確保循環(huán)流化床鍋爐燃燒工況的煤質(zhì)選擇

摘要：文章通過(guò)對(duì)漳州市某公司循環(huán)流化床鍋爐在2011年連續(xù)運(yùn)行工況較佳時(shí)期入爐煤質(zhì)的統(tǒng)計(jì)分析，選擇出比較適合該爐型燃燒的煤質(zhì)，具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；燃燒工況；煤質(zhì)選擇

中圖分類(lèi)號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—8937（2012）23—0121—03

本文通過(guò)對(duì)漳州市某公司于2010年9月份安裝投產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行工況較差的入爐煤質(zhì)和運(yùn)行工況穩(wěn)定、較佳的入爐煤質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較分析，結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐的機(jī)理、特性，據(jù)此提出比較適合該爐型燃燒的煤質(zhì)選擇依據(jù)，具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

1 循環(huán)流化床鍋爐工作機(jī)理

燃料由給煤口進(jìn)入爐內(nèi)，而助燃的一次風(fēng)由爐床底部送入，二次風(fēng)由二次風(fēng)口送入。燃料在爐內(nèi)呈流化狀態(tài)燃燒，燃燒產(chǎn)物——煙氣攜帶一部分固體顆粒離開(kāi)爐膛進(jìn)入物料分離器。物料分離器將固體顆粒分離出來(lái)，返送到爐內(nèi)再燃燒，煙氣排出進(jìn)入煙道。如此反復(fù)循環(huán)，形成循環(huán)流化床鍋爐。

2 循環(huán)流化床鍋爐的工作特性

循環(huán)流化床鍋爐與任何其他形式的鍋爐相比，其突出的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)煤種的適應(yīng)性強(qiáng)，但這并不意味著某一臺(tái)循環(huán)床鍋爐能燃用任何煤種。只有當(dāng)煤種變化后，還能建立正常的物料平衡和熱平衡，即煤質(zhì)特性、循環(huán)物料的濃度和粒度分布、煙氣流速、旋風(fēng)分離器的分離效率、床溫、床壓等都還在匹配的范圍內(nèi)，鍋爐各項(xiàng)蒸汽參數(shù)能通過(guò)現(xiàn)有的調(diào)節(jié)手段來(lái)調(diào)節(jié)，并保證鍋爐各個(gè)受熱面不超溫、不結(jié)渣，同時(shí)鍋爐所有輔助設(shè)備如：煤的破碎和輸送、鍋爐所有風(fēng)機(jī)的容量、鍋爐除灰、出渣設(shè)備等都能安全穩(wěn)定運(yùn)行，才能說(shuō)該鍋爐對(duì)變動(dòng)的煤種是適應(yīng)的。對(duì)于一臺(tái)已經(jīng)布置制造好的循環(huán)床鍋爐，當(dāng)煤種的變化范圍較寬時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性和鍋爐的出力等均會(huì)受到不同程度的影響，甚至不能安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 設(shè)備及運(yùn)行概況

3.1 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

型號(hào)：SHX15—1.25—W；額定蒸發(fā)量15 t/h；額定工作壓力1.25 MPa。

設(shè)計(jì)燃料：無(wú)煙煤；燃料粒度：無(wú)煙煤0～13 mm；設(shè)計(jì)熱效率η=84%。

3.2 鍋爐運(yùn)行概況

該爐自投產(chǎn)開(kāi)始至2011年6月，鍋爐運(yùn)行狀況始終不理想。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：運(yùn)行周期時(shí)間短；負(fù)荷調(diào)整困難，停爐壓火頻繁，壓火起火的過(guò)程結(jié)焦次數(shù)多。鍋爐運(yùn)行在糖化煮沸時(shí)間段內(nèi)，蒸汽用量在13 t/h左右，沒(méi)有煮沸的時(shí)間內(nèi)蒸汽用量在4.5 t/h左右，日小時(shí)平均負(fù)荷均在10 t/h左右，鍋爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間小于6小時(shí)，每天壓火起火次數(shù)最多達(dá)到各6次，結(jié)焦4次。

