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多联产技术应用于循环流化床锅炉对节能减排的影响应用实例分析


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运行与管理

多联产技术应用于循环流化床锅炉对节能减排的 影响应用实例分析
(淮南矿业集团电力公司)

摘要:文章介绍、分析和总结了循环流化床锅炉多联产技术特点和

在实例中对节能减排的影 响等问题,并详细阐述了在技术改造方面所采取的有效实例方案措施,为多联产技术应用于循环流 化床锅炉推广提供依据。 关键词:循环流化床锅炉多联产技术:应用实例:技术方案特点:节能减排



前言
我国的能源储量结构为富煤、少气、贫油。煤炭在一次能源中占有绝对优势地位,目前煤炭利

用效率低、污染严重。我国能源资源的赋存特点,决定了在今后相当长的时间内煤是我国的主要能 源。然而目前我国煤炭利用效率低、污染严重,因此开发煤炭高效综合利用和低污染排放的新技术 是目前我国能源领域的首要任务。 目前,我国年产煤炭约25亿吨,煤炭利用的主要形式为直接燃烧,约占总用煤量的80%。因此, 如果将这大量的动力用煤采用先热解气化提取煤焦油和煤气,剩余的半焦送锅炉燃烧发电,将大大 提高煤炭的资源化利用水平和利用价值。即在烟煤被作为发电燃料之前,将多联产技术应用于循环 流化床锅炉系统中提取煤中利用价值很高的焦油和煤气,从而大幅度提高煤炭资源的利用价值。淮 南煤炭中含焦油达10.15%,是全国含油率较高的煤种。

2循环流化床锅炉多联产技术方案
循环流化床锅炉多联产技术是在发电厂循环流化床锅炉的煤燃烧之前,将煤中煤气和焦油提取 出来;剩下的低品质半焦通过燃烧产生热量,再去供热和发电。发电厂循环流化床燃烧炉(锅炉) 运行温度在850~900"C之间,大量的高温物料被携带出炉膛,经分离机构分离后部分作为热载体进 入以再循环煤气为流化气化介质的流化床裂解炉。燃料(煤)经给料机进入裂解炉和作为固体热载

体的高温物料混合并受加热(运行温度在550.650℃之间)。煤首先受热裂解,析出高热值挥发份,
煤在气化炉中经热解所产生的粗煤气和细灰颗粒进入气化炉分离机构,经分离后的粗煤气进入煤气 净化系统,经洗涤塔、电捕焦油器后,部分粗净化后的煤气可通过煤气再循环风机加压后再送回气 化炉底部,作为气化炉的流化介质,同时收集下来焦油。煤在气化炉热解气化后的半焦和循环物料 以及煤气分离器所分离下的细灰(灰和半焦)一起通过返料机构进入循环流化床燃烧炉。循环流化 床燃烧炉燃用气化室来的半焦,把气化炉来的低温循环物料加热后再送至气化炉以提供气化炉所需

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暨第二届中国循环流化床燃烧理论与技术学术会议比人示 热量,同时所生产的水蒸汽用于发电、供热及制冷等。 到多煤种试验:从干馏气化温度400℃到700℃工况进行了试验。

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经过多次调试,从气密性试验、冷态试验到热态试验;从少量投煤到满负荷试验;从单一煤种

3循环流化床锅炉多联产技术特点
3.1 将循环流化床燃烧炉和干馏炉紧密结合,实现在一套系统中热、电、气、焦油的联合生产,实

现了煤的各种成分的合理有效利用。相对常规发电厂,节能率可达20%以上。而且,由于煤中S、N 大部分进入干馏系统,燃烧产生的SO;、NO;等污染物降低50%以上。符合国家节能减排要求。 3.2 采用循环流化床固体热载体和中温干馏技术,装置产生的焦油产率高,提油率可达到60%以

上,煤气热值较高,可达12~16MJ/Nm3以上,CO含量低,满足国家有关民用煤气规定,不需特殊 的制氧设备和CO转换工艺,和同类民用煤气化炉和干馏炉相比,工艺简单,投资省,运行成本低。 3.3 应用基挥发份在20%以上的各种煤都适用于这种工艺,该工艺对煤粒度也没有特殊的要求,

