水煤浆生产与燃烧应用中存在问题及解决对策.doc

水煤浆生产与燃烧应用中存在的问题及解决对策
王 忠
（青岛后海热电有限公司，山东 青岛 266041）
[关键词] 水煤浆 锅炉燃烧
[摘 要] 分析了水煤浆生产与燃烧应用过程中遇到的问题，介绍了解决问题的方法及思路。

前言
某热电有限公司一期工程建设了2台130t/h的水煤浆锅炉，自备一座水煤浆厂。其水煤浆厂建成于2004年12月，年制浆生产能力50万吨。生产基本流程包括煤贮存场、输煤系统、制浆系统、水煤浆的储存与输送系统、锅炉燃烧系统。由于水煤浆的生产与应用技术尚存在许多趋待解决的问题，在该公司的生产与燃烧实践中同样存在一系列问题。为解决这些问题，该公司生产管理与技术人员先后进行了大量的卓有成效的研究与探索，并成功解决了生产系统中存在的一系列问题。
1 制浆输煤系统
1.1输煤系统的堵塞问题
由于该公司制浆采用的原料煤为水洗精煤，入厂水洗精煤的全水份常高达12-15%，外在水份为10-13%。由于煤中存在较高的外在水份，致使输煤系统的多处下料溜槽、破碎机内壁比较容易发生堵塞。为解决破碎机堵塞问题，尝试放大球磨机的入料粒度，取消输煤系统中的破碎环节。生产试验时，在不改变制浆产量的条件下将入料粒度由原设计的小于10mm放宽到50mm，通过生产试验证明，这种入料粒度完全满足制浆要求。为解决各下料溜槽的堵塞问题，在部分易堵部位加装了防黏附的内衬板，加装衬板之后效果良好。
1.2输煤速度的控制
原设计输煤系统各输煤皮带为定速皮带，在生产应用中常发生各段皮带输煤量不相匹配的问题，因此经常在皮带转运处发生跑煤现象，而且高速运转的皮带容易发生跑偏现象，给输煤生产带来很大的困难。为解决该问题，将各皮带输送机电机增加了变频控制。通过对皮带的变频控制，不仅可以灵活调整各段皮带的输送量，解决了输送量不匹配问题，而且降低了输煤电耗。
2 制浆系统
1.1球磨机出料过滤问题
球磨机原设计出料过滤设备为振动网筛。在生产中存在两方面问题：一是下料速度小于球磨机出料速度，常常在筛网面上跑浆，因此限制了球磨机的产量；另一问题是，振动筛的筛网破损速度过快，筛网寿命常常不足50小时，大大增加了筛网的使用成本。为解决下浆速度不足问题，将振动筛尺寸进行了改造，放大了振动筛的长度与宽度，增加了过滤的有效面积，从而解决了这一问题。为解决筛网破损速度过快的问题，仔细研究了筛网破损的原因，发现其破损部位总是发生在网面下的支撑筋处，由此判断破损的原因为网面与支撑筋之间反复进行摩擦、碰撞，从而使不锈钢网面摩擦处产生断裂。因此，在网面上对应支撑筋的部位分别加装了扁钢压条，将网面与支撑筋紧密地固定在一起，从而消除了这种碰撞。该措施实施之后，每个筛网的使用寿命由原来的2天左右延长到了1-2个月。
1.2成浆试验
该制浆厂原设计采用新汶洗精煤与南京某公司产的分散剂进行生产制浆在实际生产中，受成本等因素的影响难以坚持采用设计煤种。为扩大制浆煤源，需要对多种煤种的成浆性能进行试验研究；同时为降低药剂成本，也需要对制浆用药剂进行选择试验。为此，该公司坚持开展实验室制浆试验工作。针对某一固定煤种，用不同的分散剂分别进行成浆试验；对同一种煤种、同一种分散剂，用不同的药剂比例分别开展成浆性能试验。在实验室中摸索出合适的药剂比例之后，放大到生产线上进行生产试验制浆；制浆试验成功之后，将生产出来的试验产品输送到锅炉燃烧系统进行燃烧试验。通过一系列制浆试验，选择了南京某公司、北京某公司、潍坊某公司等几家生产的分散剂作为水煤浆厂优先选择使用的药剂。同时，也选择了肥城煤、新汶煤、兖州煤等煤种作为该公司制浆生产的常用煤。
