煤粉锅炉掺污泥燃烧的计算和分析

煤粉锅炉掺污泥燃烧的计算和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 CalculationandanalysisofCoalburningwithsludge-addedinPulVerized-fuelboiler芮新红1，周强泰2，张宁生2，魏昆生3，徐品虎3，丁大勇3（1.南京 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院，江苏南京210013；2.东南大学，江苏南京210096；3.仪征化纤股份公司，江苏扬州211900）摘要：仪征化纤股份公司给排水厂经机械脱水后的污泥，在进行成分测定分析的基础上，拟按不同的比例掺混在该公司热电厂锅炉中燃烧。通过计算，探讨了污泥掺入煤粉锅炉中燃烧对锅炉运行安全性、燃烧稳定性和经济性方面的影响。经分析，污泥掺混比例不大于6%时不影响煤粉锅炉的安全稳定运行，是值得研究推广的一种污泥处理途径。关键词：污泥；混合燃烧；煤粉锅炉；安全性；环境保护中图分类号：TK16文献标识码：A文章编号：1009-0665（2003）06-0024-03收稿日期：2003-07-25；修回日期：2003-09-15污泥是流入污水处理厂的生活和工业污水处理后的泥浆状的剩余物。随着环境质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的提高，污水处理率和处理程度的提高，污泥产量将大大增加，因而如何将产量巨大、成分复杂的污泥经科学处理，实现其减量化、稳定化、无害化和资源化，已成为我国乃至全世界环境保护界深为关注的课题之一［1］。仪征化纤股份公司给排水厂经机械脱水后的污泥（以下简称污泥）含水率在85%左右，污泥中含有一定量的有机成分，因而具有一定的燃烧热值［2］。采用仪征化纤股份公司自备热电厂（以下简称仪化热电厂）的煤粉锅炉来掺烧污泥是一个大胆的尝试，目前国内尚无先例。采用煤粉锅炉掺混污泥燃烧进行污泥处理，可以大幅度降低建设和运行费用。!锅炉设备和污泥成分介绍!"!锅炉设备介绍仪化热电厂现有6台HG-220／100型煤粉锅炉，自然循环汽包炉，采用固态排渣方式，露天布置，制粉系统采用中间储仓式热风送粉，直流燃烧器四角布置。该型锅炉的主要设计参数：额定蒸发量，220t／1；过热蒸汽出口压力，9.81Mpa；过热蒸汽出口温度，540C；汽包压力，11.18Mpa；给水温度，215C。!"#污泥、煤的元素分析和工业分析将污泥掺入燃煤之前，先进行污泥和燃煤的分析测定，取用污泥和煤的试验测定数据见表1。仪化给排水厂日产污泥约40t，锅炉在额定出力时，每台锅炉的燃煤量约33t／1。若污泥集中在1台锅炉中掺烧，则污泥占燃料量的5%!6%，若同时掺入3台锅炉中燃烧，则占燃料量的2%左右。因此，在锅炉热力计算和制粉系统计算中，主要关注2%和6%两个污泥掺入比例。所有计算均按额定负荷进行。表!污泥、煤的分析测定数据%燃料名称CarHarNar0arSarAarMtGnet，ar／MJ·kg-1MadVdaf污泥5.660.760.953.200.183.5685.700.379.4986.69煤59.944.050.996.450.3922.375.8023.591.5037.45设计煤种47.903.040.865.150.4534.747.8618.2924.80注：污泥的着火温度为240C。#热力计算结果分析根据仪化热电厂的运行数据，运行煤种基本上与设计煤种相符。但在该课题研究期间，燃煤品质比设计煤种稍好些，Gnet，ar为21.99!23.59MJ／kg，Mt为6.9%!5.8%。经对燃煤及其掺入污泥后的多次分析测定，认为煤种Gnet，ar=23.59MJ／kg、Mt=5.8%的分析测定数据比较合理。因此，进行锅炉热力计算和制粉系统计算时，分别以Gnet，ar=23.59MJ／kg、Mt=5.8%和Gnet，ar=18.29MJ／kg、Mt=7.86%的两种煤作为基准，重点计算分析污泥掺入比例为0%、2%、4%和6%几种工况。以下分析中，污泥掺入比例为0%的简称煤，掺入比例为2%、4%和6%的简称掺混煤。#"!燃烧稳定性（1）着火性能仪化给排水厂污泥的着火温度约为240C，比一般烟煤的着火温度低［3］，因此煤中掺入污泥后，不用担心其着火问题。（2）燃烧稳定性分析污泥含水量较大，因此污泥掺入后将影响锅炉火焰的温度水平。如果火焰温度下降太多，将影响炉内燃烧的稳定性。炉内温度水平可根据炉内理论燃烧温度!a和炉膛出口温度!/l进行判断，因为炉内烟气平均温度!与!a和!/l之间有如下的关系：!