循环流化床锅炉焚烧化工含盐废液可行性分析

电力18讯：    
陈惠超    赵长遂    陈晓平   段伦博   吴新
(洁净煤发电与燃烧技术教育部重点实验室，江苏 南京 ,210096)
摘要:通过对一台20t/h燃煤循环流化床锅炉焚烧处理化工废液（红水）进行热力计算，分析燃煤循环流化床锅炉中喷入化工废液红水后燃烧可能存在的问题，重点考察对燃烧稳定性、锅炉参数的变化等的影响，分析燃煤循环流化床锅炉焚烧处理化工废液红水的可行性。计算结果表明：燃煤循环流化床焚烧处理红水（红水含水率85.6％，红水喷入量不超过30％时），可以稳定燃烧，对锅炉参数不会产生明显不良影响；随着红水喷入量的增加，炉内温度水平和锅炉热效率有所下降；红水在20t/h燃煤循环流化床中焚烧是可行的，喷入适量红水不会对锅炉运行参数产生大的影响。
关键词:化工废液、循环流化床、焚烧、可行性
中图分类号: TK223             文献标识码：A      
引言
化工工业是世界公认的高污染行业之一，废液是其生产过程中所排放的主要污染物。这些有毒有害废液排放的逐年增加，致使半数以上的江、河、湖泊被严重污染，严重影响人民的身体健康和国民经济的可持续发展。在各种处理化工有机废液的方法中，焚烧法不仅能将有毒有害物质经高温氧化分解为无害物质，同时还可回收废液所含的热量,可取得良好的社会效益和经济效益[1～3]。
基于循环流化床焚烧炉燃烧稳定，炉内温度场均匀；床层中大量的高温惰性床料热容量大，能为高水分、低热值或无热值的废液蒸发、热解和燃烧提供所需的大量热量，适合各种水分含量和热值的废液的焚烧；能实现低温燃烧和分级燃烧等特点，作者曾在一座1MW热态循环流化床燃烧试验装置上对化工含盐废液红水进行焚烧试验，研究了红水喷入量等对温度场的影响规律[4]，对焚烧气态污染物排放特性作了相应的研究[5] ，对床层结焦和尾部析盐 情况也作了测试分析。试验结果表明，试验中废液雾化好、安装位置合适，喷出的雾化细滴进入高温床料后瞬间蒸发、迅速分解，在床内停留时间短，不至于因大量无机盐在床内聚积、长时间停留与床料反应形成低熔点共熔体。向床内添加适量的石灰石添加剂，也可以抑制碱金属降低灰熔点 [6]，床层炉内流化正常、燃烧稳定、排渣顺畅，没有出现结焦和其它对焚烧不利的情况。NOx排放浓度在各试验工况下均满足国家排放标准，由于红水中不含硫分，焚烧过程产生的SO2全部来自于辅助燃料煤，试验采用的徐州烟煤含硫量只有0.57％，添加石灰石后SO2排放浓度远低于国家排放标准规定的限值，因此循环流化床焚烧处理红水是完全可行的。
目前国内已有部分企业采用循环流化床处理这类废液，但往往是通过改造现有炉型进行焚烧，效果不甚理想。本文针对一台蒸发量为20t/h的循环流化床锅炉，通过对含盐化工有毒废液红水喷入炉内焚烧进行热力计算，对焚烧的可行性进行分析，并研究红水焚烧量、红水含水率、锅炉蒸发量等因素对炉内温度场分布、燃烧效率和锅炉热效率的影响规律，为废液焚烧循环流化床的设计和含盐有机废液焚烧处理提供理论基础。
1 锅炉系统及有关技术参数
1.1循环流化床锅炉系统
某厂一台20t/h循环流化床锅炉采用中压参数（5.3MPa，450℃）设计，内径为2.2m的高温旋风分离器布置在炉膛和尾部烟道的中间。炉膛采用膜式水冷壁全悬吊结构，高、低温过热器，省煤器和空气预热器等受热面全布置在尾部竖井烟道内，过热器采用管吊管结构。设计一、二次风比例为60%：40%，一、二次风共用一台风机 。锅炉采用皮带给煤机给煤方式，点火方式为床下机械雾化油枪热烟气点火方式。
锅炉的烟气流程为：炉膛→旋风分离器→吊挂管→高温过热器→低温过热器→省煤器→空气预热器→电除尘器。
工质流程为：给水→省煤器→锅筒→下降管→水冷壁→汽水连接管→锅筒→饱和蒸汽连接管→吊挂管入口集箱→吊挂管→低温过热器入口集箱→低温过热器管束→面式减温器→高温过热器管束→高温过热器出口集箱→汽轮机。
1.2锅炉主要技术参数
20t/h循环流化床锅炉的基本参数示于表1。
表1  20t/h循环流化床锅炉的基本参数
Tab.1  Specifications of 20t/h CFB
额定蒸发量 20t/h
过热蒸汽压力（表压） 5.3MPa
过热蒸汽温度 450℃
给水温度 104℃
排污率 2%
1.3煤质特性与红水特性
本计算选用徐州烟煤为锅炉燃料，其特性见表2。表3所示是沧州某化工厂的有机有毒废液红水的组成及特性。由表3可见，废液红水中水分含量高达85.6％，可燃成分主要为少量二硝基甲苯，热值较低。
表2 锅炉煤质分析
Tab.2  Characteristic analysis of coal
项目 符号 单位 数值
元素分析（收到基）
碳 Car % 58.55
氢 Har % 3.71