3 水煤浆的熟化与输送系统
3.1水煤浆的熟化
该公司水煤浆厂为炉前制浆生产装置，对水煤浆的稳定性要求较低，7日软沉淀率不大于10%即可满足使用要求，因此生产系统原设计中缺少有效的稳定及熟化工艺。但是，对于部分稳定性较差的水煤浆来说，在输送与储存中快速发生沉淀，导致输浆管线严重堵塞，中断了炉前水煤浆的供应。为降低沉淀速率，提高水煤浆的稳定性，该公司采用了高速剪切熟化的处理工艺，在成品浆储存罐之前，增设了两个强力搅拌罐，两台搅拌罐上分别设置4台高速剪切机。这样，水煤浆在进入成品罐储存之前先进行高速剪切与熟化，有效提高了浆的稳定性，改善了浆的性能。
32输浆系统的改造
（１）原输浆系统中，匀质罐到成品罐之间的管线为单线输送。为防止该输送管线发生堵塞造成生产中断，将原输浆单线旁增加了一条备用管线。
（２）在成品罐出入口管系、成品罐到炉前罐的输送系统、炉前罐出入口管系和炉前供浆管系中，原设计存在弯管较多、并列系统互相备用性较差等缺陷，这种管线中一旦发生积浆堵塞之后势必会造成输浆、供浆中断。该公司根据现场情况进行优化改造，取消了部分不必要的冗余管线，增加了双线互相切换的功能，增加了两台锅炉供浆互相切换的功能，减小了水煤浆系统故障可能会引起的危害，增强了系统抗风险、反事故能力。
3.3滤浆器改造
在水煤浆输送系统中，原设计在球磨机出口到匀质罐之间以及炉前供浆系统分别设置了4台盘式滤浆器，但在生产过程中发现该类型滤浆器为不成熟产品，根本无法达到预期过滤效果。为此，在如何实现有效过滤问题上，该公司进行了多次探索与尝试，最终选择了2种较为有效的方法。在匀质罐之前，将原盘式滤浆器拆除，增设了2台压力式刮板滤浆器；在水煤浆进入炉前罐之前，增设了2台无压式振动过滤筛。改造之后，实现了2.5mm以上大颗粒的有效过滤。
4 水煤浆的燃烧应用
4.1水煤浆雾化蒸汽的调整
水煤浆的雾化效果直接关系到水煤浆的燃烧效率。当雾化蒸汽压力增加时，雾化效果随之增加，但同时也增加了雾化蒸汽的消耗。从锅炉整体效率考虑，并非雾化蒸汽压力越大越好。因此，如何选择合适的雾化蒸汽参数对于锅炉整体效率尤为重要。为此，在锅炉燃烧系统开展了雾化蒸汽参数调整试验，将雾化蒸汽压力分别控制在0.8-1.3MPa之间的不同数值时，计算吨浆产汽量及锅炉效率，最终选择了较为经济合理的雾化蒸汽压力。
4.2炉前供浆方式的调整
在原设计中，每台锅炉的2台供浆泵为“一运一备”的运行方式。但在生产实践中发现一旦运行浆泵发生故障跳闸，将会导致锅炉灭火，这时候如果启运备用供浆泵，其启动操作时间较长，不能满足迅速事故处理的要求。为确保炉前供浆的可靠性，将2台供浆泵的运行方式调整为并列同时运行。调整之后，降低了锅炉灭火的几率，有效提高了灭火后事故处理的速度。
4.3浆枪堵塞的问题
该公司在水煤浆的应用中遇到的最大问题是水煤浆浆枪的堵塞问题。由于浆枪堵塞曾经对锅炉的燃烧控制造成了较大的冲击。浆枪堵塞的原因主要有以下几种：
