确保循环流化床锅炉燃烧工况的煤质选择
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摘要：文章通过对漳州市某公司循环流化床锅炉在2011年连续运行工况较佳时期入炉煤质的统计分析，选择出比较适合该炉型燃烧的煤质，具有一定的实践指导意义。
中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1006—8937（2012）23—0121—03
本文通过对漳州市某公司于2010年9月份安装投产的循环流化床锅炉运行工况较差的入炉煤质和运行工况稳定、较佳的入炉煤质进行统计比较分析，结合循环流化床锅炉的机理、特性，据此提出比较适合该炉型燃烧的煤质选择依据，具有一定的实践指导意义。
1 循环流化床锅炉工作机理
燃料由给煤口进入炉内，而助燃的一次风由炉床底部送入，二次风由二次风口送入。燃料在炉内呈流化状态燃烧，燃烧产物——烟气携带一部分固体颗粒离开炉膛进入物料分离器。物料分离器将固体颗粒分离出来，返送到炉内再燃烧，烟气排出进入烟道。如此反复循环，形成循环流化床锅炉。
2 循环流化床锅炉的工作特性
循环流化床锅炉与任何其他形式的锅炉相比，其突出的优点是对煤种的适应性强，但这并不意味着某一台循环床锅炉能燃用任何煤种。只有当煤种变化后，还能建立正常的物料平衡和热平衡，即煤质特性、循环物料的浓度和粒度分布、烟气流速、旋风分离器的分离效率、床温、床压等都还在匹配的范围内，锅炉各项蒸汽参数能通过现有的调节手段来调节，并保证锅炉各个受热面不超温、不结渣，同时锅炉所有辅助设备如：煤的破碎和输送、锅炉所有风机的容量、锅炉除灰、出渣设备等都能安全稳定运行，才能说该锅炉对变动的煤种是适应的。对于一台已经布置制造好的循环床锅炉，当煤种的变化范围较宽时，其经济性和锅炉的出力等均会受到不同程度的影响，甚至不能安全稳定运行。
3 设备及运行概况
3.1 设备主要技术参数
型号：SHX15—1.25—W；额定蒸发量15 t/h；额定工作压力1.25 MPa。
设计燃料：无烟煤；燃料粒度：无烟煤0～13 mm；设计热效率η=84%。
3.2 锅炉运行概况
该炉自投产开始至2011年6月，锅炉运行状况始终不理想。具体体现在以下几个方面：运行周期时间短；负荷调整困难，停炉压火频繁，压火起火的过程结焦次数多。锅炉运行在糖化煮沸时间段内，蒸汽用量在13 t/h左右，没有煮沸的时间内蒸汽用量在4.5 t/h左右，日小时平均负荷均在10 t/h左右，锅炉连续稳定运行时间小于6小时，每天压火起火次数最多达到各6次，结焦4次。
针对该炉运行状况，应使用单位要求，由笔者牵头组织相关人员，多次进厂对导致该炉运行状况的原因进行调查分析，并类比其它使用单位同制造厂家、同型号锅炉的运行情况，发现在锅炉本体自然状况没有变化的条件下，有时炉内燃烧状况较好，而有时较差，其中最重要的因素就是入炉煤质的变化。
4 煤质统计数据
表1所列的数据为循环流化床锅炉燃烧工况不稳定的时间段（2011年1月～2011年6月）的入炉煤有关参数， 该时间段的灰份数值变化在17.55%～53.60%之间，波动太大，直接影响锅炉的出渣量、煤灰量，这两者重点影响锅炉稳定运行参素。
表2所列的数据为循环流化床锅炉燃烧工况较好时（2011年10月～2012年3月）的入炉煤有关参数，我们关注的重要指标为挥发份、灰份与水份，其中影响结焦的重要因素是灰份，该时间段的灰份数值变化在22.10%～33.60%之间，波动合理，具有代表性。
5 数据分析及煤质选择
5.1 发热量
