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    (1)水煤漿的一個(gè)顯著特點(diǎn)是水分含量高，其蒸發(fā)過程需吸收一定的熱量，為發(fā)熱量的3%一4%。由于水分的增加，使燃料的著火熱增大，能否組織好燃燒是水煤漿鍋爐設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。為方便點(diǎn)火及變負(fù)荷時(shí)燃燒的穩(wěn)定，鍋爐在設(shè)計(jì)時(shí)需在爐膛內(nèi)增加一定區(qū)域的衛(wèi)燃帶。這主要是由于水煤漿的著火溫度較高，為保證水煤漿的正常燃燒，鍋爐爐膛溫度一般須控制在650℃以上。如爐膛內(nèi)水冷度太大，則啟爐時(shí)大大延長了點(diǎn)火時(shí)間，點(diǎn)火中消耗的油、氣量增多，增加了能耗。
    (2)水煤漿的燃燒是平均粒徑45—50um的煤顆粒在爐膛內(nèi)的懸浮燃燒，盡管水煤漿中灰分含量很低，但燃料中大約90%的灰分要通過鍋爐尾部排到爐外。飛灰量的增加會(huì)加大對(duì)流管束積灰，使傳熱熱阻增加，排煙溫度升高，鍋爐熱效率下降，故水煤漿鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)要重視對(duì)流管束的積灰現(xiàn)象，必須配備有可靠的吹灰裝置。
    (3)水煤漿的灰熔點(diǎn)一般為1250℃，為防止?fàn)t膛內(nèi)結(jié)焦、結(jié)渣，鍋爐爐膛最高溫度通常控制在1 200℃以下。
    (4)根據(jù)水煤漿鍋爐的一些實(shí)踐數(shù)據(jù)，水煤漿鍋爐的爐膛熱負(fù)荷應(yīng)控制在543.4—836MJ/( m3h)范圍為宜，故水煤漿鍋爐在設(shè)計(jì)時(shí)，爐膛容積應(yīng)比一般層燃燃煤鍋爐大50%左右。
    (5)水煤漿的燃燒在本質(zhì)上同煤粉的燃燒相似，都是在爐膛空間內(nèi)的懸浮燃燒，鍋爐在設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置防爆裝置。同時(shí)，為防止?fàn)t膛氣爆事故，鍋爐在點(diǎn)火前，必須先進(jìn)行爐膛吹掃，以排除爐內(nèi)可燃?xì)怏w，吹掃風(fēng)量為滿負(fù)荷風(fēng)量的25%一30%，吹掃時(shí)間不低于3分鐘。程序控制中鍋爐的聯(lián)鎖保護(hù)可參照《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第166、167條的規(guī)定執(zhí)行。
2小型水煤漿鍋爐應(yīng)用實(shí)例及存在的問題
    我公司自2005年起就開始了水煤漿鍋爐的研發(fā)工作，并在工程實(shí)踐中得到了應(yīng)用，取得了良好的效果。在所開發(fā)的系列新產(chǎn)品中，主要是2—6t/h的小型水煤漿鍋爐，鍋爐采用D型布置，右側(cè)為燃燒室，左側(cè)為對(duì)流受熱面，燃燒器為國內(nèi)大多數(shù)廠家采用的壓力霧化式（如圖1）。水煤漿由燃燒器的漿槍送人，在漿槍噴頭內(nèi)混入壓縮空氣，水煤漿經(jīng)霧化噴人爐膛充分混合后進(jìn)行懸浮燃燒。此系列鍋爐自開發(fā)以來，已在國內(nèi)多個(gè)城市運(yùn)行。同時(shí)，根據(jù)用戶反饋的實(shí)際運(yùn)行狀況，我們又對(duì)鍋爐局部進(jìn)行了多次完善與提高，使該系列產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)更趨合理。
