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    在一個正常運行的循環(huán)流化床鍋爐中，不同尺寸的顆粒成一定的分布。粗顆粒趨向集中在密相區(qū)，細顆粒作為飛灰被氣流曳帶離開分離裝置，經過尾部受熱面離開鍋爐，中間尺寸的顆粒成為循環(huán)的主體。燃煤顆粒級配是指在允許的粒徑范圍內，不同等級的粒徑的配比。燃煤顆粒粒徑與級配的正確確定，對CFB鍋爐的正常運行有著非常重大的意義。

    燃煤的粒徑范圍及級配是根據不同的爐型和不同的煤種而確定的。中國華電集團石家莊熱電廠四臺循環(huán)流化床鍋爐系東鍋制造，自2003年5月正式投產以來，至今已經一年有余，在國內創(chuàng)造了數項ＣＦＢ鍋爐的最佳運行紀錄。鍋爐蒸發(fā)量為410t/h,主汽壓力9.81MPa，主汽溫度540℃，給水溫度 225℃，汽包壓力11.08 MPa，床溫896℃，給煤量46.93 t/h，石灰石量4.8 t/h，總空氣量361000Nm3/h。設計煤種為山西晉中貧煤, 設計與校核煤種的主要數據為:收到基碳63.11%/56.15%,收到基灰份23.1%/29.4%,收到基低位發(fā)熱量24200 /21130( KJ/Kg)哈式可磨系數為66/53.3。入爐煤的顆粒度為0~8mm，鍋爐廠沒有對燃料顆粒級配做出明確的規(guī)定。目前流化床鍋爐燃煤一般要經過一級破碎和二級破碎，化學車間提供的粒徑報告分為9個不同的粒徑比例，其報告單見表一。

單位:　mm
 

    燃煤粒徑與級配的認識過程和煤粒的燃燒

    燃煤粒徑與級配的認識過程。經過了不同的發(fā)展道路后，國內外對流化床鍋爐燃煤粒徑與級配基本上達成了共識。國外經歷了由細變粗的認識過程。魯奇公司對入爐煤粒徑要求從０．９ｍｍ增大到了６ｍｍ；國內則經歷了由粗變細的認識過程。我國早期流化床鍋爐采用了簡單的機械破碎設備，入爐煤的粒徑要求在０～２５ｍｍ，導致磨損嚴重和出力不足等問題�，F(xiàn)在國內對入爐煤一般要求在０～８ｍｍ以內。歐州大型流化床鍋爐的燃煤顆粒級配大體為：0.1ｍｍ以下份額<10%;1.0ｍｍ以下份額<60%；4.0ｍｍ以下份額<95%；10ｍｍ以上份額0。目前，國內外采用煤顆粒的制備公式為：

    Vdaf+A=（85～90）%

    公式中Vdaf??燃煤干燥無灰基揮發(fā)分，%；

    A??入爐煤顆粒中<1mm的份額，%。

    流化床煤粒的燃燒。流化床燃燒具有低溫循環(huán)燃燒的特點。由于循環(huán)燃燒的特點,使其同煤粉爐相比燃燒時間較長。煤粉爐的燃燒時間一般為 3～5秒，而流化床鍋爐隨著循環(huán)倍率的不同而有所區(qū)別，大都是煤粉爐的數十倍。流化床的循環(huán)燃燒主要有內循環(huán)和外循環(huán)，較粗的粒子在爐內循環(huán)，細顆粒經過旋風分離器捕集后返回爐內燃燒，極細的燃料顆粒由煙氣攜帶進入尾部煙道排出。由于這一部分燃料粒子相對燃燒時間短，同煤粉爐的燃燒溫度相比，燃燒溫度又大大降低。所以，這些不參與燃燒循環(huán)的細顆粒構成了流化床鍋爐不完全燃燒的主要部分。入爐煤的燃燒一般要經過干燥加熱、揮發(fā)份的析出和燃燒、膨脹和一級破碎、焦炭燃燒和二級破碎、磨損等四個過程。其中磨損過程特指較大的顆粒與其他顆粒在機械作用下產生細顆粒的過程。因此，不參與燃燒循環(huán)的細顆粒應由入爐煤中原始細顆粒和燃燒磨損產生的細顆粒兩部分組成，不僅與入爐前的燃料破碎有關，同時與燃料的可磨性系數、燃燒調整也緊密相連。

