確保循環流化床鍋爐燃燒工況的煤質選擇

摘要：文章通過對漳州市某公司循環流化床鍋爐在2011年連續運行工況較佳時期入爐煤質的統計分析，選擇出比較適合該爐型燃燒的煤質，具有一定的實踐指導意義。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；燃燒工況；煤質選擇

中圖分類號：TK229 文獻標識碼：A 文章編號：1006—8937（2012）23—0121—03

本文通過對漳州市某公司于2010年9月份安裝投產的循環流化床鍋爐運行工況較差的入爐煤質和運行工況穩定、較佳的入爐煤質進行統計比較分析，結合循環流化床鍋爐的機理、特性，據此提出比較適合該爐型燃燒的煤質選擇依據，具有一定的實踐指導意義。

1 循環流化床鍋爐工作機理

燃料由給煤口進入爐內，而助燃的一次風由爐床底部送入，二次風由二次風口送入。燃料在爐內呈流化狀態燃燒，燃燒產物——煙氣攜帶一部分固體顆粒離開爐膛進入物料分離器。物料分離器將固體顆粒分離出來，返送到爐內再燃燒，煙氣排出進入煙道。如此反復循環，形成循環流化床鍋爐。

2 循環流化床鍋爐的工作特性

循環流化床鍋爐與任何其他形式的鍋爐相比，其突出的優點是對煤種的適應性強，但這并不意味著某一臺循環床鍋爐能燃用任何煤種。只有當煤種變化后，還能建立正常的物料平衡和熱平衡，即煤質特性、循環物料的濃度和粒度分布、煙氣流速、旋風分離器的分離效率、床溫、床壓等都還在匹配的范圍內，鍋爐各項蒸汽參數能通過現有的調節手段來調節，并保證鍋爐各個受熱面不超溫、不結渣，同時鍋爐所有輔助設備如：煤的破碎和輸送、鍋爐所有風機的容量、鍋爐除灰、出渣設備等都能安全穩定運行，才能說該鍋爐對變動的煤種是適應的。對于一臺已經布置制造好的循環床鍋爐，當煤種的變化范圍較寬時，其經濟性和鍋爐的出力等均會受到不同程度的影響，甚至不能安全穩定運行。

3 設備及運行概況

3.1 設備主要技術參數

型號：SHX15—1.25—W；額定蒸發量15 t/h；額定工作壓力1.25 MPa。

設計燃料：無煙煤；燃料粒度：無煙煤0～13 mm；設計熱效率η=84%。

3.2 鍋爐運行概況

該爐自投產開始至2011年6月，鍋爐運行狀況始終不理想。具體體現在以下幾個方面：運行周期時間短；負荷調整困難，停爐壓火頻繁，壓火起火的過程結焦次數多。鍋爐運行在糖化煮沸時間段內，蒸汽用量在13 t/h左右，沒有煮沸的時間內蒸汽用量在4.5 t/h左右，日小時平均負荷均在10 t/h左右，鍋爐連續穩定運行時間小于6小時，每天壓火起火次數最多達到各6次，結焦4次。

針對該爐運行狀況，應使用單位要求，由筆者牽頭組織相關人員，多次進廠對導致該爐運行狀況的原因進行調查分析，并類比其它使用單位同制造廠家、同型號鍋爐的運行情況，發現在鍋爐本體自然狀況沒有變化的條件下，有時爐內燃燒狀況較好，而有時較差，其中最重要的因素就是入爐煤質的變化。

4 煤質統計數據

表1所列的數據為循環流化床鍋爐燃燒工況不穩定的時間段（2011年1月～2011年6月）的入爐煤有關參數， 該時間段的灰份數值變化在17.55%～53.60%之間，波動太大，直接影響鍋爐的出渣量、煤灰量，這兩者重點影響鍋爐穩定運行參素。

表2所列的數據為循環流化床鍋爐燃燒工況較好時（2011年10月～2012年3月）的入爐煤有關參數，我們關注的重要指標為揮發份、灰份與水份，其中影響結焦的重要因素是灰份，該時間段的灰份數值變化在22.10%～33.60%之間，波動合理，具有代表性。

