煤的粒度对75t/h循环流化床锅炉安全运行的影响

吴永昌

摘 要：循环流化床锅炉燃烧效率高、燃料适应性广等优越性已得到充分体现，但运行中也暴露出许多问题。重点分析煤的粒度对锅炉安全、经济运行的影响，并提出了相应的对策。

关键词：循环流化床；流化燃烧；颗粒度

一、煤的粒度对循环流化床锅炉的影响

循环流化床锅炉按照传统理论，时间、温度和湍流度是组织良好燃烧过程的关键。在燃烧温度下，良好的内循环和外循环为燃烧颗粒提供了在高温下足够长的停留时间，循环流化床内强烈的气固混合为良好的燃烧提供了足够的湍流度。

此锅炉的燃烧特点是宽筛分的煤粒在适当的气流作用下，在床中边翻腾运动边燃烧，（沸腾燃烧），不同于煤粉锅炉、层燃锅炉的燃烧方式。实践证明，入炉煤的颗粒度对循环流化床锅炉的点火启动、运行控制、燃烧效率、风帽及水冷壁受热面等部件的运行均有很大影响。

1煤燃烧的各个阶段

（1）干燥和加热。当煤粒被送入流化床后立即被大量不可燃床料包围，并被加热至床温。影响加热速率因素之一，即为煤的粒度。

（2）挥发分析出和燃烧。挥发分析出过程是指煤分解并产生大量气态物质的过程。

（3）膨胀和一次破碎，焦炭燃烧和二次破碎、磨损。

2 点火启动

循环流化床锅炉的点火过程是指通过某种方式将燃烧室内的床料加热到一定温度，并送风使床料处于流化状态，待锅炉床料加热至450～500℃时，即可开始向燃烧室中添加少量煤并减少喷油量，当床温升至700℃时，即可关闭油枪正常给煤运行。从锅炉点火、加煤到正常燃烧是一个动态过程，这一过程的成败与流化床底料静止高度、煤的发热量、煤的粒度及配风等诸多因素有关。

从颗粒度来看，底料中要有足够的细煤粉作为启动前低温阶段的着火物料和底料温升的热源，细煤粉燃烧要求小风量，既保证点火时床料流化良好，又使煤粉本身及所发生热量不被风带走过多。另外，细煤粉受热后温升快，对着火有利，可相应缩短加热到着火温度的时间，同时也减少了热风损失。控制好点火床底料（底料静止高度为350～450 mm较为合适），及入炉煤的粒度，可大大减少点火启动用燃料，节约能源。

3 锅炉运行及燃烧效率

循环流化床锅炉运行时的基本要求是床料流化正常，床温维持稳定。为此，要保证入炉煤的颗粒度及适当的筛分比例。运行中如有大煤块大量进入流化床，会在床体中沉积形成死滞区，破坏正常的流化状态，使炉内温度场分布不均匀，造成结焦而被迫停炉。如细小颗粒份额过大，会影响分离器效率，大部分细小颗粒随着烟气进入布袋除尘器而使回灰减少、床温升高而带不上负荷，造成锅炉效率下降。循环流化床锅炉的安全运行要求有良好的燃烧破碎、筛分系统，以保证进入流化床的煤粒在要求的颗粒度范围内（一般要求颗粒度为0～13 mm）。否则运行时若为减少粒度小煤粒飞逸而减小风量，就会影响粒度大煤粒的流化；若为确保粒度大煤粒流化良好而加大流化风量，则小粒度煤粒飞逸又会增多，增加锅炉排烟损失。

4 受热面设备的磨损

循环流化床锅炉最为突出的问题是受热面磨损。包括布风装置磨损（风帽磨损、炉膛内热电偶磨损）；锅炉水冷壁管磨损（锅炉下部敷设卫燃带和水冷壁管过渡区域）；不规则管壁磨损（如穿墙管、弯管）；凸出或凹陷的部位磨损（如焊缝等）；屏式过热器磨损；烟道内受热面磨损（过热器、省煤器、空预器管壁的磨损）。

床温恒定时，床料平均粒径增加床料流化所需最小流化风量也增加，在一定风压下床料阻力也增大，致使流化状态向不良方向移动，加速布风板上风帽磨损；飞灰损失随着最小流化风量增加而增加，水冷受热面磨损随着风速的增大而成倍增大，进而导致锅炉泄漏，运行周期缩短。

二、实例分析

我公司目前运行的3台75 t/h循环流化床锅炉为低倍率循环流化床锅炉。锅炉对煤粒度的要求：平均粒径为0～10 mm，最大粒径为13 mm，粒径低于3 mm占60%以上。投运初期，锅炉冷渣器进渣管喉部堵灰、排渣管堵灰、床面结焦时有发生。停炉检查发现堵灰部位及床面有大量直径约为30 mm的矸石块，有的甚至达到40mm。分析原因主要是输煤除铁器、筛煤机、碎煤机出现故障使大量粒度不等的原煤及部分铁器进入炉膛，造成部分铁器沉积床面，给煤粒度又过大，床面局部流化不良，由点及面，恶性循环造成床面结焦。通过2007～2008年锅炉停炉原因分析对比，2007年停炉11次，因风帽损坏、排渣管堵渣、床面结焦影响锅炉运行停炉2次，占停炉次数的18.2%；2007年停炉8次，因风帽损坏、排渣管堵渣、床面结焦影响锅炉运行停炉1次，占停炉次数的12.5%。与2007年相比下降6个百分点。我公司先后对燃料输煤除铁器、筛分系统、碎煤系统采取改造措施，改造后以电厂2号炉为例自2008年11月1日点火启动到2009年3月30日满负荷运行150天供暖期结束，运行周期由90天提升至150天以上。

三、結束语

循环流化床锅炉煤种适应性广，但对燃料颗粒度要求也很严格。应加强对燃料输煤除铁器、筛分系统、碎煤系统的运行维护，保证供给锅炉符合设计要求的燃煤，严格控制煤粒度（平均粒径为0～10 mm），保障安全生产，提高经济效益。

参考文献

[1]岑可法等.循环流化床锅炉设计及运行[M].北京：科学出版社，1998.

[2]中国电力企业联合会科技服务中心.全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网技术交流资料汇编[M].2003.