煤的粒度对循环流化床锅炉的影响

煤的粒度对循环流化床锅炉运行的影响

摘要：介绍了煤的颗粒度对循环流化床锅炉运行的影响，如何确保煤的颗粒度是保证循环流化床锅炉正常运行的重要环节。关键词：循环流化床；沸腾燃烧；颗粒度中图法分类号：TK227文献标识码：B文章编号：1003－6954(2002)04－0005－02

循环流化床燃烧技术是国际上70年代中期发展起来的新型燃烧技术，这项技术的成功应用使循环流化床锅炉获得了迅速发展。它与层燃锅炉、室燃锅炉相比具有燃料适用性广、燃烧效率高、环保性能好、负荷调节灵活、灰渣便于综合利用等优点。所以，发展循环流化床锅炉对充分利用劣质煤、节约能源、减少环境污染等都具有深远的意义。1煤的粒度对循环流化床锅炉的影响循环流化床锅炉的燃烧特点是宽筛分的煤粒在适当的气流作用下，在床中一面翻腾运动，一面燃烧，它既不同于煤粉锅炉的燃烧方式，也不同于层燃炉的燃烧方式，它是一种沸腾燃烧。实践证明，入炉煤的颗粒度对循环流化床锅炉的点火启动、运行控制、燃烧效率、风帽及水冷壁等部件的运行均有很大影响。1.1对点火启动的影响循环流化床锅炉的点火过程是通过加热锅炉底料至煤的燃点、到正常燃烧的动态过程，这一过程的成败与流化床底料的粒度结构、底料静止高度、配风、给煤等诸多因素有关。点火操作是既要把床内底料加热至投煤温度，又要控制投煤过程中不爆燃、不超温结焦，然后过渡到正常燃烧。表1是颗粒尺寸与煤粒加热到着火温度所需的时间。 颗粒平均直径(mm) 0.2 0.3 0.5 1 2 6 颗粒表面达800C 0.97 1.41 2.36 4.42 8.48 21.3 颗粒中心达800C 0.99 1.46 2.51 4.96 10.8 41.2

计算条件：床内温度900 ℃，黑度α＝1，煤粒比重γ＝2 000 kg/m3，导热系数λ＝0.67 kJ／(mh ℃)，煤粒比热c＝1.306 kJ／(kg ℃)，接受热幅射。从颗粒度来看，底料中要有足够的细煤粉作为启动前低温阶段的着火物料和底料温升的热源，细煤粉燃烧要求小风量，既保证点火时床料流化良好，又使煤粉本身以及所发生热量不被风带走过多。另外，细煤粉受热后温升快，对着火有利，可相应缩短加热到着火温度的时间，同时也减少了热风损失，所以控制好点火床底料及入炉煤的粒度，可大大减少点火启动用燃料，节约能源。点火时，底料过少，会使床料流化不均匀造成点火时床面温度不均匀，使点火困难，甚至局部超温、结焦；床料过高，又会使底料升温缓慢，锅炉点火用油耗加大，同时料层阻力增大，送风机和引风机耗能增加，影响经济运行。因此，点火时底料静止高度一定要保持适当(大量的运行经验表明，底料的静止高度在350～400 mm较为合适)，才能使锅炉点火顺利进行。在点火初期，底料温度、风温均较低，同样尺寸的颗粒达到沸腾状态的风量要比热态运行时大得多，而点火时又要求小风量以减少热风损失，如何缓和这一矛盾，需在操作中具体掌握。1.2对锅炉运行及燃烧效率的影响循环流化床锅炉运行时的基本要求就是床料沸腾正常，床温维持稳定，为此，入炉煤的颗粒度一定要有保证，且要有适当的筛分比例，运行中如有大煤块大量进入流化床，会在床体中沉积形成死滞区，破坏正常的流化状态，使炉内温度场不均匀，造成因床温过低或床温过高结焦而被迫停炉。所以循环流化床锅炉的安全运行要求有良好的燃烧破碎、筛分系统，以保证进入流化床的煤粒在要求的颗粒度范围内(一般要求颗粒度在0～13 mm范围内)。否则运行时若为了减少小煤粒飞逸而减小风量，就会影响大煤粒沸腾；若为了照顾大煤粒沸腾良好而加大流化风量，则小煤粒飞逸又会增多，加大锅炉损失；同时风量调节还要与给煤构成一定比例，以维持床温。煤粒破碎得好，颗粒度均匀，则运行时风煤比易掌握，床温易稳定，效率也高。如颗粒度过大、过小，甚至超大，都会给运行操作带来困难，同时造成流化床锅炉飞灰损失及灰渣热损失的增大，使锅炉热效率降低。另外，颗粒度增大，则会因照顾大颗粒流化而加大风量，致使小颗粒煤未及时燃烧而飞出炉膛进入旋风