針對(duì)該爐運(yùn)行狀況，應(yīng)使用單位要求，由筆者牽頭組織相關(guān)人員，多次進(jìn)廠對(duì)導(dǎo)致該爐運(yùn)行狀況的原因進(jìn)行調(diào)查分析，并類(lèi)比其它使用單位同制造廠家、同型號(hào)鍋爐的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)在鍋爐本體自然狀況沒(méi)有變化的條件下，有時(shí)爐內(nèi)燃燒狀況較好，而有時(shí)較差，其中最重要的因素就是入爐煤質(zhì)的變化。

4 煤質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

表1所列的數(shù)據(jù)為循環(huán)流化床鍋爐燃燒工況不穩(wěn)定的時(shí)間段（2011年1月～2011年6月）的入爐煤有關(guān)參數(shù)， 該時(shí)間段的灰份數(shù)值變化在17.55%～53.60%之間，波動(dòng)太大，直接影響鍋爐的出渣量、煤灰量，這兩者重點(diǎn)影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行參素。

表2所列的數(shù)據(jù)為循環(huán)流化床鍋爐燃燒工況較好時(shí)（2011年10月～2012年3月）的入爐煤有關(guān)參數(shù)，我們關(guān)注的重要指標(biāo)為揮發(fā)份、灰份與水份，其中影響結(jié)焦的重要因素是灰份，該時(shí)間段的灰份數(shù)值變化在22.10%～33.60%之間，波動(dòng)合理，具有代表性。

5 數(shù)據(jù)分析及煤質(zhì)選擇

5.1 發(fā)熱量

煤的發(fā)熱量是一個(gè)重要參數(shù)指標(biāo)，煤的發(fā)熱量低于設(shè)計(jì)指標(biāo)，爐內(nèi)溫度水平降低，影響煤粉的著火和燃盡，鍋爐熱效率下降，當(dāng)發(fā)熱量低到一定程度時(shí)，將引起燃燒不穩(wěn)，滅火放炮，以至必須投油助燃。反之，煤的發(fā)熱量高于設(shè)計(jì)水平，爐膛溫度必然升高，煤灰大多軟化，熔融，容易形成結(jié)渣。通過(guò)對(duì)一年多運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)分析表明發(fā)熱量在5 200～5 800（kcal/kl）左右較適合，考慮綜合因素取上限較合理。根據(jù)運(yùn)行情況看，熱值若長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)5800（kcal/kl）時(shí)，常常使?fàn)t膛內(nèi)溫度分布不好，尤其流化溫度不易控制，爐內(nèi)熱量不易掌握，易出事故，熱值低于5 200（kcal/kl）時(shí)，給煤量不得不加大，為保證爐內(nèi)物料流化及燃燒，配風(fēng)不易掌握，不利于穩(wěn)定運(yùn)行。

5.2 灰 份

隨著大量的循環(huán)流化床鍋爐投入生產(chǎn)運(yùn)行，循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)逐漸為大家所掌握，但由于其固有的一些特點(diǎn)，運(yùn)行中仍經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。結(jié)焦就是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中較為常見(jiàn)的故障，其直接原因是床料局部或整體溫度超過(guò)灰熔點(diǎn)或燒結(jié)溫度。易結(jié)渣煤種的灰分含量越高，對(duì)鍋爐運(yùn)行越不利，就越容易結(jié)渣。

為判斷不同煤種在燃燒時(shí)的結(jié)渣性能，目前運(yùn)行中普遍使用的是測(cè)定飛灰的熔融特性。通過(guò)對(duì)一年多運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)分析，灰份含量在23%～33%左右合適，考慮綜合因素，取下限較合理。灰份過(guò)高，尤其超過(guò)35%時(shí)，則渣量過(guò)多、出渣次數(shù)增多，使?fàn)t膛料層壓力變化無(wú)常，所顯示的料層壓力難于判斷實(shí)際料層的高度，鍋爐磨損加大、配風(fēng)困難、操作控制不穩(wěn)定、容易結(jié)焦等現(xiàn)象。若灰份過(guò)低，如低于23%，就易出現(xiàn)爐內(nèi)煤灰循環(huán)量不夠，破壞物料平衡現(xiàn)象，也不利于負(fù)荷調(diào)整。