=［（!a+273）（!/l+273）］17-273422003年11月江苏电机工程JiangsLelectricalengineering第22卷第6期式中：n与炉膛结构、炉内热负荷、燃料种类等有关的系数，其数值多为1.8!2.2，作为定性分析取n=2.0来计算不同工况下的!0对于不同煤种、不同污泥的掺入比例，!a、!/l和!的数值列于表2。表2不同污泥掺入比例时炉内有关温度的数值C煤种污泥比例／%@net，ar=23.59MJ／kg，Mt=5.8%基准煤@net，ar=18.29MJ／kg，Mt=7.86%基准煤02460246!a20282015201019901919190918981880!/l1035.01036.01037.01038.01042.01042.41042.51043.0!14621458145614491425142114171413根据表2数据分析，煤中掺入污泥后，炉内理论燃烧温度有所下降，但炉膛出口温度变化不大，故烟气平均温度下降不多，即使掺入6%的污泥，烟气平均温度也只下降12!13C，因此不影响炉内燃烧的稳定性。2.2锅炉参数热力计算表明，即使燃煤中掺入6%的污泥对锅炉参数的影响也不大。由于炉膛出口烟温变化甚微，烟气流量变化不大（见表3），对炉膛出口以后受热面的热力工况影响不大，因而掺入污泥后锅炉各项运行参数与燃煤的基本相同。2.3锅炉受热面磨损在其他条件相同情况下，磨损率与烟气流速和烟气中含灰浓度有关，可认为与烟气流速Wy的三次方和烟气含灰浓度"V的一次方成正比［4］。以锅炉受热面中最容易遭受磨损的低温省煤器为例，计算煤及掺入6%污泥的掺混煤在该区域的烟气流速Wy和烟气含灰容积浓度"V，从而计算磨损率的变化，见表3。表3与低温省煤器磨损有关的数据项目名称符号@net，ar=23.59MJ／kg基准煤@net，ar=18.29MJ／kg基准煤煤掺混煤煤掺混煤计算燃料耗量／kg·1-1Bj25302268033275034843烟气容积／m3·kg-1Vy8.7288.4196.9406.640烟气流量／m3·1-1BjVy22.1>10422.6>10422.73>10423.13>104含灰浓度／g·m3"V23.121.745.144.5注：掺混煤中污泥比例为6%；烟气容积、烟气流量和含灰浓度为标准状态。由表3数据看出，煤中掺入6%污泥后，烟气流量有所增加，但由于污泥含灰量小，烟气中含灰浓度降低，掺入污泥后磨损率的变化为：对@net，ar=23.59MJ／kg基准煤m=22.6>10422.1>10（）4321.723.1=1.005对@net，ar=18.29MJ／kg基准煤m=23.13>10422.73>10（）4344.545.1=1.04可见，磨损率变化甚微，可不加考虑。2.4受热面的低温腐蚀低温腐蚀主要发生在低温空气预热器最下层的管箱，腐蚀状况可根据烟气中酸露点进行分析，在其他因素相同时，酸露点与燃料含硫量和水分含量有关。根据燃煤与污泥的测定分析，煤和掺混煤的含硫量Sar均为0.4%!0.5%，变化很小，因此对酸露点的影响主要表现在掺入污泥后燃料含水量的变化，并使烟气中水蒸汽的分压力和露点发生变化。现以煤和掺混煤的水蒸汽露点的变化进行分析，有关数据见表4。表4烟气中水蒸汽露点数据项目名称@net，ar=23.59MJ／kg@net，ar=18.29MJ／kg煤掺混煤煤掺混煤燃料全水分Mt／%5.8010.607.6812.53低温预热器区水蒸汽份额／"~200.08110.08980.07630.0851水蒸汽露点／C41.443.440.242.3注：掺混煤中污泥比例为6%。由表4数据看出，燃煤中掺入6%污泥后，燃料水分分别由5.80%、7.86%增加到10.60%和12.53%，但水蒸汽露点只提高了2C左右，烟气中酸露点也相应提高了约2C，对低温预热器的低温腐蚀影响不大。3制粉系统计算结果分析3.1磨煤机出力和磨煤电耗进行磨煤机出力的计算时，磨煤机内的装球量按最佳装球率（#Zj=18.6%）和最大装球率（#max=22.6%）之间某一#值计算，本计算取#=0.21；煤粉细度取原设计值R90=16.7%；煤粉水分根据空干基水分求出；可磨度取本研究分析测定数据。计算数据见表5。