    對單位重量的燃料而言,粒徑的減小會縮短揮發(fā)份的完全析出時間和碳粒的完全燃燒時間,可燃物的損失就會減小,因此,適當的減小粒徑和控制粒徑分布,對于提高燃燒效率是一項有效措施。

數據的采集和分析方案的確定

    通過對四臺流化床鍋爐480份煤質分析和鍋爐飛灰可燃物報告單的統(tǒng)計，從中找出低位發(fā)熱量、灰份和顆粒級配變化對飛灰可燃物的影響。

    低位發(fā)熱量變化時相對應飛灰可燃物變化情況調查。隨機抽取三次調查,每次數值為12個,發(fā)現(xiàn)鍋爐飛灰可燃物與燃料低位發(fā)熱量聯(lián)動關系不明顯。下表為2004年4月6\7\8\9日低位發(fā)熱量與#23爐飛灰可燃物變化情況。

    對灰份變化時飛灰可燃物情況的調查。采用如上辦法，隨機抽取三次數據進行比較，灰份對鍋爐飛灰影響不明顯，任選四日燃料灰份和當日四臺鍋爐平均飛灰可燃物的比較圖如下：

    顆粒級配變化時飛灰可燃物情況。從理論上分析,造成飛灰可燃物升高的主要原因是旋風分離器捕集不到的且沒有經過循環(huán)燃燒的燃煤粒子。因此，首先對燃料中最小的細顆粒與鍋爐飛灰的對應關系進行討論。重點分析其在哪個比例區(qū)間對飛灰的影響較明顯。通過數據和圖例的比較，發(fā)現(xiàn)0.125- 0.45mm顆粒的變化同飛灰可燃物的變化關系比較明顯，0-0.45mm范圍所占總份額低于20%會導致飛灰可燃物升高,在30%到50%之間變化對飛灰可燃物影響不大,其對飛灰可燃物的影響隨燃燒工況的不同而改變。

    考慮到各臺鍋爐燃燒調整對數據分析的干擾,選取了四臺鍋爐飛灰可燃物變化趨勢相同,且又同時起伏的變化區(qū)間,分析四臺鍋爐飛灰可燃物的變化趨勢的原因。下表選取了2004年7月19日至20日四個班次飛灰及燃料粒徑的分析報告。

   由此可見,平均粒徑對鍋爐飛灰的影響參考價值很小, 0.45mm以下燃煤粒徑影響飛灰可燃物的作用比較明顯,其份額應控制在30%-50%之間。對于大型高循環(huán)倍率的循環(huán)流化床鍋爐來講,燃料的平均粒徑變化會導致飛灰可燃物的變化,但不是線性關系。過去認為流化床鍋爐燃燒穩(wěn)定，燃燒調整相對有限的觀點是錯誤的。同煤粉爐相比，流化床鍋爐的燃燒調整更加復雜,同時也具有更大的現(xiàn)實意義。

    結論

    燃煤的合理級配是影響流化床鍋爐飛灰可燃物的主要因素之一，平均燃料粒徑的參照作用較小，0.45mm以下的燃料配比對鍋爐飛灰可燃物有較為明顯的影響。

    循環(huán)流化床鍋爐中小于0.45mm的燃煤比例應控制在30-50%的范圍內。

    燃料灰份和低位發(fā)熱量的變化對煤粉爐的燃燒效率影響明顯，但流化床鍋爐的飛灰可燃物高低基本不受其影響。