张龙习
摘要：本文综述了水煤浆流化悬浮燃烧锅炉的工作原理和其高效洁净燃烧技术的优点以及把双锅筒纵置式燃油锅炉改为此类锅炉的方法。
关键词：水煤浆；流化悬浮燃烧；改造方法
我市是胜利油田的主产区，在用的燃油工业锅炉约800台，随着原油价格的上涨，许多单位计划把燃油锅炉改造为燃煤锅炉。但是，其投资和改造难度都相当大。2004年我市某公司将双锅筒纵置式燃油锅炉成功地改造为水煤浆流化悬浮燃烧锅炉，效果比较理想。现将改造情况作简要介绍。
一、水煤浆流化悬浮燃烧锅炉的工作原理
水煤浆是一种新型煤基燃料，具有易于管道运输，便于装卸、储存等特点，因此它是一种很好的油代用品和低污染燃料。目前我国已开发出多种形式的水煤浆燃烧装置，并在工程中应用，取得了良好的效果。但是，在水煤浆悬浮燃烧过程中，尤其在小空间燃烧过程中存在的高温结渣问题，一直没有得到有效的解决。此外，悬浮燃烧的高温环境（燃烧中心区约为1500~1800℃）增加了NOX的排放，同时亦难以在燃烧过程中直接脱硫，造成很大的环境污染。水煤浆流化高效洁净燃烧技术彻底解决了水煤浆悬浮燃烧，尤其在小空间燃烧室中易结焦、燃烧不稳定这一难题。该项技术有很多优点，是水煤浆燃烧技术领域的一场革命，对洁净煤技术将产生深远的影响。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术的工作原理是，将滴状水煤浆投入燃烧室下部的由石英沙和石灰石构成床料的炽热流化床中，其温度在850~950℃左右。水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速析出水分，随后析出挥发成分并着火燃烧，同时焦碳被加热后燃烧。在燃烧过程中，流化状态下颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧。在燃烧室出口设有分离回输装置。被热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回输通道返回燃烧室下部密相区，既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，从而获得较高的燃烧效率。此外，低温燃烧过程（约850~950℃）有效地控制了热力型NOX的形成。且由于媒体物料由石英砂与石灰石构成，石灰石在高温下锻烧生成CaO，CaO与SO2反应后进一步生成CaSO4，抑制了SO2的排放，而燃烧装置的运行温度是CaO脱硫的最佳运行温度，可有效的减少SO2的排放。
二、改造后的锅炉结构
下面以原天津锅炉厂制造的一台SZS141.0/95/70Y型锅炉为例来说明锅炉的改造原则和改造后的锅炉结构。
锅炉采用双锅筒纵置式布置，炉内受热面采用强制循环方式，上、下锅筒间的对流管束采用自然循环方式。燃烧方式为水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术。改造后各部位的结构如下。
1．燃烧室
将原燃油锅炉的燃烧器及右侧水冷壁拆除，并用新燃烧室代替原燃油燃烧室。提高燃烧室的位置，并对受热面等进行相应调整以便完善燃烧过程。自下而上分为密相区与稀相区，密相区高度为1350mm，底部为梯形流化床布风板，独特的结构与特定的流化参数结合，构成床内循环燃烧。密相区内设有埋管受热面，该受热面由φ51×5mm管子组成，管上设有防磨装置。稀相区上方设有水冷分离燃尽回输系统，构成空间循环燃烧，其两者的结合构成锅炉内复合循环燃烧。
2．转折室
转折室位于燃烧室后部，转折室受热面，由φ5l×5mm管子组成。
3．管束
将原锅炉纵置式上下锅筒之间的距离增大，并使顺排布置的对流管束加长，增设对流段的放灰管。
4．省煤器
原锅炉未安装省煤器，本次改装设计，确定仍然不设省煤器，其运行时排烟温度有所提高，排烟损失增加。
5．热工仪表
为保证锅炉安全经济运行，该锅炉应配有较完善的热工测量仪表与自动调节装置，如出水压力、风室风压、炉膛出口负压、除尘器进出口负压、流化床床温、排烟温度、给水温度、给水流量、给浆量、出水温度、排烟含氧量、送风量等指示仪表，并应配有给水流量、给浆量记录和积算表；送引风机风量远动调节，并力求实现微机控制。
三、改造后的水循环方式
将原燃油锅炉上下锅筒内的隔板全部拆除。改装后的水循环方式为：上下锅筒之间的水循环方式仍为自然循环，燃烧室与转折烟室部分为强制循环。循环水从锅炉后部进入上联箱，通过转折室两侧水冷壁下行进入燃烧室左右下集箱，水在下集箱前行，然后经燃烧室密相区受热面上行进入燃烧室中联箱，并进一步经燃烧室水冷壁上行进入上集箱。水在上集箱混合后经导水管导入上锅筒。
四、水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术的优点
1．实现了水煤浆的低温燃烧，解决了水煤浆悬浮燃烧带来的易于结焦、运行不稳定、安全性差的问题，同时抑制了热力型NOX的生成与排放。
2．实现了着火燃烧后的水煤浆颗粒团的循环燃烧，具有高的燃烧效率。
3．利用石灰石与石英砂构成的媒体物料，辅之于低温燃烧技术实现了水煤浆燃烧过程中直接脱硫，脱硫系统简单、成本低。
4．采用分离回输燃尽装置提高了石灰石的利用率，减少了媒体物料的补充量，提高了燃烧效率。
5．负荷调节特性好，可在100%-30％额定负荷范围内稳定运行，水煤浆品质适应性好。
6．降低了对水煤浆品质的要求，使制浆成本降低。
7．省略了价格昂贵的燃烧器与易出故障的雾化浆枪，不需要复杂的高压风浆系统及过滤等设备，系统更为简单可靠。
8．运行稳定，操作简单，燃烧效率高，运用范围广，适合各种参数的锅炉。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术可在电站锅炉和工业锅炉上推广应用，具有巨大的市场潜力和经济与社会效益。