（1）水煤浆中颗粒度过大：由于滤浆系统设备选型不当，水煤浆中２.５ｍｍ以上的颗粒大量地进入炉前浆系统。如上文所述，最终通过改造滤浆器解决了该问题。
（2）水煤浆抗剪切能力较差：对于某些水煤浆，虽然其中的２.５ｍｍ以上的颗粒基本得到了有效的过滤，但是在应用中仍然会发生堵枪现象。文献报道，这种原因在于水煤浆的抗高速剪切能力较差，水煤浆在浆枪中的雾化过程中经过高速剪切时黏度升高，在枪头内壁发生了黏附从而造成堵塞。针对这种情况，该公司从水煤浆的生产配方方面着手开展了一系列试验工作：A、在固定煤种、分散剂品种不变时，改变水煤浆的黏度，在不同黏度情况下试验其堵枪情况；B、在固定煤种不变、改变分散剂品种时，分别制取不同的水煤浆，并输送到炉前进行燃烧试验；C、在固定分散剂品种时改变煤种，用不同的煤分别制浆用以燃烧试验。D、在固定煤种、分散剂品种时，改变水煤浆的粒度分布之后分别进行燃烧试验。通过上述多次制浆及燃烧试验可以证明，在“A”、“D”试验中，不改变煤种和分散剂品种时，单纯改变黏度或粒度分布对水煤浆的堵枪性能影响较小。通过“B”、“C”系列试验可以得出结论，同一煤种用不同分散剂制出的水煤浆的堵枪性能明显不同；同一种分散剂用不同煤种制出的水煤浆的堵枪性能也明显不同。通过上述试验，找到了适应于该公司锅炉燃烧系统的水煤浆生产配方，储备了大量的煤种与分散剂的配伍数据。
4.4炉膛结焦的问题
在该公司水煤浆锅炉的运行过程中遇到的另一个重要问题是炉膛结焦问题。自锅炉投产（04年10月份）至05年秋季期间，锅炉运行周期平均仅为1个月左右。锅炉停炉的主要原因为炉膛结焦十分严重。分析该炉膛结焦的主要原因为，水煤浆在炉膛中的喷射角度不当，从而导致水煤浆喷出之后挂在卫燃带上形成结焦。为解决结焦问题，对卫燃带面进行了缩小改造，切除了靠近燃烧器附近的卫燃带，减小了炉膛四壁的卫燃带。改造之后有效避免了结焦问题，使锅炉运行周期提高到了3个月以上。
4.5浆枪的选型试验
该锅炉原设计浆枪为浙江某大学研制产品。为降低雾化蒸汽消耗、寻找解决堵枪的途径，该公司在水煤浆浆枪的选型方面开展了相应的试验工作。以上海某单位设计的浆枪作对比进行了燃烧应用试验，在相同水煤浆、相同燃烧条件下对比其应用性能。试验得出3条结论：（1）两种浆枪的雾化效果基本相当；（2）使用后者时，可以大大降低水煤浆雾化蒸汽压力，降低值达0.2MPa左右，这种性能可以有效降低运行消耗；（3）使用后者时，当个别浆枪磨损较重时，磨损较重的枪头的出浆流量迅速增大，造成“抢浆”现象，严重影响正在运行的其它枪头的喷浆量，从而降低了浆枪运行的安全性，可能会引起锅炉灭火。因此，最终放弃使用后一种浆枪。
5 结论
5.1通过对输煤系统、制浆系统、水煤浆熟化与输送系统的改造，可以有效解决生产环节中的堵煤、沉淀、跑浆、颗粒堵枪等生产难题。
5.2通过雾化蒸汽压力调整试验确定了合适的雾化蒸汽压力；通过优化供浆泵运行方式减少了锅炉灭火机率；通过水煤浆生产与燃烧的工业试验解决了水煤浆黏附性堵枪的难题；通过水煤浆枪头的选择试验，选择了较为合适的浆枪；通过改造锅炉卫燃带解决了炉膛结焦的问题。这些措施为水煤浆锅炉的安全、稳定、经济运行探索出了一条有效的解决问题的途径。

3