表5磨煤机出力Bm及磨煤电耗Em煤种污泥比例／%@net，ar=23.59MJ／kg，Mt=5.8%基准煤@net，ar=18.29MJ／kg，Mt=7.86%基准煤02460246哈氏可磨度／~GI6969686872727268Mt／%5.807.409.0010.607.869.4210.9812.53Mad／%1.501.401.561.441.961.741.741.74装球率／#0.210.210.210.210.210.210.210.21Bm／t·1-118.6018.6018.6018.1019.0018.9018.8518.20备用系数／k1.441.441.411.321.141.111.081.02Em／（kW·1）t-119.219.219.219.818.818.919.019.6注：空干基水分为实际测定值，与理论上的分析有所出入，但对计算磨煤机出力影响很小。由表5的数据分析，不同煤种掺入污泥对磨煤机52芮新红等：煤粉锅炉掺污泥燃烧的计算和分析出力及其电耗稍有影响，不过这是依据目前资料上现有 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 所作的计算结果。某些国外资料认为，当燃料水分增加时，磨煤机的出力是下降的，当t达到12%时，磨煤机出力将下降至72%左右。果真如此，则磨煤机出力的备用将会耗尽，对于热值较低的煤种，可能出现磨煤机出力不足以维持锅炉负荷的状况虽然对于仪化热电厂来说，由于有6台锅炉，燃用掺混煤锅炉的煤粉可由其他锅炉输送调配，煤中掺入适量污泥似乎不会受磨煤机出力因素的限制，但燃料水分太多，除降低磨煤机出力外，还会造成磨煤机进口部分燃料的堆积，甚至导致给煤系统的堵塞。因此，污泥掺混比例应以燃料全水分不超过9%!10%为限。3.2制粉系统干燥剂、再循环风量及锅炉三次风量中间储仓式制粉系统，球磨机的干燥剂一般由热风和制粉系统的再循环风组成。当进入磨煤机的燃料水分变化时，应调节进入磨煤机的再循环风和热风的比例，以改变进入磨煤机干燥剂的温度，并使干燥剂量与磨煤机的最佳通风量相平衡，使磨煤机通风处于最佳状况。采用热风送粉，干燥剂经排粉机抽出后，一部分作为再循环风与从空气预热器送来的热风混合，对燃料干燥，其余部分作为三次风送入炉内。因此，当进入磨煤机的燃料水分发生变化时，三次风量的比例随之变化。制粉系统的主要热力计算数据见表6。表6制粉系统热力计算数据C煤种掺入污泥比例／%net，ar=23.59MJ／kg，t=5.8%基准煤net，ar=18.29MJ／kg，t=7.86%基准煤02460246t／%5.807.409.0010.607.869.4210.9812.531／C1451671882101731942142351／kg·kg-11.8501.8501.8501.8551.8501.8501.8601.850!rec／%67.759.451.342.857.049.041.233.3!rk／%32.340.648.757.243.051.058.866.73／%17.420.022.024.020.322.324.525.5注：1、1表示干燥剂量、干燥剂温度；!rec、!rk分别表示磨煤机再循环风比例、热风比例。由表6的数据看出，当进入磨煤机的燃料水分增加时，干燥剂中再循环风比例要减少，热风比例应增加，以提高干燥剂温度和干燥能力；由于再循环风量减少，而进入磨煤机的热风量增加，使三次风量占锅炉总风量的比例也相应增大。所以，当燃煤中掺入污泥时，锅炉运行中对制粉系统应作相应调节。4锅炉经济性文中所说的经济性，主要是指煤中掺入污泥后对原煤耗量的影响。当锅炉燃料中掺入污泥时，由于污泥有一定的热量，因此污泥掺入后能否替代一部分原煤是值得研究的问题。计算结果表明，污泥掺入比例很小时，对锅炉效率影响不大，见表7。根据表7中数据分析，煤中掺入污泥后，锅炉效率的降低和原煤耗量的增加不大。表7污泥掺入比例对锅炉效率!及原煤耗量Bm的影响煤种污泥比例／%net，ar=23.59MJ／kg，t=5.8%基准煤net，ar=18.29MJ／kg，t=7.86%基准煤02460246net，ar／MJ·kg-123.5923.1222.6622.1918.2917.9317.5717.21排烟温度"py／C1301301301301301301301302／%5.315.325.375.405.635.685.715.75#／%92.1992.1892.1392.1091.8791.8291.7991.75掺混燃料耗量／kg·1-12581826346268952746733417341203481235535m／kg·1-12581825819258192581933417334203342033421注：对掺混煤，net，ar数据为按掺入比例的计算值。5结论（1）燃煤中掺入少量污泥（比例不大于6%），对燃料燃烧的稳定，锅炉参数和受热面工作的安全性不会产生不良影响。（2）少量污泥的掺入对锅炉效率影响不大，原煤耗量的增加可忽略不计。