5 數據分析及煤質選擇

5.1 發熱量

煤的發熱量是一個重要參數指標，煤的發熱量低于設計指標，爐內溫度水平降低，影響煤粉的著火和燃盡，鍋爐熱效率下降，當發熱量低到一定程度時，將引起燃燒不穩，滅火放炮，以至必須投油助燃。反之，煤的發熱量高于設計水平，爐膛溫度必然升高，煤灰大多軟化，熔融，容易形成結渣。通過對一年多運行情況的統計分析表明發熱量在5 200～5 800（kcal/kl）左右較適合，考慮綜合因素取上限較合理。根據運行情況看，熱值若長時間超過5800（kcal/kl）時，常常使爐膛內溫度分布不好，尤其流化溫度不易控制，爐內熱量不易掌握，易出事故，熱值低于5 200（kcal/kl）時，給煤量不得不加大，為保證爐內物料流化及燃燒，配風不易掌握，不利于穩定運行。

5.2 灰 份

隨著大量的循環流化床鍋爐投入生產運行，循環流化床鍋爐的運行特點逐漸為大家所掌握，但由于其固有的一些特點，運行中仍經常出現問題。結焦就是循環流化床鍋爐運行中較為常見的故障，其直接原因是床料局部或整體溫度超過灰熔點或燒結溫度。易結渣煤種的灰分含量越高，對鍋爐運行越不利，就越容易結渣。

為判斷不同煤種在燃燒時的結渣性能，目前運行中普遍使用的是測定飛灰的熔融特性。通過對一年多運行情況的統計分析，灰份含量在23%～33%左右合適，考慮綜合因素，取下限較合理。灰份過高，尤其超過35%時，則渣量過多、出渣次數增多，使爐膛料層壓力變化無常，所顯示的料層壓力難于判斷實際料層的高度，鍋爐磨損加大、配風困難、操作控制不穩定、容易結焦等現象。若灰份過低，如低于23%，就易出現爐內煤灰循環量不夠，破壞物料平衡現象，也不利于負荷調整。

5.3 粒 度

煤粉粗，火炬拖長，粗粉因慣性作用會直接沖刷受熱面。再則，粗煤粉燃燒溫度比煙溫高許多，熔化比例高，沖墻后容易引起結渣。但是，煤粉太細也會帶來問題，一是電耗高，制粉出力受到影響，二是爐膛出口煙溫升高，易引起結渣。通過對一年多運行情況的統計分析認為：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。過份強調細顆粒，就會增加煤灰量和返料量，也沒有必要，且1mm以下如超過65%左右時，反而破壞物料平衡，造成燃燒失控；顆粒過大，也不利于爐內煤灰返料循環、物料平衡及熱量平衡失控，出現床溫過高，上部溫度過低現象，產生結焦現象。

5.4 含碳量

含碳量直接影響燃煤產汽量，一般來說含量越高產汽量相對越高，但是過高或過低都不利于穩定運行；通過對一年多運行情況的統計分析認為控制在60%～70%之間為宜。

5.5 揮發份

揮發份直接影響燃燒時間、上火的速度及燃盡程度。不同類型的鍋爐對揮發分都有具體的要求，設計使用低揮發分煤炭的鍋爐，燃用高揮發分的煤炭，其安全性和經濟性將受到較大影響。從爐型情況分析，層燃爐，室燃爐爐型對煤炭的揮發分要求更為嚴格；旋風爐，沸騰爐和循環流化床鍋爐對煤種的要求較為寬泛，可選用煤炭的揮發分區間較大，煤種適應性強，特別是近幾年新建的循環流化床鍋爐，對揮發分要求更為寬松。從上表可知，這個參數較穩定，始終無太大的變化，一般來講，可取表中所列數值左右，即：可燃基揮發份4.0%～5.5%左右即可。

5.6 水 分

水分既是數量指標又是質量指標，煤的水分升高，發熱量降低，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，入爐前對煤粉要經過干燥處理，以減少水分對鍋爐燃燒帶來的影響。

6 結 語

該公司乃至整個漳州地區目前使用循環流化床鍋爐數量不多，操作技術方面尚存一定的差距，在具體應用過程中，單純從理論上學習的較多，力爭從實踐中摸索出更多的具體經驗，逐漸提高我們對循環流化床鍋爐的駕馭水平，同時找出較適應的煤種，把好進煤關、貯煤關、配煤關及輸煤關，以滿足入爐煤質的要求，使循環流化床鍋爐能夠更好地發揮自身特點，滿足良好燃燒工況的運行需求。

參考文獻：

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[2] 劉德昌，吳正舜.煤的顆粒粒徑分布對循環流化床鍋爐設計和運行的影響[J].中國粉體技術，1999，（4）：31—36.