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首先对各燃料特点进行分析,现有1025t/hCFB锅炉满负荷需要设计燃料量约140t/h,按每天20h计算,每天燃烧设计煤2800t。
1.1生活垃圾衍生燃料RDF
生活垃圾衍生物属于低热值(10467kJ/kg),高水分(50%左右)、低灰分10%~15%,低硫分0.1%~0.2%燃料,折算灰分9.6g/MJ。
单独掺烧生活垃圾分析:锅炉满负荷需要设计燃料量约140t/h,按每天20h计算,每天燃烧设计煤2800t。相对设计燃料量而言,生活垃圾总量只有50t,份额较小,因此可以全部掺烧生活垃圾。
1.2工业固体废弃物
工业固体废弃物属于较高热值(20934kJ/kg),低灰分2%~2.5%燃料。平均氯0.0147%,折算灰分1.0g/MJ。
单独掺烧工业固废分析:锅炉满负荷需要设计燃料量约140t/h,按每天20h计算,每天燃烧设计煤2800t。相对设计燃料量而言,工业固废总量有400t,占总燃料量的份额较高。按照每天燃烧2400t设计燃料,掺烧400t工业废弃物,混合燃料的灰分为(2400×30%+400×2.0%)/2800=26.0%。从混合后的灰分来看可以掺烧全部工业固体废弃物。
国内外的研究发现,煤中所含的氯在锅炉管的高温腐蚀中起着很重要的作用。当煤中含氯量达到一定值时,它的作用远远超过了硫的作用。研究结果表明,当煤中氯含量大于0.3%时,与氯有关的高温腐蚀倾向严重。
若按上述掺烧比例,混合燃料的氯含量为:(2400×0%+400×0.147%)/2800=0.021%,氯含量较低,设备可以安全运行。
1.3生活污泥
生活污泥属于低热值(5443kJ/kg),高水分(30%左右)、低灰分25%。折算灰分45.9g/MJ,灰分较高。
从已有的运行数据来讲,每天200t污泥可以单独由1台炉或2台炉焚烧,锅炉的燃烧稳定性是有保证的。由于污泥含水较高(30%左右),发热量低,从减少锅炉磨损、降低排烟温度、降低风机电耗来讲,掺烧量越少对锅炉经济性影响越小。
1.4生物质燃料
生物质的热值属于低热值(17727kJ/kg),中等水分(10%左右)、低灰分12%燃料。高氯(参考值1%),折算灰分为6.8g/MJ。
单独掺烧生物质分析:锅炉满负荷需要设计燃料量约140t/h,按每天20h计算,每天燃烧设计煤2800t。相对设计燃料量而言,生物质总量有200t,占总燃料量的份额较低。按照2630t设计燃料,200t生物质混合来看,混合后的灰分为(2630×30%+200×12.0%)/2830=28.7%。从混合后的灰分来看可以掺烧全部生物质燃料。
若按上述掺烧比例,混合燃料的氯含量为:(2200×0%+400×0.0147%+200*1%)/2800=0.0735%,设备可以安全运行。
根据以上分析,最终混合燃料配比如表2所示。
这种混合燃料的燃烧特性主要考虑水分、灰分、氯离子的影响。
掺烧固废后(燃煤2230t/d,掺烧生物质200t/d、工业固废400t/d、污泥200t/d、RDF50t/d),燃料混合的热值由20934kJ/kg降低到19548kJ/kg,水分由9%增加到9.9%,灰分由30%减少到24.5%。
燃料水分变化幅度较小,不考虑排烟温度变化幅度,烟气量可按锅炉设计值计算。参考入炉煤质分析日报,相对于入炉煤热值变化(19259~21771kJ/kg)来说,掺烧城市固废燃料对锅炉效率的影响较小,含氧量及过量空气系数可按设计值计算,最优运行参数需进行燃烧调整试验后得出。
2掺烧方式分析
2.1生活污泥
方式(a):生活污泥经污水处理厂脱水后运送至公司现场进行摊铺晾晒,然后经输煤系统与原煤混合入炉充分燃烧,从而达到资源化处理的效果,有效利用垃圾、污泥中的剩余热值,减少原生垃圾及污泥因填埋对环境造成的持续污染问题。其污泥掺烧方式如图1(a)所示。
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