王文斌

(山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司天溪煤制油分公司，山西 晉城 048000)

引 言

晉煤集團(tuán)天溪煤制油分公司是以當(dāng)?shù)厝邿o煙煤為原料生產(chǎn)汽油的化工企業(yè)，在生產(chǎn)過程中，因無煙煤灰熔點(diǎn)高(FT>1 500 ℃)，產(chǎn)生的造氣爐渣、二旋飛灰和烘干細(xì)粉，具有20%～40%的含碳量；同時(shí)甲醇合成弛放氣、MTG弛放氣，除去烘干系統(tǒng)使用外，還有部分剩余氣體沒有被有效利用。一是為了避免造成環(huán)境二次污染，二是為了回收可利用能源，提高公司經(jīng)濟(jì)效益，從根本上實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果，經(jīng)過多方面的研究，選用了75t/h循環(huán)返燒式三廢綜合混燃爐一臺(tái)。

1 鍋爐主要技術(shù)參數(shù)

鍋爐型號(hào)：UG-75/4.0-MQ。鍋爐主要技術(shù)參數(shù)，如表1所示。

2 混燃鍋爐的設(shè)計(jì)思路

本鍋爐依據(jù)近年發(fā)展較快的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，國(guó)內(nèi)著名院校多年開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐的經(jīng)驗(yàn)，以及同類型循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的成功經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合天溪煤制油分公司現(xiàn)有生產(chǎn)工藝所產(chǎn)生的三廢物料特點(diǎn)，在75 t/h中溫、中壓循環(huán)流化床鍋爐為基礎(chǔ)上改進(jìn)而來。既保持了作為循環(huán)流化床鍋爐的獨(dú)立性，又增加了可以回收合成弛放氣、MTG弛放氣的燃燒設(shè)備，還可以大量摻燒造氣爐的爐渣和烘干細(xì)粉、二旋細(xì)粉等可燃廢棄物，實(shí)現(xiàn)了綜合混燃，達(dá)到了變廢為寶，提高企業(yè)生產(chǎn)效益的目的。

表1 混燃鍋爐主要技術(shù)參數(shù)表

該循環(huán)返燒式三廢綜合混燃爐主要由混合燃燒室、旋風(fēng)分離器、飛灰混合器、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、復(fù)合電—袋除塵器、以及其它輔機(jī)組成。

2.1 鍋爐爐膛

綜合燃燒爐設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形框架結(jié)構(gòu)形式，保溫墻體與鋼結(jié)構(gòu)框架緊密連接成一體，爐墻牢固可靠。與圓形混燃爐相比，長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)的燃燒室有效防止高溫?zé)煔庠跔t內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，有效防止了帶有粉塵的高溫?zé)煔膺M(jìn)入雙筒旋風(fēng)分離器不均勻(或偏流)而影響分離效果和返燒效果；綜合混燃爐的下部設(shè)計(jì)為流化床燃燒結(jié)構(gòu)，未布置鍋爐埋管，可以燃燒造氣爐廢渣、煤矸石、細(xì)灰等；綜合混燃爐的中部為水冷壁，遠(yuǎn)離流化燃燒爐渣的濃相區(qū)，減少了爐渣對(duì)水管壁的磨損，使用壽命可達(dá)6年以上，同時(shí)有效防止綜合混燃爐上部由于高溫現(xiàn)象而產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生。綜合燃燒爐中上部設(shè)有氣體預(yù)混燃燒器，用于燃燒合成弛放氣、MTG弛放氣等可燃?xì)怏w；綜合混燃爐可實(shí)現(xiàn)下部流化床單燒煤渣.或上部氣體預(yù)混燃燒器單燒可燃?xì)怏w、或一爐上下同時(shí)兩燒、或一爐上下同時(shí)多燒的工況。整套裝置的設(shè)計(jì)燃料來源均為廢渣、廢氣，燃料來源廣泛，而且操作彈性大，調(diào)峰范圍為55%～110%，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不小于4 500 h，年運(yùn)行時(shí)間不小于8 000 h。