只是采用普通循环床所需的煤粒度,这就避免了现有煤气化和干馏工艺对煤种和煤粒度有较严格的 限制的缺点。因此,装置的燃料适应性广。
3.4

该工艺可实现灰渣综合利用,经循环流化床锅炉燃烧后灰渣具有很高活性,可作为水泥掺合

料。

4淮南矿业集团新庄孜电厂12MW多联产技术项目简介
淮南矿业集团和浙江大学合作在淮南矿业集团新庄孜电厂将6}j}炉一1台75t/h循环流化床锅炉改 造为12MW循环流化床热电气焦油多联产装置。该装置是利用循环流化床高温循环灰作为热载体来 热解原煤,产生焦油、煤气和半焦,半焦再送回锅炉燃烧发电和供热,燃烧后的灰渣可制水泥或建 筑材料。经煤气净化系统回收的焦油可直接销售或进一步深加工提取高附加值产品;净化后的煤气

部分回送气化炉作为流化介质,其余送钟、5群炉燃烧发电,其主要设计参数如表l。
表l系统设计参数

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项目总投资3000万元,年产焦油8000t.按照2000元/吨,午焦油销售收入1600万元,投资 同收期8 55年。本项H 2006开始建设,2007-2008年对准南矿业集刮不同煤种进行试验,2009年通 过安徽省科技打组织的项H鉴定,取得主要成粜如下:
1、证明了循环流化床热电气焦油多联产系统疗案的町行性:

2、实现75t/h循环流化床多联产。装置稳定运行,循环流化床燃烧炉和流化床气化炉能协调联合
运行i

3、煤气净化及焦油回收系统运行正常;
4、多联产系统实现自动化控制; 5、循环流化床锅炉燃烧热解半焦运行稳定;

6、多联产系统可以稳定连续生产较高产率的焦油及商品质的煤气,由且焦油a^质也基本符台要 求。焦油和煤气产丰和特性与煤种特性有关.以淮南李嘴孜烟煤作为多联产给煤,当气化炉运行温 度为550"0左右,其焦油产率约10%左右,焦油音灰量在5%以下,煤气产牢约011Nm3/b左右,所 获煤气的H2和CH4含量高。分别占25%和35%左右,N2含量低。煤气热值为23MJ/Nd左右。
7、计算分析表明,多联产系统比单产系统节能约22 6%。运行测试结果表明,多联产系统可以

降低污染物排放50%以L,真正实现节能减排: 多联产系统运行期间,煤在流化床气化炉内进行快速热裂解.煤颗粒中释放m来的煤气和焦油 都以气体形式和部分细灰通过一级和二级旋风分离器进行分离后,进入煤气急冷系统进}r喷水冷却 至II)0+C左右,在把冷凝点较高的焦油成分冷却成雾状同时,电脱除煤气中所含的大部分飞灰。 级电捕焦油器后的古焦油煤气在问冷嚣经进一步玲却降温后进入电气滤清器,把冷凝点较低的轻质
焦油成分捕获下来。

通过试验.提高了焦油的质量。如嘲、嘲,即为试验所产焦油。


图1二缀急玲塔水封槽焦油排出图

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经分析计算比较表明,多联产系统比单产系统节能约22.6%。

6多联产环保性能分析
6.1

S02和NO。的排放
对于多联产系统,由于多联产系统中的给煤首先经过气化炉热解气化,在高温下,煤中约70%

的S在气化炉中转化为H2S进入煤气,煤气通过脱硫没备进行集中脱硫,提高了副产品的利用价值。 少部分的S进入半焦在锅炉中燃烧,降低S02排放。此外,煤中大部分N转移到煤气中,半焦中含 氮很低,因此,锅炉中NO。排放也下降。初步测试结果表明,在燃烧潘三煤时,锅炉烧原煤,70t/h 负荷下的S02排放浓度为752mg/Nm3,NOx排放浓度为95 mg/Nm3,在多联产运行状态,气化炉给

