CFBC锅炉安全、经济运行中三大顽症的治理.docx

CFBC锅炉安全、经济运行中三大顽症的治理.docxCFBC锅炉安全、经济运行中三大顽症的治理
深圳市启皓科技有限公司毛鸿禧
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进入21世纪，我国CFBC锅炉已由中小型锅炉向大中型锅炉转化，100〜150MW级CFBC锅炉 已有数十台投入运行，300MW示范项目也已投产，正在开发600MW机组。从已投入运行的各种容量 的CFBC锅炉的运行情况来看，上世纪90年代存在的许多问题由于各方的努力逐一得到解决，但仍 有一些问题需要进一步努力去完善，其中以煤的制备、炉底渣的排放与冷却以及炉壁和受热面的磨 损等三个方面存在的问题比较突出。据了解,CFBC锅炉运行发生的安全事故量和锅炉检修量约有60% 以上，使锅炉的燃烧效率和脱硫效率降低2%以上都是因为这三个方面存在的问题引起的，故谓其为 影响CFBC锅炉安全经济运行的三大顽症，必须进行治理。
1、煤的制备
煤的制备就是要提供符合CFBC锅炉颗粒度要求的入炉煤。过去由于种种原因，这一问题往往 难于满足或被忽视。从一定的意义上讲，CFBC锅炉运行状况的好坏，取决于入炉煤颗粒度是否能 满足要求。事实上CFBC锅炉运行中发生的安全与经济问题绝大部分与此有关。因此，做好煤的制 备，是保持CFBC锅炉良好运行的基础，应给以足够的重视，并采取相应措施进行治理。
1-1入炉煤的颗粒度对CFBC锅炉安全经济运行的影响
我们知道，决定CFBC锅炉的设计与运行的几个基本参数都与颗粒度有关，而且关系很大。除 此之外，
受热面与炉壁的磨损状况、炉底渣的排放与冷却设备安全运行以及其它许多烟、灰系统的辅助设备 的安全运行都与之不无干系。
入炉煤的颗粒度对流化质量的影响
众多学者用不同的方法和实验研究临界流化速度"码提出各种各样的表达式，建立"形/•与固 体颗粒的粒径、重度、流化介质的比重、动粘度及温度的关系，其中有：
n er 刀 ^ z (Pz ~ P \ ,,、
(1-1)
u„,f = v ( ) , (m/s)
P
式中，dp——颗粒的平均直径，m；
工质的动粘性系数，m7s；
P*——粒子的真实重度，kg/m3；
P 工质的重度，kg/m3o
作出"可与d的关系曲线(见图1-1)。可以看出，随着颗粒 直径的增加，临界流化速度与之成幕函数的关系增加。在颗粒 直径小于1mm时，临界流化速度随着颗粒直径的增加而增加得 特别快；颗粒直径大于2mm时，增幅稍趋平缓。
饱和夹带量G是评价循环流化床循环工况质量好坏的重要 指标，它与颗粒直径的关系示于图1-2。可见，大于2mm的颗 粒很少被夹带出去参与循环。 图1-1颗粒直径对临界流化速度的影响 为了获得需要的循环量物料量，就应增加入炉煤中小于2mm颗粒分额。
图1-3表示临界流化速度和飞出速度与颗粒直径之间的关系。对于给定的床层，进入床层的物 料中最大的粒子可以被流化，便可找到相应的被扬析的粒子大小。所谓扬析是粒子离开流化床层进 入其上部空间的现象。被扬析的粒子不一定被气流带出床层上部空间，能被气流带出床层上部空间
的粒子的现象就是夹带。夹带不但与颗粒直径有关，还与气流速度及工质的密度有关。CFBC锅炉 的循环物料就是夹带的物料。CFBC锅炉炉膛截面设计的气流速度一般只满足2mm以下颗粒的夹 带。
颗粒直径还影响燃烧室压力的分布（图1-4）,颗粒直径小，沿床高的压力分布较平稳、均匀。
图1-4颗粒尺寸对燃烧室 压力分布的影响
图1-5不同粒径飞灰颗粒的含碳量分布
粒役,ym
除此之外，入炉煤的筛分分布特性还影响床料浓度、以及烟气是的粒子浓度等，由此可见，颗 粒直径对流化质量的影响是明显的，特别是对循环物料量的影响很大。
2）入炉煤的颗粒度对燃烧效率与脱硫效率的影响
首先，我们看看煤粒的着火极限。由弗朗克-卡^涅茨提出的着火极限准则数6：
6 =（Q / /（RTs2 ）］• r2 • k0 exp［- E /{RTS）］ （1-2）
式中，Q—反应热效应，J/m3；
4 导热系数，W/ （m • K）；
E—活化能，J/mol；
R—气体常数，8. 31J/ （mol -K）；
Ts一点热源表面温度，K；
r 点热源质点初始半径，m；
Ab——前置乘数，sL
表明着火极限准则数5与颗粒直径（2工）的平方成正比，说明 颗粒直径对燃烧的影响。
事实上，在给定的流化床运行条件下，颗粒度的大小 在一定程度上决定了颗粒在床内的行为，亦即决定了对燃 烧和脱硫效率的影响。
一般说来，小颗粒的反应速度大于大颗粒的反应速 度，更易燃烬（图1-5）,但其在炉内的停留时间却较短（图 1-6） o粒径小，