煤的粒度對75t/h循環流化床鍋爐安全運行的影響

吳永昌

摘 要：循環流化床鍋爐燃燒效率高、燃料適應性廣等優越性已得到充分體現，但運行中也暴露出許多問題。重點分析煤的粒度對鍋爐安全、經濟運行的影響，并提出了相應的對策。

關鍵詞：循環流化床；流化燃燒；顆粒度

一、煤的粒度對循環流化床鍋爐的影響

循環流化床鍋爐按照傳統理論，時間、溫度和湍流度是組織良好燃燒過程的關鍵。在燃燒溫度下，良好的內循環和外循環為燃燒顆粒提供了在高溫下足夠長的停留時間，循環流化床內強烈的氣固混合為良好的燃燒提供了足夠的湍流度。

此鍋爐的燃燒特點是寬篩分的煤粒在適當的氣流作用下，在床中邊翻騰運動邊燃燒，（沸騰燃燒），不同于煤粉鍋爐、層燃鍋爐的燃燒方式。實踐證明，入爐煤的顆粒度對循環流化床鍋爐的點火啟動、運行控制、燃燒效率、風帽及水冷壁受熱面等部件的運行均有很大影響。

1煤燃燒的各個階段

（1）干燥和加熱。當煤粒被送入流化床后立即被大量不可燃床料包圍，并被加熱至床溫。影響加熱速率因素之一，即為煤的粒度。

（2）揮發分析出和燃燒。揮發分析出過程是指煤分解并產生大量氣態物質的過程。

（3）膨脹和一次破碎，焦炭燃燒和二次破碎、磨損。

2 點火啟動

循環流化床鍋爐的點火過程是指通過某種方式將燃燒室內的床料加熱到一定溫度，并送風使床料處于流化狀態，待鍋爐床料加熱至450～500℃時，即可開始向燃燒室中添加少量煤并減少噴油量，當床溫升至700℃時，即可關閉油槍正常給煤運行。從鍋爐點火、加煤到正常燃燒是一個動態過程，這一過程的成敗與流化床底料靜止高度、煤的發熱量、煤的粒度及配風等諸多因素有關。

從顆粒度來看，底料中要有足夠的細煤粉作為啟動前低溫階段的著火物料和底料溫升的熱源，細煤粉燃燒要求小風量，既保證點火時床料流化良好，又使煤粉本身及所發生熱量不被風帶走過多。另外，細煤粉受熱后溫升快，對著火有利，可相應縮短加熱到著火溫度的時間，同時也減少了熱風損失。控制好點火床底料（底料靜止高度為350～450 mm較為合適），及入爐煤的粒度，可大大減少點火啟動用燃料，節約能源。

3 鍋爐運行及燃燒效率

循環流化床鍋爐運行時的基本要求是床料流化正常，床溫維持穩定。為此，要保證入爐煤的顆粒度及適當的篩分比例。運行中如有大煤塊大量進入流化床，會在床體中沉積形成死滯區，破壞正常的流化狀態，使爐內溫度場分布不均勻，造成結焦而被迫停爐。如細小顆粒份額過大，會影響分離器效率，大部分細小顆粒隨著煙氣進入布袋除塵器而使回灰減少、床溫升高而帶不上負荷，造成鍋爐效率下降。循環流化床鍋爐的安全運行要求有良好的燃燒破碎、篩分系統，以保證進入流化床的煤粒在要求的顆粒度范圍內（一般要求顆粒度為0～13 mm）。否則運行時若為減少粒度小煤粒飛逸而減小風量，就會影響粒度大煤粒的流化；若為確保粒度大煤粒流化良好而加大流化風量，則小粒度煤粒飛逸又會增多，增加鍋爐排煙損失。

4 受熱面設備的磨損

循環流化床鍋爐最為突出的問題是受熱面磨損。包括布風裝置磨損（風帽磨損、爐膛內熱電偶磨損）；鍋爐水冷壁管磨損（鍋爐下部敷設衛燃帶和水冷壁管過渡區域）；不規則管壁磨損（如穿墻管、彎管）；凸出或凹陷的部位磨損（如焊縫等）；屏式過熱器磨損；煙道內受熱面磨損（過熱器、省煤器、空預器管壁的磨損）。

床溫恒定時，床料平均粒徑增加床料流化所需最小流化風量也增加，在一定風壓下床料阻力也增大，致使流化狀態向不良方向移動，加速布風板上風帽磨損；飛灰損失隨著最小流化風量增加而增加，水冷受熱面磨損隨著風速的增大而成倍增大，進而導致鍋爐泄漏，運行周期縮短。

二、實例分析

我公司目前運行的3臺75 t/h循環流化床鍋爐為低倍率循環流化床鍋爐。鍋爐對煤粒度的要求：平均粒徑為0～10 mm，最大粒徑為13 mm，粒徑低于3 mm占60%以上。投運初期，鍋爐冷渣器進渣管喉部堵灰、排渣管堵灰、床面結焦時有發生。停爐檢查發現堵灰部位及床面有大量直徑約為30 mm的矸石塊，有的甚至達到40mm。分析原因主要是輸煤除鐵器、篩煤機、碎煤機出現故障使大量粒度不等的原煤及部分鐵器進入爐膛，造成部分鐵器沉積床面，給煤粒度又過大，床面局部流化不良，由點及面，惡性循環造成床面結焦。通過2007～2008年鍋爐停爐原因分析對比，2007年停爐11次，因風帽損壞、排渣管堵渣、床面結焦影響鍋爐運行停爐2次，占停爐次數的18.2%；2007年停爐8次，因風帽損壞、排渣管堵渣、床面結焦影響鍋爐運行停爐1次，占停爐次數的12.5%。與2007年相比下降6個百分點。我公司先后對燃料輸煤除鐵器、篩分系統、碎煤系統采取改造措施，改造后以電廠2號爐為例自2008年11月1日點火啟動到2009年3月30日滿負荷運行150天供暖期結束，運行周期由90天提升至150天以上。

三、結束語

循環流化床鍋爐煤種適應性廣，但對燃料顆粒度要求也很嚴格。應加強對燃料輸煤除鐵器、篩分系統、碎煤系統的運行維護，保證供給鍋爐符合設計要求的燃煤，嚴格控制煤粒度（平均粒徑為0～10 mm），保障安全生產，提高經濟效益。

參考文獻

[1]岑可法等.循環流化床鍋爐設計及運行[M].北京：科學出版社，1998.

[2]中國電力企業聯合會科技服務中心.全國電力行業CFB機組技術交流服務協作網技術交流資料匯編[M].2003.