    總體而言，開發(fā)的系列小型水煤漿鍋爐運(yùn)行情況尚可，但由于小型水煤漿鍋爐爐膛矮小，煤粉粒子燃燒停留時(shí)間短，會(huì)導(dǎo)致飛灰量增多。同時(shí)，針對(duì)不同地區(qū)的用戶，因漿源的不同，制漿取用煤種的差異等，鍋爐在運(yùn)行中都會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的積灰、結(jié)焦現(xiàn)象。2007年我廠給山東某單位設(shè)計(jì)生產(chǎn)了2臺(tái)20 t/h、1.25 MPa的水煤漿鍋爐（如圖2），燃燒器為壓力霧化式。雖然爐膛容積、爐膛水冷度、二次風(fēng)的布置等均滿足理論要求，但該鍋爐運(yùn)行不到3個(gè)月就出現(xiàn)爐膛嚴(yán)重結(jié)焦、對(duì)流管束掛灰現(xiàn)象，后經(jīng)對(duì)該鍋爐進(jìn)行多次整改，雖運(yùn)行狀況有了較大的改善，但爐膛結(jié)焦?fàn)顩r改變還不甚理想。水煤漿鍋爐形成結(jié)焦、結(jié)渣的原因有很多，與爐型結(jié)構(gòu)、燃燒方式、制漿煤種的選擇、爐膛最高溫度、爐膛水冷度、二次風(fēng)的布置等多種因素有關(guān)。結(jié)合這2臺(tái)20 t/h水煤漿鍋爐的設(shè)計(jì)及整改運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于容量較大的鍋爐，爐型的完善、控制鍋爐運(yùn)行參數(shù)等只能起到改良作用，選用合理的燃燒方式才是防止水煤漿鍋爐結(jié)焦、結(jié)渣的主要因素，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
3.4.2煙風(fēng)系統(tǒng)
    來自鼓風(fēng)機(jī)的冷風(fēng)經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱后，分為一次風(fēng)和二次風(fēng)。一次風(fēng)直接進(jìn)入床層下的風(fēng)箱中。二次風(fēng)分為二路，一路進(jìn)入左墻的點(diǎn)火風(fēng)道，另一路進(jìn)入左側(cè)墻中下部的二次風(fēng)噴口。二次風(fēng)量占總風(fēng)量的15%~25 010，各個(gè)風(fēng)管上都有風(fēng)門可進(jìn)行調(diào)節(jié)。水煤漿燃燒產(chǎn)生的煙氣依次經(jīng)由密相區(qū)、稀相區(qū)、高溫旋渦分離器、轉(zhuǎn)折煙室、過熱器、鍋爐管束、省煤器、空氣預(yù)熱器、除塵器，再由引風(fēng)機(jī)排人煙囪。
3.4.3本體受熱面
    爐膛分為流化床密相區(qū)和上部稀相區(qū)。為防止水煤漿粒化器將燃料噴到埋管上，爐膛密相區(qū)的前墻未布置埋管，埋管受熱面只沿左、右墻垂直布置，由51 mm x5 mm的管子組成，埋管上加裝有可靠的防磨措施。上部稀相區(qū)的兩側(cè)墻水冷壁也是由#51 mm x5 mm的管子組成，部分側(cè)墻水冷壁管在稀相區(qū)上部交叉，構(gòu)成旋渦分離器，側(cè)墻水冷壁和構(gòu)成旋渦分離器的管子交叉后匯集進(jìn)入上集箱；爐膛前墻布置有水冷壁以保護(hù)前墻，管子規(guī)格為西51mm x3.5 mm，前墻回路與側(cè)墻水冷壁回路構(gòu)成并聯(lián)的系統(tǒng)，經(jīng)導(dǎo)汽管匯合進(jìn)入上鍋筒。為降低爐膛水冷度，除前墻受熱面外，大部分爐膛及旋渦分離器受熱面管子上都覆蓋有耐火層，這主要是為保證啟爐時(shí)容易點(diǎn)火，同時(shí)也能減少管子磨損。爐膛出口轉(zhuǎn)折煙室采用U型結(jié)構(gòu)，未布置受熱面，這有利于水煤漿顆粒團(tuán)的燃盡和灰的分離。另外，為保護(hù)過熱器，過熱器前布置有防渣管，防渣管由上下鍋筒引出，管子規(guī)格為咖51 mm x5 mm。鍋爐管束是由∮51 mm x3.5mm的管子組成，所有的管子均脹接于鍋筒上，并用隔煙板將對(duì)流段分成前后兩個(gè)煙道。
3.4.4過熱器
    過熱器管束由材質(zhì)為15CrMoG的∮38 mm×3.5 mm管子組成，兩種介質(zhì)的相互流動(dòng)方式采用平行混合流，整體由出人口聯(lián)箱和減溫器吊起，固定在鋼架上的支座上。下部設(shè)有多個(gè)檢查門，以便檢修、觀察和除灰。
3.4.5尾部受熱面
    尾部豎井內(nèi)布置有省煤器和空氣預(yù)熱器，省煤器分為三組串聯(lián)布置，由∮32 mm x3 mm的螺旋鰭片管組成。省煤器下部為空氣預(yù)熱器，由咖51 mm×2 mm管子組成。
3.4.6流化床層與投料