2.2 旋風(fēng)分離混合器

旋風(fēng)分離器上部設(shè)計(jì)為偏心式高效旋風(fēng)除塵結(jié)構(gòu)，保證了燃燒二旋細(xì)粉和烘干細(xì)粉時(shí)的分離效果和燃燒效率。在下部返料系統(tǒng)創(chuàng)造性的增加了細(xì)粉混合返燒裝置，用氣力輸送將二旋細(xì)灰和烘干細(xì)粉輸送于此，經(jīng)過給料裝置經(jīng)外部細(xì)粉混合到返料料腿中，利用內(nèi)部高溫返料加熱外部細(xì)粉，提高了細(xì)粉的燃燒效率。高效分離器將未燃盡的細(xì)粉捕捉下來，通過下部返燒裝置重新返回爐膛內(nèi)進(jìn)行二次燃燒。與混合器配合既有效利用外部的細(xì)粉，又解決了傳統(tǒng)三廢鍋爐排出的細(xì)灰量含碳高的問題。

2.3 爐體結(jié)構(gòu)

爐體的布置采用立式框架結(jié)構(gòu)，組合式分離器采用雙筒式結(jié)構(gòu)，復(fù)合型爐墻外部的筒體鋼板材質(zhì)為Q235-B，厚度為3 mm，以利于鍋爐的密封性能。

系統(tǒng)分別配有水冷壁、蒸汽過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、以及鍋爐本體所含的汽、水管路、閥門等附屬設(shè)備。

2.4 燃燒系統(tǒng)

造氣廢渣與高熱值的燃料煤，經(jīng)過混合篩分破碎，配制成熱值為3 200 kcal/kg～4 500 kcal/kg、粒度≤13mm的混合燃料后，經(jīng)皮帶輸送機(jī)、煤倉(cāng)、皮帶給煤機(jī)進(jìn)入循環(huán)返燒式三廢綜合混燃爐下部燃燒室進(jìn)行燃燒，爐內(nèi)經(jīng)過燃燒產(chǎn)生的爐渣(含碳量≤2%)由爐底通過排渣口排出，經(jīng)過冷渣機(jī)冷卻后的爐渣輸送至灰倉(cāng)。

混燃爐上部送入合成弛放氣、MTG弛放氣等可燃?xì)怏w燃燒，產(chǎn)生的煙氣和燃煤部分產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣旌?，依次與水冷壁、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器換熱，經(jīng)電袋復(fù)合式除塵器凈化后，由風(fēng)機(jī)送至煙囪排空。

配風(fēng)系統(tǒng)分為一次風(fēng)和二次風(fēng)，一次風(fēng)經(jīng)組合式空氣預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入綜合混爐底部風(fēng)室，二次風(fēng)一部分經(jīng)組合式空氣預(yù)熱器預(yù)熱后分別進(jìn)入綜合混燃爐二次布風(fēng)裝置，另一部分配合成弛放氣、MTG弛放氣進(jìn)行燃燒。

2.5 汽水系統(tǒng)

由除氧器來的鍋爐給水依次進(jìn)入省煤器、汽包、水冷壁、過熱器，產(chǎn)出的過熱蒸汽由蒸汽管網(wǎng)分配到各用戶。

2.6 輔機(jī)配置

本系統(tǒng)輔機(jī)配置與常規(guī)循環(huán)流化床鍋爐基本相同，本文不做論述。

3 裝置的技術(shù)性能

綜合混燃爐可帶基本負(fù)荷，即75t/h蒸汽，也可以用于變負(fù)荷調(diào)峰，調(diào)峰范圍為55%～110%。三廢綜合混燃爐從點(diǎn)火到滿負(fù)荷的時(shí)間，在正常啟動(dòng)情況下達(dá)到以下要求：

冷態(tài)啟動(dòng)(停爐72 h以上) 6 h

溫態(tài)啟動(dòng)(停爐10 h～72 h以內(nèi)) 3 h

熱態(tài)啟動(dòng)(停爐10 h以內(nèi)) 1 h

運(yùn)行期間主要運(yùn)行參數(shù)，如表2所示。

表2 混燃鍋爐運(yùn)行參數(shù)表

經(jīng)過與本廠1#～4#鍋爐(太原鍋爐廠生產(chǎn)，型號(hào)為TG-75/4.0-M循環(huán)流化床鍋爐)對(duì)比，噸蒸汽成本降低23.397元，經(jīng)濟(jì)效益良好。

4 結(jié)語

三廢綜合混燃鍋爐設(shè)計(jì)思路突破了傳統(tǒng)三廢鍋爐的局限，既具有循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行特性，又具備處理三廢的能力，用于煤化工企業(yè)處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的可燃廢物，有良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。除了有組織的將生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的可燃廢渣、粉煤和可燃?xì)怏w有效回收外，還可以減少二次污染，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。