循环流化床锅炉燃烧低热值煤矸石技术方案研究

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1、循环流化床锅炉燃烧低热值煤矸石技术方案研究重庆大学锅炉燃烧环保研究室卢啸风教授提要煤矸石发电技术现状及前景1低热值煤矸石燃烧发电的主要技术难题2低热值煤矸石循环流化床燃烧技术方案研究3低热值煤矸石的来源低热值煤矸石的来源：煤炭开采过程程中，会产生10-15%的煤矸石；煤炭洗选过程中，会产生15%-20%左右的煤矸石和煤泥；煤炭洗选技术进步（重介质选煤），洗选出的煤矸石热值很低，可低至500到600kcal/kg，普通锅炉无法燃烧；煤炭热值越高，单位热值的煤价越高；优质煤中添加煤矸石，在经济上不划算；运输费用大幅上涨，煤矸石运不出去，只能由煤炭企业自行处理;大量煤矸石堆放形成矸石山，占用耕地；

2、矸石山自燃以及地下水污染、占用耕地等环境和民生问题日益严重，必须治理；为什么要燃烧低热值煤矸石？什么是低热值煤矸石？热值低于1500kcal/kg(循环床)或低于1200kcal/kg(鼓泡床）的煤矸石；为什么要燃烧低热值煤矸石？把造成环境污染、无法用作能源的固体废弃物（低热值煤矸石）通过燃烧发电，进行综合利用，是最大的节能减排措施。燃烧低热值煤矸石，争取资源综合利用电厂的电价优势和税收政策（增值税减半）电厂盈利2X35t/hCFB锅炉，燃烧1000kcal/kg煤矸石，年利润1000万以上。燃烧低热值煤矸石的利润来源发电成本低：通过燃烧发电，对煤矸石进行综合利用，有极好的经济与环保效益；低

3、热值煤矸石的单位热值低至4分/kcal，按3500kcal/kwh计算，每度电的成本不足0.2元。灰渣销售建筑材料（售价约20-40元/吨）提炼有色金属、化工原料（如石煤提钒）投资回收期短以两台35t/h煤矸石锅炉改造为例，改造后每年净利润可达1000万元，18个月可收回投资。煤矸石流化床燃烧技术的现状燃烧发电技术现状采用小型（35t/h以下）鼓泡流化床锅炉，能够长期稳定燃烧热值1200-1500kcal/kg的挥发份较高的煤矸石或矸石与煤的混合燃料，但锅炉热效率很低（约50-60%）。短时间内能燃烧800-1000kcal/kg左右的煤矸石。采用循环流化床锅炉可以稳定燃烧1500kcal/

4、kg以上热值的煤矸石，但锅炉热效率很难超过80%，通常在80%以下。国内目前已有220t/hCFB锅炉的运行业绩。煤矸石流化床燃烧技术有两种流化床燃烧方式鼓泡流化床和循环流化床鼓泡流化床燃烧特点：运行操作简单埋管受热面磨损严重热效率不高，很难大型化循环流化床燃烧特点：燃烧效率高能大型化设计要求具有针对性低热值煤矸石循环流化床燃烧的主要困难存在六大困难（问题）燃烧低热值煤矸石使锅炉热效率降低炉内受热面磨损严重；煤矸石热值变化引起的锅炉运行参数大幅波动；煤矸石流化床锅炉的大型化；锅炉蒸发受热面的布置其它问题（辅机的选型问题、运行人员的运行水平问题等）燃烧低热值煤矸石的锅炉热效率降低问题燃烧低热值

5、煤矸石时，如果底渣热量不回收，底渣物理热损失可达10-15%；煤矸石在炉内停留时间短，燃烧不完全，机械不完全燃烧热损失增加，最高可达10%左右（飞灰含炭量超过2%）；排烟温度升高，排烟损失大锅炉热效率低，可能低至55%-65%左右；炉内受热面磨损问题燃烧低热值煤矸石时，炉内灰浓度大，炉膛受热面磨损会加剧，尤其是埋管受热面（鼓泡床）和水冷壁的磨损；由于烟气中的飞灰浓度增加，锅炉尾部受热面磨损会加剧；煤质变化引起的燃烧波动问题当燃烧低热值煤矸石时，煤质波动的相对幅度很大，影响床温等主要运行参数。当煤矸石的热值在800-1200kcal/kg之间波动时，其波动幅度达到50%；而等量的热值波动，对燃

6、烧3500kcal/kg煤的CFB锅炉，一点问题也没有。低热值煤矸石锅炉蒸发受热面布置问题炉膛放热量与尾部烟道放热量的匹配问题中低压蒸汽锅炉，可能蒸发吸热不够高压、超高压锅炉，可能排烟温度降不下来如何将高温灰渣的物理显热回收到锅炉？用空气？用炉水？用省煤器给水？用冷凝水？煤矸石流化床锅炉的大型化问题采用鼓泡床燃烧煤矸石，由于底渣热量无法回收，锅炉热效率和发电效率都很低，无法大型化；面对每年增加数百万吨、甚至上千万吨煤矸石的现状，只有采用大型循环流化床锅炉（至少410吨/时）燃烧煤矸石，才可能达到每炉每年综合利用300万吨煤矸石的目标；大型循环流化床锅炉设计燃烧低热值煤矸石时，要解决受热面磨损

7、、燃烧时间不够、热效率低以及着火稳定性等诸多问题。其它问题辅机出力问题当燃烧低热值煤矸石时，煤矸石电厂的输煤系统、炉前给煤系统、底渣冷却与输送系统、石灰石脱硫系统、除灰系统（除尘器）、除渣系统等相关辅机系统的出力，都要放大。某些辅机问题，如冷渣器，是不能单靠增大尺寸就能解决的。如破碎筛分装置，也要对高灰分、高水分煤矸石进行针对性的设计。解决低热值煤矸石燃烧问题的主要技术措施基本思路设置高效分离器、副床延长煤矸