    鍋爐床料采用細(xì)顆粒石英砂，為提高流化質(zhì)量，采用“V”型布風(fēng)板，并采用床下熱煙氣發(fā)生器點(diǎn)火裝置。布風(fēng)裝置由布風(fēng)板、柱體風(fēng)帽、放料管、絕熱層及風(fēng)箱組成。水煤漿投料共布置有3只粒化器，其中2只主粒化器布置于爐膛前墻，另1只備用粒化器設(shè)置在爐膛頂部。
3.5  鍋爐運(yùn)行注意事項(xiàng)
    為保證鍋爐在調(diào)試和運(yùn)行中的安全，在運(yùn)行時(shí)應(yīng)格外注意以下幾點(diǎn)：
    (1)水煤漿粒化器應(yīng)根據(jù)燃燒隨時(shí)調(diào)整，不可噴到埋管上。
    (2)壓火或停爐時(shí)必須保證床內(nèi)燃料已燃盡，在持續(xù)通風(fēng)至爐溫600℃以下時(shí)才可以停風(fēng)。
    (3)粒化器即使斷漿，也應(yīng)持續(xù)通風(fēng)，斷漿同時(shí)必須立即用高壓空氣對(duì)粒化器管道進(jìn)行吹掃，吹掃后關(guān)閉供漿球閥。在鍋爐運(yùn)行中，粒化器應(yīng)持續(xù)通風(fēng)。
    (4)床溫急劇升高或氧量急劇下降時(shí)，此時(shí)可能有埋管上掛的漿落入床內(nèi)，應(yīng)立即加大通風(fēng)，停止供漿，直至床溫恢復(fù)正常才可恢復(fù)供漿和正常床壓。
4流化懸浮燃燒水煤漿鍋爐主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)
    流化懸浮水煤漿鍋爐的燃燒與壓力霧化式燃燒鍋爐有明顯的不同，該系列水煤漿鍋爐的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：
    (1)實(shí)現(xiàn)了水煤漿的低溫燃燒，解決了水煤漿懸浮燃燒帶來的易于結(jié)焦、運(yùn)行不穩(wěn)定、安全性差的問題，同時(shí)抑制了熱力型NO，的生成與排放；
    (2)實(shí)現(xiàn)了著火燃燒后的水煤漿顆粒團(tuán)的循環(huán)燃燒，具有很高的燃燒效率；
    (3)利用石灰石與石英砂構(gòu)成的床料，輔之低溫燃燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水煤漿燃燒過程中直接脫硫，脫硫系統(tǒng)簡單、成本低；
    (4)采用分離回輸燃盡裝置提高了石灰石的利用率，減少了床料的補(bǔ)充量，提高了燃燒效率；
    (5)負(fù)荷調(diào)節(jié)特性好，可在30%—100%額定負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果；
    (6)降低了對(duì)水煤漿品質(zhì)的要求，拓寬了制漿的煤種范圍，使制漿成本降低；
    (7)省略了價(jià)格昂貴的燃燒器與易出故障的霧化漿槍，不需要復(fù)雜的高壓風(fēng)漿系統(tǒng)及過濾器等設(shè)備，系統(tǒng)更為簡單可靠；
    (8)節(jié)能環(huán)保，運(yùn)行穩(wěn)定、費(fèi)用低，配套系統(tǒng)簡潔可靠，操作簡單，節(jié)省設(shè)備投資，運(yùn)用范圍廣，適合各種參數(shù)的鍋爐。
5、結(jié)論
    2009年底，2臺(tái)35 t/h、3.82 MPa的該型鍋爐落戶勝利油田，自安裝調(diào)試完畢后，水煤漿流態(tài)化穩(wěn)定，鍋爐一直在安全穩(wěn)定運(yùn)行。到目前為止，該系列鍋爐中另有10 t/h、20 t/h、75 t/h等產(chǎn)品已安裝運(yùn)行，用戶普遍反應(yīng)良好。水煤漿流化懸浮高效潔凈燃燒鍋爐徹底解決了水煤漿懸浮燃燒過程中，尤其是在小空間燃燒室中易結(jié)焦、燃燒不穩(wěn)定這一難題，實(shí)現(xiàn)了水煤漿的低溫、高效潔凈燃燒，是水煤漿燃燒技術(shù)領(lǐng)域的一次突破，對(duì)工業(yè)鍋爐潔凈煤技術(shù)的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，具有巨大的市場(chǎng)潛力和經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。