燃煤粒徑對75t循環(huán)流化床鍋爐帶負(fù)荷能力的影響

山西中北大學(xué)　王軍

燃煤粒徑對75t循環(huán)流化床鍋爐帶負(fù)荷能力的影響

山西中北大學(xué)王軍

循環(huán)流化床鍋爐雖然對燃煤適應(yīng)性非常廣，但對燃煤的粒度范圍、平均粒徑大小和粒度的分布有較為嚴(yán)格的要求。本文通過對潞安集團(tuán)五陽熱電廠、晉城煤矸石電廠75t循環(huán)流化床鍋爐燃煤粒徑進(jìn)行分析對比，得到燃煤粒徑對循環(huán)流化床鍋爐流化工況、燃燒工況、帶負(fù)荷能力的影響。

75t循環(huán)流化床鍋爐；平均粒徑；帶負(fù)荷能力；流化工況

循環(huán)流化床鍋爐的最大優(yōu)點(diǎn)之—是對燃料的適應(yīng)性特別好，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)能燒各種優(yōu)質(zhì)燃料和劣質(zhì)燃料。同一臺循環(huán)流化床鍋爐對燃煤的適應(yīng)范圍比其他任何—種形式的鍋爐都要廣得多。但是循環(huán)流化床鍋爐對燃煤的粒度范圍，平均粒徑大小和粒度的分布有較為嚴(yán)格的要求，不同的爐型、不同的煤種對燃煤粒徑有不同的要求。如果燃煤粒徑變化大，對鍋爐的流化工況、燃燒工況、帶負(fù)荷的能力，對鍋爐耐火襯里和受熱面的磨損，對某些附屬設(shè)備的遠(yuǎn)行，如冷渣器的運(yùn)行都會帶來很大的影響。保證煤的粒度分布是電廠燃煤制備系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須解決的重要問題，必須引起電廠設(shè)計(jì)和運(yùn)行人員足夠的重視。

1　不同國家對CFB鍋爐燃煤粒度分布的要求

考慮揮發(fā)份歐美國家對燃煤粒度分布的要求，如下式：

式中Vdaf-煤的干燥無無灰基揮發(fā)份，%。

式中A-入爐煤中粒徑≤1mm煤粒的份額，%。

考慮揮發(fā)份我國對燃煤粒度分布的要求，如下式：

式中Vdaf-煤的干燥無無灰基揮發(fā)份，%。

式中A-入爐煤中粒徑≤1mm煤粒的份額，%。

我國入爐煤中粒徑小于等于1mm煤粒所占的百分比比歐美的小，這是因?yàn)樵诹骰俣认嗤那闆r下，我國循環(huán)流化床鍋爐的飛灰循環(huán)倍率比歐美國家的低。

2　不同型號，不同循環(huán)倍CFB鍋爐對入爐燃煤粒徑的要求

2.1不同循環(huán)倍率循環(huán)流化床對入爐燃煤粒徑的要求

不同的循環(huán)流化床鍋爐對煤的粒度分布的要求是不同的。高循環(huán)倍率的循環(huán)流化床鍋爐對入爐煤粒徑要求比較細(xì)。低中循環(huán)倍率的循環(huán)流化床鍋爐對入爐煤粒徑要求比較粗。對于高循環(huán)倍率流化床，燃煤粒度較細(xì)，一般最大顆粒尺寸不大于6～10mm對于低循環(huán)倍率流化床，燃煤粒度較粗，一般最大顆粒尺寸不大于10～20mm（低灰煤），高灰煤不大于13mm。我國循環(huán)流化床鍋爐多為中低倍率循環(huán)流化床鍋爐，對高揮發(fā)份低灰煤，入爐煤粒徑為0～13mm，對低揮發(fā)份高灰煤，入爐煤粒徑為0～8mm。

帶埋管受熱面的循環(huán)流化床鍋爐，因?yàn)樵试S密相區(qū)吸收更多的熱量，密相區(qū)燃燒的份額可以適當(dāng)變大，所以，流化床燃煤入爐粒徑可以變大一些。

2.2不同倍率循環(huán)流化床對入爐燃煤平均粒徑的要求

高循環(huán)倍率循環(huán)流化床鍋爐對燃煤平均粒徑較小，平均粒徑范圍為0.8～2.0mm；而中低倍率循環(huán)流化床鍋爐對燃煤平均粒徑較大，平均粒徑為2.5～4.0mm；對于帶埋管受熱面的循環(huán)流化床鍋爐平均粒徑為4.5～5.5mm。高揮發(fā)份易燃煤種取高值，低揮發(fā)份難燃煤種取低值。

