煤炭洗選加工過程中排放出大量的煤泥，由于煤泥的水分和灰分含量高、很難加以再利用。而堆積起來，不僅浪費大量土地資源，而且對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成污染。
    煤泥的流化床燃燒處理是一項很有發(fā)展前景的技術(shù)，不僅可以有效地將煤泥加以利用，而且可以得到保護環(huán)境，節(jié)約能源的雙重效益。
    浙江大學(xué)熱能工程研究所從80年代初就開始致力于煤泥的流化床燃燒技術(shù)的研究與開發(fā)，從實驗室研究入手，先后在永榮礦務(wù)局發(fā)電廠10t/h流化床鍋爐和兗州礦務(wù)局興隆莊煤泥熱電廠的35t/h煤泥流化床鍋爐上燃用洗煤泥取得成功。目前，由浙江大學(xué)和杭州鍋爐廠設(shè)計的燃用煤泥的35 t/h流化床鍋爐己運行了近45 000 h。該項目的成功為中國大型洗煤廠綜合解決煤泥的資源化和高效清潔利用問題起到了很好的示范作用，為中國大力發(fā)展煤炭的洗選加工工業(yè)解除了后顧之優(yōu)，開拓了一條經(jīng)濟效益和社會效益都十分明顯的新途徑。在此基礎(chǔ)上，為了中國大型洗煤廠需處理更大量煤泥的需要，浙江大學(xué)與無錫鍋爐廠合作完成了75t/h煤泥循環(huán)流化床鍋爐的方案設(shè)計和施工設(shè)計。該爐安裝于兗州礦務(wù)局東灘礦煤泥熱電廠，于1997年12月18日首次點火成功。
1、75 t/h洗煤泥循環(huán)床鍋爐的設(shè)計及結(jié)構(gòu)
    浙江大學(xué)熱能工程研究所在煤泥流化床燃燒技術(shù)開發(fā)成功的基礎(chǔ)上，根據(jù)煤泥0.5 MW流化床燃燒試驗臺的試驗結(jié)果，結(jié)合燃用煤泥的35 t/h流化床鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計運行經(jīng)驗，提出了75 t／h煤泥循環(huán)流化床鍋爐的方案設(shè)計，鍋爐的結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。
    75 t／h洗煤泥循環(huán)流化床鍋爐由浙江大學(xué)和無錫鍋爐廠聯(lián)臺設(shè)計，由無錫鍋爐廠制造�？膳c1臺
1.2萬kW的汽輪發(fā)電機組配套或作為工業(yè)用汽的來源，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料
1.1有關(guān)鍋爐參數(shù)的確定
  (1)鍋爐參數(shù)
  額定蒸發(fā)量為75 t/h；飽和蒸汽壓力為3.82MPa；過熱蒸汽溫度為450℃；給水溫度為150℃；
    (2)設(shè)計燃料為兗州礦務(wù)局東灘礦洗煤泥，分析數(shù)據(jù)見表1。
    (3)有關(guān)計算參數(shù)的確定
    熱力計算涉及參數(shù)很多，有些參數(shù)需在計算前根據(jù)具體情況選取或計算。本鍋爐部分預(yù)先取定的參數(shù)值見表2。
    本鍋爐熱力計算采用浙江大學(xué)熱能J=程研究所自行開發(fā)的循環(huán)流化床鍋爐熱力計算專用軟件包。
1.2鍋爐結(jié)構(gòu)簡介
    本鍋爐采用浙江大學(xué)提出的洗煤泥大粒度給料異比重床料的循環(huán)流化床新技術(shù)，在高溫過熱器前進行一次分離，低溫過熱器后設(shè)下出氣旋風(fēng)分離器，進行二次分離并將灰回送爐內(nèi)繼續(xù)燃燒，具有燃燒效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、操作檢修方便等優(yōu)點（見圖1）。
    鍋爐運行方式通過放底渣調(diào)節(jié)料層高度，旋風(fēng)分離器將飛灰分離并回燃以進一步提高燃燒效率。80%熱風(fēng)經(jīng)水冷布風(fēng)板進入床層，其余20%熱風(fēng)由布置在床層上部的二次風(fēng)口送入爐膛形成二段燃燒，以降低NO，排放。
