛空间悬浮燃烧，一部分落在赤红的炉膛火床上随煤层一起燃烧，起到了两令人满意的效果。飞灰复燃风还兼有二次风的作用，对加强炉内燃烧物料的搅动混合，引导高温烟气至炉排均起到良好作用。
为了对改造效果有一个定量的、科学的评价，我们严格按照国家标准GB1084-88《电站锅炉性能试验规程》对改造前后锅炉的主要指标进行了测试和计算，结果数据表明：
1.锅炉热效率平均值由改造前的75%提高到改造后的80%以上，从热效率参数评估改造效果明显。
2.经技术人员监测计算锅炉外排烟气飞灰量改造后比改造前减少近一半，且飞灰碳含量明显降低。烟囱排烟为纯白色或浅灰色，烟尘排放浓度和烟尘黑度均明显低于国家环保排放标准。
3.此次改造增加了飞灰复燃装置惯性，但是监测计算后的数据表明分离器阻力损失为20-30毫米汞柱。因此，在生产负荷状态下原设计的锅炉烟尘吸引力足够使用，不需要更换引风机即可满足要求，符合此次改造的目的保持了原设计降低了改造费用。
尽管改造取得了极大成功，但经过一段时间的运行后，经过不断观测和分析我们发现了该装置还存在一些小问题，针对出现的问题我们又进行了改进，使飞灰复燃装置更加趋于合理和完善。
1.锅炉入炉喷射管原设计材质为耐热钢，飞灰复燃装置投入运行20多天就发现入炉喷射管部分磨穿。鉴于该处使用环境十分苛刻，大量细灰粒长周期对喷射管产生磨削作用，因此选材要求在高温下还须高度耐磨。为此我们参考各种资料，重新选用高铬耐热铸造铁RTCr16制作了一批备件，利用停车机会更换后，入炉喷射管的检修周期大大提高，几年来使用效果良好，使用寿命大大延长。
2.原设计锅炉入炉喷射管水平向下倾角设计值为4度。经实际运行，我们认为该值过于偏小，复燃效果不好，为此我们大胆地逐步增大倾角逐步进行分析记录直至把倾角调整为40度，此状态下复燃效果最佳。几年的运行证明，这一改动非常必要，也非常成功。
增加飞灰复燃装置经过几年的实际运行，我们广大工程技术人员都认为这套装置制作加工简单，安装要求精度一般且具有自平衡能力，操作起来方便简单，负荷适应性好，特别是适用于细粉份额较高的煤种，对于同类型抛煤机链条炉确实具有推广价值，经济效益和环保效益都非常明显。单以我公司两台炉改造的经济效益来说，每年可为我厂节煤7000吨，价值37万元；
因减少磨损，使省煤器、预热器、引风机叶轮使用寿命提高一倍，每年可节省备件采购费43万元，两项合计每年为我厂节省资金80万元，改造效果明显。
山西原平化学工业集团有限责任公司 范丽军