煤的发热量是一个重要参数指标，煤的发热量低于设计指标，炉内温度水平降低，影响煤粉的着火和燃尽，锅炉热效率下降，当发热量低到一定程度时，将引起燃烧不稳，灭火放炮，以至必须投油助燃。反之，煤的发热量高于设计水平，炉膛温度必然升高，煤灰大多软化，熔融，容易形成结渣。通过对一年多运行情况的统计分析表明发热量在5 200～5 800（kcal/kl）左右较适合，考虑综合因素取上限较合理。根据运行情况看，热值若长时间超过5800（kcal/kl）时，常常使炉膛内温度分布不好，尤其流化温度不易控制，炉内热量不易掌握，易出事故，热值低于5 200（kcal/kl）时，给煤量不得不加大，为保证炉内物料流化及燃烧，配风不易掌握，不利于稳定运行。
5.2 灰 份
随着大量的循环流化床锅炉投入生产运行，循环流化床锅炉的运行特点逐渐为大家所掌握，但由于其固有的一些特点，运行中仍经常出现问题。结焦就是循环流化床锅炉运行中较为常见的故障，其直接原因是床料局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度。易结渣煤种的灰分含量越高，对锅炉运行越不利，就越容易结渣。
为判断不同煤种在燃烧时的结渣性能，目前运行中普遍使用的是测定飞灰的熔融特性。通过对一年多运行情况的统计分析，灰份含量在23%～33%左右合适，考虑综合因素，取下限较合理。灰份过高，尤其超过35%时，则渣量过多、出渣次数增多，使炉膛料层压力变化无常，所显示的料层压力难于判断实际料层的高度，锅炉磨损加大、配风困难、操作控制不稳定、容易结焦等现象。若灰份过低，如低于23%，就易出现炉内煤灰循环量不够，破坏物料平衡现象，也不利于负荷调整。
5.3 粒 度
煤粉粗，火炬拖长，粗粉因惯性作用会直接冲刷受热面。再则，粗煤粉燃烧温度比烟温高许多，熔化比例高，冲墙后容易引起结渣。但是，煤粉太细也会带来问题，一是电耗高，制粉出力受到影响，二是炉膛出口烟温升高，易引起结渣。通过对一年多运行情况的统计分析认为：基本要求0～13mm，0～10 mm颗粒占60%，0～13 mm颗粒占75%左右即可满足要求。过份强调细颗粒，就会增加煤灰量和返料量，也没有必要，且1mm以下如超过65%左右时，反而破坏物料平衡，造成燃烧失控；颗粒过大，也不利于炉内煤灰返料循环、物料平衡及热量平衡失控，出现床温过高，上部温度过低现象，产生结焦现象。
5.4 含碳量
含碳量直接影响燃煤产汽量，一般来说含量越高产汽量相对越高，但是过高或过低都不利于稳定运行；通过对一年多运行情况的统计分析认为控制在60%～70%之间为宜。
5.5 挥发份
挥发份直接影响燃烧时间、上火的速度及燃尽程度。不同类型的锅炉对挥发分都有具体的要求，设计使用低挥发分煤炭的锅炉，燃用高挥发分的煤炭，其安全性和经济性将受到较大影响。从炉型情况分析，层燃炉，室燃炉炉型对煤炭的挥发分要求更为严格；旋风炉，沸腾炉和循环流化床锅炉对煤种的要求较为宽泛，可选用煤炭的挥发分区间较大，煤种适应性强，特别是近几年新建的循环流化床锅炉，对挥发分要求更为宽松。从上表可知，这个参数较稳定，始终无太大的变化，一般来讲，可取表中所列数值左右，即：可燃基挥发份4.0%～5.5%左右即可。
5.6 水 分
水分既是数量指标又是质量指标，煤的水分升高，发热量降低，锅炉排烟温度升高，影响锅炉的燃烧效率。在使用煤粉燃烧的锅炉中，入炉前对煤粉要经过干燥处理，以减少水分对锅炉燃烧带来的影响。
6 结 语
该公司乃至整个漳州地区目前使用循环流化床锅炉数量不多，操作技术方面尚存一定的差距，在具体应用过程中，单纯从理论上学习的较多，力争从实践中摸索出更多的具体经验，逐渐提高我们对循环流化床锅炉的驾驭水平，同时找出较适应的煤种，把好进煤关、贮煤关、配煤关及输煤关，以满足入炉煤质的要求，使循环流化床锅炉能够更好地发挥自身特点，满足良好燃烧工况的运行需求。
参考文献：
[1] 赵旺初.流化床锅炉存在的问题及解决途径[J].电力建设，1998，（4）：27—34.
[2] 刘德昌，吴正舜.煤的颗粒粒径分布对循环流化床锅炉设计和运行的影响[J].中国粉体技术，1999，（4）：31—36.