    本鍋爐系單鍋筒自然循環(huán)，室內(nèi)布置，由床層、爐膛、撞擊分離裝置，鍋筒及其內(nèi)部裝置，下出氣旋風(fēng)分離器、流化床回料室、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、床下點火及輔助燃燒系統(tǒng)、平臺扶梯、爐墻鋼架等主要部件組成。
    本鍋爐正常給料采用3臺立式煤泥給料機從爐頂3個給料口投入床層。煤泥在爐內(nèi)燃燒煙氣和飛灰在爐膛出口沖刷撞擊式分離器，一部分飛灰分離后再落回爐膛繼續(xù)燃燒。高溫?zé)煔庠俳?jīng)高低溫過熱器后進入下出氣旋風(fēng)分離器，分離下來的飛灰經(jīng)流化床回料器送回爐內(nèi)繼續(xù)燃燒。煙氣流經(jīng)省煤器再次沉降部分煙塵后進入空氣預(yù)熱器，經(jīng)除塵器、引風(fēng)機、煙囪進入大氣。
    爐水從汽包經(jīng)下降管至水冷壁下集箱，進入水冷風(fēng)室和風(fēng)板后，再引入埋管、水冷壁進入水冷壁上集箱再引回汽包。從汽包來的飽和蒸汽進入側(cè)包墻管低溫級過熱器，經(jīng)減溫后進入高溫級過熱器，由出口集箱引出。
    鍋爐的前墻設(shè)二只給煤口，以備燃煤時采用，給料口下部噴入播煤風(fēng)，以冷卻給料口，布風(fēng)板風(fēng)道前裝有床下自動點火裝置，在點火時啟用。點火升溫時間可控制，一般約1-2h，床下自動點火裝置由浙江大學(xué)熱能所設(shè)計和制造。
為保證鍋爐受熱面和分離器等關(guān)鍵部件的長期安全運行，鍋爐采用了系統(tǒng)化的防磨結(jié)構(gòu)設(shè)計。‘在密相區(qū)，橫埋管上焊接了環(huán)形鰭片，在給煤泥點和返料口處，埋管讓開；爐膛頂部煙氣轉(zhuǎn)彎處、頂棚和水平煙道包墻都分區(qū)域加焊了密度不同的銷釘。本鍋爐設(shè)計中，下排氣旋風(fēng)分離器內(nèi)敷設(shè)了耐磨澆注料，燒結(jié)后具有良好的耐磨性能。中心筒上焊銷釘防磨。高溫過熱器，所有彎頭處加防磨蓋板；過熱器和省煤器管束特定管排靠墻處焊接了搭片以防出現(xiàn)煙氣走廊；下排氣的旋風(fēng)分離器出口下方設(shè)置了均流板和假想管，采用膜式省煤器，并在省煤器的高溫段前三排管子上另焊兩片縱向鰭片，彎頭處加防磨蓋板；空預(yù)器管子入口加了套管。
2、本鍋爐主要技術(shù)特點
2.1低循環(huán)倍率
    本鍋爐與普通的循環(huán)流化床鍋爐相比，采用較低的循環(huán)倍率(1～2)，在保證燃燒效率的前提下，較低的循環(huán)倍率避免了大量灰分無效地在爐內(nèi)循環(huán)，從而降低自用電耗。
2.2特殊的分離器型式
    本鍋爐的分離器采用下除灰、下排氣方式，與鍋爐流程完全吻合，雖分離效率略低，但煙氣阻力可降低，也使結(jié)構(gòu)簡單合理。
2.3中溫分離
    本鍋爐采用飛灰中溫分離技術(shù)，分離器工作溫度略低于600℃，布置在省煤器上方，這種布置方式可大大縮小幾何尺寸，使整個鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊。
2.4系統(tǒng)化的嚴(yán)密的防磨措施
    本鍋爐在床層埋管及其它易磨處都采取諸如降低煙速、加防磨板等嚴(yán)密防磨措施，確保鍋爐長時間正常運行。
2.5采取埋管結(jié)構(gòu)
    由于燃用劣質(zhì)燃料，低循環(huán)倍率，密相區(qū)燃燒份額較大，密相區(qū)設(shè)置埋管可以有利于床溫控制。
2.6采用床下熱煙氣點火
    本鍋爐采用流態(tài)化形式的床下熱煙氣點火，這種點火方法節(jié)省用油，啟停時間少，根據(jù)點火過程能量微分方程式求解，該鍋爐可以在60 min左右點火成功。
3、點火啟動
    傳統(tǒng)的床上點火技術(shù)，存在著以下的明顯缺點：能耗高；操作工序多，勞動強度大；自動程度低，控制性能差；成功率較低．與運行操作人員的經(jīng)驗有很大關(guān)系。特別是較大型的流化床鍋爐需分床逐一點火升溫擴散，啟動過程長，鍋爐承受的熱應(yīng)力大。因此傳統(tǒng)的上點火方式已難以與流化床鍋爐發(fā)展形勢相適應(yīng)。特別是75t/h洗煤泥流化床鍋爐為目前國內(nèi)乃至世界上最大的全部燃用洗煤泥的循環(huán)流化床發(fā)電鍋爐，更應(yīng)在鍋爐點火啟動技術(shù)上采用先進的床下熱煙氣點火技術(shù)。