分离器，在分离器下部的返料床上二次燃烧，使返料温度过高，造成返料器高温结焦，影响锅炉正常运行。1.3对设备磨损增大所谓最小流化风量，是指由固定床转至沸腾床转折点的空截面气流速度。该值取决于燃料粒子尺寸，即颗粒的堆积密度和气流的物理性质等因素。表2是不同粒径在不同温度下的最小流化速度(单位：m/s)。表2不同粒径在不同温度下的最小流化速度(m/s)床温

平均床料直径(mm) 21C 399C 815C 0.3 0.0762 0.046 0.031 0.4 0.125 0.079 0.058 0.5 0.186 0.125 0.088 0.75 0.354 0.286 0.195 1.0 0.515 0.442 0.338 1.25 0.658 0.631 0.509 1.5 0.838 0.817 0.695

从表2可以看出，床温恒定时，床料平均直径增加，床料流化所需最小流化风量亦增大，在一定风压下，床料阻力相比较而言亦同样增大，致使流化状态向不良方向移动，而加速了布风板上风帽的磨损，同时飞灰损失随着最小流化风量的增大而增加，水冷受热面的磨损随着风速的增加而成倍增加，从而导致锅炉运行周期大大缩短。综上所述，燃料颗粒度的大小，对循环流化床锅炉的正常运行有着非常直接的影响。2实例分析安阳化工集团使用的3台75 t/h循环流化床锅炉属低倍率循环流化床锅炉，投入时间较早，属国内首次使用。该锅炉给煤粒度要求：平均粒径为1～4 mm，最大粒径13 mm，粒径0.5 mm以下的少于15%。开始投运的前三个月，最长运行周期为15 d。投运之初，床温的最高点与最低点相差不过10 ℃，平均床温在880 ℃，运行比较稳定；而后期出现床温高点与低点相差悬殊，无法维持正常运行。停炉后经检查发现床体上有大量大于13 mm的煤块，有的甚至达到40 mm。床面上静止高度不均匀且有结焦死区。经分析：点炉初期，底料为经过筛分的小于8 mm的合格的床料，床层的静止高度均匀，因此运行稳定，床温也正常。后期因有大量不合格的煤粒进入炉膛，恶化了流化环境，而大颗粒的煤块不能及时排出床体，在床体上形成了死滞区，破坏了正常的沸腾燃烧，最终导致停炉。该公司及时对给煤系统进行了改造，增加了煤粒破碎和筛选系统，使进入炉膛的燃料粒度符合沸腾燃烧的要求。改造后锅炉运行一直比较平稳、正常，负荷稳定运行在73～80 t/h之间，运行周期也由原来的15 d提高至2个月以上。3结束语循环流化床锅炉虽然煤种适应性广，对燃料颗粒度要求也不是很严格，但毕竟不是全无限止。因此，增加煤的破碎和筛选系统是必要的。这虽然增加了一次性投资，但给锅炉带来了诸多综合性效益，并为锅炉的安全运行奠定了坚实的基础。

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