3　兩電廠循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）燃燒室下部濃相區(qū)內(nèi)部沒有設(shè)計(jì)埋管受熱面，為絕熱燃燒室。

（2）為典型II布置鍋爐，水平煙道內(nèi)布置高溫過熱器，尾部煙道內(nèi)布置有高溫省煤器、低溫省煤器和空氣預(yù)熱器。

75t/h兩級分離循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　兩個電廠鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)

兩家鍋爐的設(shè)計(jì)爐型完全相同，設(shè)計(jì)工況也相同，燃煤均為貧煤，低位發(fā)熱量相差也不大。循環(huán)流化床鍋爐對燃煤熱值的適應(yīng)性特別好，為什么一家循環(huán)流化床鍋爐能達(dá)到75t/h的蒸發(fā)量，而另一家循環(huán)流化床鍋爐達(dá)不到75t/h的蒸發(fā)量，只能達(dá)到45～50t/h的蒸發(fā)量呢？

4　兩電廠循環(huán)流化床鍋爐燃煤粒度分布

表2　兩家電廠CFB鍋爐入爐煤粒徑分布

5　結(jié)論及分析

（1）兩電廠循環(huán)流化床鍋爐燃煤的可燃基揮發(fā)份都為10%左右，那么要求煤中粒徑小于1mm的顆粒占50%～65%。潞安集團(tuán)五陽熱電廠循環(huán)流化床鍋爐燃煤中粒徑小于1mm的顆粒份為36.89%，比較接近50%，故潞安集團(tuán)五陽熱電廠的鍋爐能達(dá)到設(shè)計(jì)蒸發(fā)量。而晉城煤矸石電廠循環(huán)流化床鍋爐燃煤中粒徑小于1mm的顆粒只占9.58%，遠(yuǎn)小于50%，故晉城煤矸石電廠鍋爐只能達(dá)到45～50t/h的蒸發(fā)量，這也是燃燒室上部溫度偏低的原因之一。

（2）從燃煤中粒徑大于4mm顆粒所占百分?jǐn)?shù)來看，晉城煤矸石電廠循環(huán)流化床鍋爐燃煤占55.39%，潞安集團(tuán)五陽熱電廠循環(huán)流化床鍋爐燃煤占22.51%。大于4mm的煤粒均在燃燒室下部濃相床內(nèi)燃燒。燃煤中大部分熱量在燃燒室下部釋放出來。而兩臺鍋爐燃燒室下部均為絕熱燃燒室，沒有受熱面。這就是晉城煤矸石電廠循環(huán)流化床鍋爐燃燒室下部溫度高帶不上75t/h蒸發(fā)量的原因之二。

（3）從兩個電廠鍋爐燃煤平均粒徑來看，A電廠循環(huán)流化床鍋爐的為2.53mm，晉城煤矸石電廠循環(huán)流化床鍋爐的為4.71mm。潞安集團(tuán)五陽熱電廠鍋爐燃煤平均粒徑在循環(huán)流化床鍋爐的要求范圍之內(nèi)（2.5～4.0mm）。而晉城煤矸石電廠鍋爐燃煤平均粒徑達(dá)4.71mm，超過了循環(huán)流化床鍋爐對燃煤平均粒徑的要求范圍，正好處在帶埋管循環(huán)流化床鍋爐對燃煤平均粒徑的范圍之內(nèi)（4.5～5.5mm）。如果要使晉城煤矸石電廠鍋爐達(dá)到75t/h蒸發(fā)量，解決方案有兩個：一是改造燃煤破碎和篩分系統(tǒng)，確保燃煤平均粒徑在3.0mm左右；二是在循環(huán)流化床鍋爐燃燒室下部加埋管受熱面。

［1］張清濤.燃煤粒徑對循環(huán)流化床鍋爐（CFB）運(yùn)行的影響［J］.能源研究與管理，2010，01：32-34.

［2］劉柏謙，蘇偉強(qiáng)，洪慧，王立剛.流化床床料與燃煤顆粒的形貌分析［J］.熱能動力工程，2007，01：46-51+109-110.

［3］張繼臻，徐開峰，劉強(qiáng)，陳建利.燃煤循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制及傳熱分析［J］.化肥工業(yè)，2007，04：12-19+23.

［4］趙翔宇，黃葉，黃煜鑌.流化床燃煤技術(shù)特點(diǎn)及其灰渣特性［J］.中國西部科技，2011，02：12-14.

［5］程新華，張慶國.淺析燃煤顆粒特性對循環(huán)流化床鍋爐的影響［J］.山東電力技術(shù)，2002，04：24-26.