煤9.6t/h,锅炉给煤为2t/h,70讹负荷下的S02排放浓度为412mg/Nm3,NOx排放浓度为55mg/Nm3,
即锅炉S02和NO。排放量下降近50%。

由于多联产中的循环流化床锅炉是中温燃烧,不易生成s02和NO;,尤其是NO。生成量很少,
在200mg/Nm3以下,完全满足国家的排放标准。 至于S02问题,由于多联产系统煤先干馏,煤中大部分硫进入煤气和焦油,而送入锅炉中燃烧 的半焦几乎不含硫,因此锅炉烟气排放的S02很低,远低于国家排放标准。

6.2灰渣利用
煤的气化和燃烧采用流化床,产生的煤灰具有良好的活性,可以生产优质建材,包括水泥、砖 瓦等。含钒、铀等品位高的煤还可提取金属钒、铀等。

6.3废水处理
多联产系统产生的废水主要来源于四部分:(1)急冷塔喷淋系统用水,该部分废水循环利用, 不对外排放;(2)原料煤中自带的水分在气化过程中蒸发出来,在喷淋冷却时重新冷凝下来;(3) 作为流化剂的返料蒸汽在喷淋冷却时冷凝下来;(4)煤气化过程中各种化学反应生成的水分。 75t/ll多联产装置按气化炉10t给煤量计算,热解产生化合水量约为10*50%牛0.0823=0.41t/h, 煤中含水10"8.23%=0.823t/h,返料用流化蒸汽1.25t,因此总共产生废水2.5t/h。湿式冷却塔蒸发量 l%,即每小时蒸发水量200*1%=2t。因此,等于系统来说,每个小时外排废水O.5t。这少量废水, 全部送锅炉燃烧,因此不会对周边环境造成危害。

7结论

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多联产系统比单产系统节能约22.6%左右。

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运行与管理

结合试验数据及实际的实验状况,对多联产系统及单产系统作了初步的计算,计算结果表明,

对于多联产系统,由于多联产系统中的给煤首先经过气化炉热解气化,在高温下,煤中约50— 70%的S在气化炉中转化为H2S进入煤气,煤气通过脱硫设备进行集中脱硫,提高了副产品的利用 价值。少部分的S进入半焦在锅炉中燃烧,降低S02排放。此外,煤中大部分N转移到煤气中,半 焦中含氮很低,因此,锅炉中NO。排放也下降。 多联产系统产生废水主要来自于煤中含水及化合水,75t/h装置每小时产生废水约0.5t左右,可 通过废液枪注入锅炉燃烧,减少对环境的污染。 焦油、煤气、热力和电力的联合生产是本项目示范工程的主要特点。这也是国家重点鼓励发展 的洁净煤技术,它对与实现城市煤气化、保护环境、节约能源,促进我国经济的可持续发展意义重 大。从经济效益来分析,多联产技术项目经济效益显著。 多联产技术符合国家有关能源政策,多联产技术是囝家“11.5”计划重点鼓励发展的节能技术, 国家《能源法》第三十九条明确指出“国家鼓励发展热、电、煤气多联供技术,提高热能综合利用 率;发展和推广流化床燃烧、无烟燃烧和气化、液化等洁净煤技术,提高煤炭利用效率”。 国家发展改革委、建设部关于印发《热电联产和煤矸石综合利用发电项目建设管理暂行规定》 的通知(发改能源[2007]141号)第二十一条:国家采取多种措施,大力发展煤炭清洁高效利用技术, 积极探索应用高效清洁热电联产技术,重点开发整体煤气化联合循环发电等煤炭气化、供热(制冷)、 发电多联产技术。 此外,多联产技术应用于循环流化床锅炉,脱硫率高,是各级环保部门首推的燃煤锅炉。

作者简介:
邮编:2320001;淮南矿业集团电力公司
Emai 1:sumi n9829@yahoo.COm.cn

苏明

电话:0554--7641915

13955454312

多联产技术应用于循环流化床锅炉对节能减排的影响应用实 例分析
作者: 作者单位: 苏明 淮南矿业集团电力公司

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