（3）考虑到掺入污泥后燃料水分增加较多，对制粉系统运行不利，当掺入比例为4%时，燃料水分为9%!11%，可能造成磨煤机进口管燃料的堆积，因此建议掺入比例以2%或小于2%为宜。（4）以上计算和分析说明，利用仪征化纤热电厂煤粉锅炉掺烧给排水厂污泥来进行污泥处理是值得研究推广的一种有效途径。污泥掺烧的具体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 要根据现场条件进行试验研究。（5）是否还有其他不可预见的问题，有待在实践中不断探索，并使技术方案逐步得到完善。参考文献：［1］赵丽君，张大群，陈宝柱.污泥处理与处置技术的进展［J］.中国给水排水，2001，17（6）：23.［2］钱君律，甘礼华，李光明，等.上海城市污泥燃烧热的测定［J］.实验室研究与探索，1999，（3）：49.［3］孙学信.燃煤锅炉燃烧试验技术与方法［M］.北京：中国电力出版社，2002.［4］岑可法，樊建人，池作和，等.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算［M］.北京：科学出版社，1994.作者简介：芮新红（1964），男，安徽人，硕士，讲师，从事为锅炉设备及运行特性研究；周强泰（1935-），男，广东人，教授，博士生导师，从事锅炉运行特性和强化传热研究。62江苏电机工程煤粉锅炉掺污泥燃烧的计算和分析作者：芮新红，周强泰，张宁生，魏昆生，徐品虎，丁大勇作者单位：芮新红(南京工程学院,江苏,南京,210013)，周强泰,张宁生(东南大学,江苏,南京,210096)，魏昆生,徐品虎,丁大勇(仪征化纤股份公司,江苏,扬州,211900)刊名：江苏电机工程英文刊名：JIANGSUELECTRICALENGINEERING年，卷(期)：2003,22(6)被引用次数：2次参考文献(4条)1.赵丽君;张大群;陈宝柱污泥处理与处置技术的进展[期刊论文]-中国给水排水2001(06)2.钱君律;甘礼华;李光明上海城市污泥燃烧热的测定[期刊论文]-实验室研究与探索1999(03)3.孙学信燃煤锅炉燃烧试验技术与方法20024.岑可法;樊建人;池作和锅炉热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算1994本文读者也读过(10条)1.贾相如.金保升.肖睿.王清华污泥在空气气氛下的燃烧特性研究[会议论文]-20052.刘大江.陈海宇.宋玉.周海燕.黄仁华.赵由才.LIUDa-jiang.CHENHai-yu.SONGYu.ZHOUHai-yan.HUANGRen-hua.ZHAOYou-cai改性污泥燃烧过程研究及烟气评估[期刊论文]-有色冶金设计与研究2009,30(6)3.李培生.胡益.李洁.向军.孙路石.胡松.熊友辉.孙学信水处理污泥燃烧过程中孔隙变化过程研究[会议论文]-20064.楼波.王芳.彭晓君.LouBo.WangFang.PengXiao-jun煤粉炉内掺混废水污泥燃烧的数值模拟与分析[期刊论文]-华南理工大学学报（自然科学版）2010,38(10)5.陆继东.华玉龙.孙路石.邓曙天污水污泥的燃烧特性[期刊论文]-燃烧科学与技术2001,7(3)6.张宁生煤粉锅炉掺混污泥燃烧可行性分析[学位论文]20037.华玉龙.陆继东.孙路石.邓曙天.李辉.曾振平.HUAYu-long.LUJi-dong.SUNLu-shi.DENGShu-tian.LiHui.ZENGZhen-ping污水污泥的燃烧特性[期刊论文]-燃料化学学报2000,28(6)8.冉景煜.胡建红.王裕明.张力.闫云飞.RANJingyu.HUJianhong.WANGYuming.ZHANGLi.YANYunfei含金属元素化合物和压力对工业污泥燃烧特性的影响[期刊论文]-环境科学学报2008,28(1)9.李爱民.刘淑静.王伟云大物料量污泥燃烧机理及表观动力学特性[期刊论文]-燃烧科学与技术2009,15(5)10.田福军.李海滨.吴创之.陈勇.赵宗彬.李保庆.TIANFu-jun.LIHai-bin.WUChuang-zhi.CHENYong.ZHAOZong-bin.LIBao-qing污泥型煤技术处理污泥的基础研究Ⅱ.等温燃烧过程中NOx、SO2释放规律的考察[期刊论文]-燃料化学学报2000,28(5)引证文献(2条)1.胡建红工业污泥热解和燃烧及动力学特性实验研究[学位论文]硕士20062.曹英姿中山市生态工业网络建设的理论方法与实例研究[学位论文]硕士2006本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jsdjgc200306010.aspx