    流化床鍋爐由于其運行時需要維持相當(dāng)厚度的料層，正常運行開始前，必須加熱升溫至正常運行的溫度，通常在800℃以上，75t／h洗煤泥流化床鍋爐選用了浙江大學(xué)開發(fā)的zU-75A型床下熱煙氣點火裝置，該點火裝置由油槍、高能點火器、旋流器、穩(wěn)焰器、燃燒室等組成。本鍋爐配兩只點火裝置。該點火裝置采用旋流燃燒器、帶回油的油槍，因而可根據(jù)鍋爐啟動的要求在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)燃油量，從而改變進入鍋爐風(fēng)室的熱煙氣溫度。
    正常啟動過程如下：啟動引風(fēng)機和送風(fēng)機，并啟動油泵備用，對點火燃燒室吹掃3—5 min后點燃高能點火裝置，然后迅速開啟油槍前的油路電磁閹點燃油霧。兩只點火裝置順序啟動。點火過程中通過改變進油壓力和回油壓力從而改變噴油量來調(diào)節(jié)熱煙氣溫度，也可調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度改變摻混風(fēng)的流量從而調(diào)節(jié)熱煙氣溫度。點火過程中一般控制點火燃燒室內(nèi)溫度不超過1100～1200℃，鍋爐風(fēng)室內(nèi)溫度不超過700℃，當(dāng)床溫達到500℃后，即可投少量煙煤，待床溫呈上升趨勢后逐步加大投煤量，減少噴油量，當(dāng)床溫達到800～850℃時停油，鍋爐點火啟動過程完成。待穩(wěn)定運行10min后，即可慢慢切換為投煤泥。圖2為某次點火啟動過程中床溫、風(fēng)室溫度隨時間的變化。
    自鍋爐下點火裝置投運以來，點火過程中從未發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，點火成功率為100%。該點火裝置的成功應(yīng)用，體現(xiàn)了安全、經(jīng)濟、可靠、文明，并實現(xiàn)了點火過程的程序化，具有工作可靠、操作簡單、調(diào)節(jié)控制方便、節(jié)油省能、點火成功率高的特點。
4、運行情況
    1997年12月I8日，75 t/h洗煤泥循環(huán)床鍋爐首次點火成功，即進入滿負(fù)荷運行。由于煤泥系統(tǒng)未完成調(diào)試，先燃用洗中煤，鍋爐運行良好，可帶12 000 kW負(fù)荷。由于供熱管網(wǎng)還在安裝，負(fù)荷無法再提高。
    1998年4月30日，在順利完成煤泥系統(tǒng)調(diào)試后，即開始進行投煤泥運行，鍋爐運行參數(shù)正常。
    75 t/h洗煤泥鍋爐是在35t/h煤泥爐的成功運行基礎(chǔ)上進行的改進設(shè)計，因而顯示出較多的優(yōu)點，如全膜式壁結(jié)構(gòu)，采用水冷風(fēng)室床下點火方式，不需進行分床點火。床料的補充采用定期加入洗中煤的方法，減輕了運行人員的工作負(fù)荷。該爐不僅可以單獨燃用煤泥、洗中煤，而且適用于煤泥和洗中煤的混燒。對飛灰進行取樣分析表明，采用二級分離與回送，效率也有較大提高。
5、結(jié)  論
    設(shè)計中采用了浙江大學(xué)熱能工程研究所近年來所開發(fā)的相關(guān)技術(shù)和設(shè)計方法，以及有關(guān)煤泥流化床的試驗數(shù)據(jù)。本鍋爐的設(shè)計方案具有低循環(huán)倍率；中溫分離和采用床下熱煙氣流態(tài)化點火技術(shù)等特點。鍋爐運行情況表明：本鍋爐的設(shè)計方案先進、合理、穩(wěn)妥，所采用的設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計方法正確，設(shè)計計算結(jié)果與鍋爐運行參數(shù)能較好地吻合。本鍋爐的設(shè)計和運行進一步為中國眾多煤礦的煤泥資源化和綜合利用提供了可資借鑒的成功經(jīng)驗。