燃煤粒径对75t循环流化床锅炉带负荷能力的影响

山西中北大学　王军

燃煤粒径对75t循环流化床锅炉带负荷能力的影响

山西中北大学王军

循环流化床锅炉虽然对燃煤适应性非常广，但对燃煤的粒度范围、平均粒径大小和粒度的分布有较为严格的要求。本文通过对潞安集团五阳热电厂、晋城煤矸石电厂75t循环流化床锅炉燃煤粒径进行分析对比，得到燃煤粒径对循环流化床锅炉流化工况、燃烧工况、带负荷能力的影响。

75t循环流化床锅炉；平均粒径；带负荷能力；流化工况

循环流化床锅炉的最大优点之—是对燃料的适应性特别好，循环流化床燃烧技术能烧各种优质燃料和劣质燃料。同一台循环流化床锅炉对燃煤的适应范围比其他任何—种形式的锅炉都要广得多。但是循环流化床锅炉对燃煤的粒度范围，平均粒径大小和粒度的分布有较为严格的要求，不同的炉型、不同的煤种对燃煤粒径有不同的要求。如果燃煤粒径变化大，对锅炉的流化工况、燃烧工况、带负荷的能力，对锅炉耐火衬里和受热面的磨损，对某些附属设备的远行，如冷渣器的运行都会带来很大的影响。保证煤的粒度分布是电厂燃煤制备系统设计和运行必须解决的重要问题，必须引起电厂设计和运行人员足够的重视。

1　不同国家对CFB锅炉燃煤粒度分布的要求

考虑挥发份欧美国家对燃煤粒度分布的要求，如下式：

式中Vdaf-煤的干燥无无灰基挥发份，%。

式中A-入炉煤中粒径≤1mm煤粒的份额，%。

考虑挥发份我国对燃煤粒度分布的要求，如下式：

式中Vdaf-煤的干燥无无灰基挥发份，%。

式中A-入炉煤中粒径≤1mm煤粒的份额，%。

我国入炉煤中粒径小于等于1mm煤粒所占的百分比比欧美的小，这是因为在流化速度相同的情况下，我国循环流化床锅炉的飞灰循环倍率比欧美国家的低。

2　不同型号，不同循环倍CFB锅炉对入炉燃煤粒径的要求

2.1不同循环倍率循环流化床对入炉燃煤粒径的要求

不同的循环流化床锅炉对煤的粒度分布的要求是不同的。高循环倍率的循环流化床锅炉对入炉煤粒径要求比较细。低中循环倍率的循环流化床锅炉对入炉煤粒径要求比较粗。对于高循环倍率流化床，燃煤粒度较细，一般最大颗粒尺寸不大于6～10mm对于低循环倍率流化床，燃煤粒度较粗，一般最大颗粒尺寸不大于10～20mm（低灰煤），高灰煤不大于13mm。我国循环流化床锅炉多为中低倍率循环流化床锅炉，对高挥发份低灰煤，入炉煤粒径为0～13mm，对低挥发份高灰煤，入炉煤粒径为0～8mm。

带埋管受热面的循环流化床锅炉，因为允许密相区吸收更多的热量，密相区燃烧的份额可以适当变大，所以，流化床燃煤入炉粒径可以变大一些。

2.2不同倍率循环流化床对入炉燃煤平均粒径的要求

高循环倍率循环流化床锅炉对燃煤平均粒径较小，平均粒径范围为0.8～2.0mm；而中低倍率循环流化床锅炉对燃煤平均粒径较大，平均粒径为2.5～4.0mm；对于带埋管受热面的循环流化床锅炉平均粒径为4.5～5.5mm。高挥发份易燃煤种取高值，低挥发份难燃煤种取低值。

3　两电厂循环流化床锅炉设计特点

（1）燃烧室下部浓相区内部没有设计埋管受热面，为绝热燃烧室。

（2）为典型II布置锅炉，水平烟道内布置高温过热器，尾部烟道内布置有高温省煤器、低温省煤器和空气预热器。

75t/h两级分离循环流化床锅炉设计数据如表1所示。

表1　两个电厂锅炉设计参数

两家锅炉的设计炉型完全相同，设计工况也相同，燃煤均为贫煤，低位发热量相差也不大。循环流化床锅炉对燃煤热值的适应性特别好，为什么一家循环流化床锅炉能达到75t/h的蒸发量，而另一家循环流化床锅炉达不到75t/h的蒸发量，只能达到45～50t/h的蒸发量呢？

4　两电厂循环流化床锅炉燃煤粒度分布

表2　两家电厂CFB锅炉入炉煤粒径分布

5　结论及分析

（1）两电厂循环流化床锅炉燃煤的可燃基挥发份都为10%左右，那么要求煤中粒径小于1mm的颗粒占50%～65%。潞安集团五阳热电厂循环流化床锅炉燃煤中粒径小于1mm的颗粒份为36.89%，比较接近50%，故潞安集团五阳热电厂的锅炉能达到设计蒸发量。而晋城煤矸石电厂循环流化床锅炉燃煤中粒径小于1mm的颗粒只占9.58%，远小于50%，故晋城煤矸石电厂锅炉只能达到45～50t/h的蒸发量，这也是燃烧室上部温度偏低的原因之一。

（2）从燃煤中粒径大于4mm颗粒所占百分数来看，晋城煤矸石电厂循环流化床锅炉燃煤占55.39%，潞安集团五阳热电厂循环流化床锅炉燃煤占22.51%。大于4mm的煤粒均在燃烧室下部浓相床内燃烧。燃煤中大部分热量在燃烧室下部释放出来。而两台锅炉燃烧室下部均为绝热燃烧室，没有受热面。这就是晋城煤矸石电厂循环流化床锅炉燃烧室下部温度高带不上75t/h蒸发量的原因之二。

（3）从两个电厂锅炉燃煤平均粒径来看，A电厂循环流化床锅炉的为2.53mm，晋城煤矸石电厂循环流化床锅炉的为4.71mm。潞安集团五阳热电厂锅炉燃煤平均粒径在循环流化床锅炉的要求范围之内（2.5～4.0mm）。而晋城煤矸石电厂锅炉燃煤平均粒径达4.71mm，超过了循环流化床锅炉对燃煤平均粒径的要求范围，正好处在带埋管循环流化床锅炉对燃煤平均粒径的范围之内（4.5～5.5mm）。如果要使晋城煤矸石电厂锅炉达到75t/h蒸发量，解决方案有两个：一是改造燃煤破碎和筛分系统，确保燃煤平均粒径在3.0mm左右；二是在循环流化床锅炉燃烧室下部加埋管受热面。

［1］张清涛.燃煤粒径对循环流化床锅炉（CFB）运行的影响［J］.能源研究与管理，2010，01：32-34.

［2］刘柏谦，苏伟强，洪慧，王立刚.流化床床料与燃煤颗粒的形貌分析［J］.热能动力工程，2007，01：46-51+109-110.

［3］张继臻，徐开峰，刘强，陈建利.燃煤循环流化床锅炉燃烧控制及传热分析［J］.化肥工业，2007，04：12-19+23.

［4］赵翔宇，黄叶，黄煜镔.流化床燃煤技术特点及其灰渣特性［J］.中国西部科技，2011，02：12-14.

［5］程新华，张庆国.浅析燃煤颗粒特性对循环流化床锅炉的影响［J］.山东电力技术，2002，04：24-26.