5.3 粒 度

煤粉粗，火炬拖長(zhǎng)，粗粉因慣性作用會(huì)直接沖刷受熱面。再則，粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多，熔化比例高，沖墻后容易引起結(jié)渣。但是，煤粉太細(xì)也會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，一是電耗高，制粉出力受到影響，二是爐膛出口煙溫升高，易引起結(jié)渣。通過(guò)對(duì)一年多運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)分析認(rèn)為：基本要求0～13mm，0～10 mm顆粒占60%，0～13 mm顆粒占75%左右即可滿足要求。過(guò)份強(qiáng)調(diào)細(xì)顆粒，就會(huì)增加煤灰量和返料量，也沒(méi)有必要，且1mm以下如超過(guò)65%左右時(shí)，反而破壞物料平衡，造成燃燒失控；顆粒過(guò)大，也不利于爐內(nèi)煤灰返料循環(huán)、物料平衡及熱量平衡失控，出現(xiàn)床溫過(guò)高，上部溫度過(guò)低現(xiàn)象，產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。

5.4 含碳量

含碳量直接影響燃煤產(chǎn)汽量，一般來(lái)說(shuō)含量越高產(chǎn)汽量相對(duì)越高，但是過(guò)高或過(guò)低都不利于穩(wěn)定運(yùn)行；通過(guò)對(duì)一年多運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)分析認(rèn)為控制在60%～70%之間為宜。

5.5 揮發(fā)份

揮發(fā)份直接影響燃燒時(shí)間、上火的速度及燃盡程度。不同類(lèi)型的鍋爐對(duì)揮發(fā)分都有具體的要求，設(shè)計(jì)使用低揮發(fā)分煤炭的鍋爐，燃用高揮發(fā)分的煤炭，其安全性和經(jīng)濟(jì)性將受到較大影響。從爐型情況分析，層燃爐，室燃爐爐型對(duì)煤炭的揮發(fā)分要求更為嚴(yán)格；旋風(fēng)爐，沸騰爐和循環(huán)流化床鍋爐對(duì)煤種的要求較為寬泛，可選用煤炭的揮發(fā)分區(qū)間較大，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，特別是近幾年新建的循環(huán)流化床鍋爐，對(duì)揮發(fā)分要求更為寬松。從上表可知，這個(gè)參數(shù)較穩(wěn)定，始終無(wú)太大的變化，一般來(lái)講，可取表中所列數(shù)值左右，即：可燃基揮發(fā)份4.0%～5.5%左右即可。

5.6 水 分

水分既是數(shù)量指標(biāo)又是質(zhì)量指標(biāo)，煤的水分升高，發(fā)熱量降低，鍋爐排煙溫度升高，影響鍋爐的燃燒效率。在使用煤粉燃燒的鍋爐中，入爐前對(duì)煤粉要經(jīng)過(guò)干燥處理，以減少水分對(duì)鍋爐燃燒帶來(lái)的影響。

6 結(jié) 語(yǔ)

該公司乃至整個(gè)漳州地區(qū)目前使用循環(huán)流化床鍋爐數(shù)量不多，操作技術(shù)方面尚存一定的差距，在具體應(yīng)用過(guò)程中，單純從理論上學(xué)習(xí)的較多，力爭(zhēng)從實(shí)踐中摸索出更多的具體經(jīng)驗(yàn)，逐漸提高我們對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的駕馭水平，同時(shí)找出較適應(yīng)的煤種，把好進(jìn)煤關(guān)、貯煤關(guān)、配煤關(guān)及輸煤關(guān)，以滿足入爐煤質(zhì)的要求，使循環(huán)流化床鍋爐能夠更好地發(fā)揮自身特點(diǎn)，滿足良好燃燒工況的運(yùn)行需求。

參考文獻(xiàn)：

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