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济宁锅炉分析燃煤粒度对锅炉效率的影响
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济宁锅炉技术通过查阅锅炉专业书籍,简要介绍了煤的种类和燃煤粒度的关系,即燃煤挥发分高,入炉燃煤小粒度份额可相应减少;锅炉不同燃料、不同类型锅炉对燃煤粒度的要求,即...

  济宁锅炉技术通过查阅锅炉专业书籍,简要介绍了煤的种类和燃煤粒度的关系,即燃煤挥发分高,入炉燃煤小粒度份额可相应减少;锅炉不同燃料、不同类型锅炉对燃煤粒度的要求,即高循环倍率的循环流化床锅炉对入炉煤的粒径要求比较细。低循环倍率的循环流化床锅炉对入炉煤的粒径要求比较粗。链条锅炉因属于固定床层状燃烧方式,要求入炉煤的粒径应成块分布,粒径小于 3 mm 的份额小于 30%以及燃煤粒度对锅炉运行的影响。并结合我厂锅炉的实际情况——流化床锅炉分离器结焦、床层越烧越低,运行中不放料、飞灰含碳量偏高,链条锅炉炉渣含碳量偏高,热效率偏低问题。通过理论联系实际,分析出问题产生的主要原因是燃煤质量发生较大偏差,且燃煤粒度太细,不符合锅炉完全燃烧的要求。为此,车间通过将输煤系统 1#概率筛网孔由 30 mm×30 mm 扩大到 40 mm×40 mm,1#碎煤机筛板直径由 30 mm 扩大到 40 mm,将 2#概率筛网孔由 10 mm×10 mm 扩大到 20 mm×20 mm,1#碎煤机筛板直径由 10 mm 扩大到 20 mm,并通过加大车间小指标考核力度,控制燃煤湿度的方法满足煤的完全燃烧要求,同时通过控制燃料粒度来解决生产问题,并提高锅炉热效率的,最后对车间通过控制燃煤粒度所带来的经济效益进行分析。

欧美国家考虑挥发分对煤粒度分布的影响,按式(1)制备入炉煤粒度。 
Vdaf+A=85%~90%               (1)式中,Vdaf 为煤的干燥无灰基挥发分,%;A为入炉煤中粒度小等于 1 mm 煤粒度的份额,%。 
从式(1)可以看出,对于干燥无灰基挥发分高的煤,小等于 1 mm 粒度的份额可以小些;相反,可以大些。 
我国考虑挥发分对煤粒度分布的影响,按式(2)制备入炉煤粒度。 
Vdaf+A=60%~75%         (2)由此可知,我国入炉煤的粒度比欧美国家的要小,而且挥发分越高,燃料粒度小等于 1 mm 的份额应越少些,既要求大于 1 mm 的粒度多些。 
1 锅炉炉型对燃煤粒度的要求 
不同的炉型对煤的粒度分布的要求是不同的。高循环倍率的循环流化床锅炉对入炉煤的粒径要求比较细。低循环倍率的循环流化床锅炉对入炉煤的粒径要求比较粗。带埋管的中小型循环流化床锅炉与全膜式水冷壁循环流化床锅炉对燃煤粒度分布要求也是不同的。

带埋管的中小型循环流化床锅炉燃煤平均直径可大些,全膜式水冷壁循环流化床锅炉入炉煤平均直径可小些。埋管循环流化床锅炉,济宁锅炉了解到因为燃烧室下部布置有较多的埋管受热面,允许吸收较多的热,

燃烧室下部的煤燃烧份额和释热份额可大些。煤粒较粗,在燃烧室下部的燃烧份额和释热份额较大,刚好适应了埋管循环流化床锅炉燃烧室下部吸热多的要求,维持燃烧室下部温度为 850~
950℃,便可稳定运行。 
链条锅炉因属于固定床层状燃烧方式,要求入炉煤的粒径应成块分布,粒径小于 3 mm 的份额小于 30%,最大粒径可达到 30 mm,而且燃煤分布为中间多、两头少时为合理配置。 
2 燃煤粒径变化对锅炉运行的影响 
2.1 燃煤平均粒径对锅炉蒸发量的影响 
(1) 流化床锅炉 
燃煤平均粒径太大,在设计流化速度下,吹出密相床的细颗粒就少。大量的粗颗粒在密相床内燃烧,释放大量的热量。由于燃烧室下部受热面的布置是一定的,不能吸收过多的热量,造成床下部温度升高,

如果床下温度超过 1050℃,继续加煤,床下温度将继续上升,发生床料高温结渣。 

燃煤平均粒径太小,在设计流化速度下,吹出密相床的细颗粒就多,其后果:一是造成分离器负担加重,容易造成返料器结焦而影响飞灰的二次燃烧;二是容易造成底料层减薄,出现床层不稳定现象;

三是大量的细颗粒在稀相区内燃烧,释放大量的热量,由于燃烧室上部受热面的布置是一定的,不能吸收过多的热量,造成燃烧室上部温度升高,如果燃烧室上部温度超过 1050℃,继续加煤,床上
•408• 化     工     进     展                          2009 年第 28 卷   
温度将继续上升,发生炉膛出口高温结渣。 
(2) 链条锅炉 
链条锅炉属于层状燃烧,燃煤平均粒径太大,造成粒度大的煤很难与空气充分混合达到完全燃烧,致使机械不完全燃烧热损失增大。 
链条锅炉属于固定床层状燃烧,燃煤平均粒径太小,机械送风困难,固定火床容易出现偏火、断口现象,由于得不到充分的氧气供应,致使化学不完全燃烧热损失增大。 
2.2 燃煤粒径对锅炉受热面的影响 
燃煤粒径达不到循环流化床锅炉设计要求,颗粒太粗,必然导致流化床锅炉粒子循环量小,蒸发量达不到设计值,燃烧室下部温度偏高,上部温度偏低。为了解决这一问题,作为运行手段之一,

常采用加大风量运行,使较大粒子能带到燃烧室上部燃烧,提高燃烧室上部温度,降低燃烧室下部温度,防止结渣,改善煤粒燃尽效果,提高蒸发量。而受热面的磨损量与气流速度的 3 次方成正比,

大量风运行的结果,急剧加速了对锅炉受热面的磨损,造成设备运行、检修费用的增高。 
2.3 燃煤粒径对锅炉燃烧效率的影响 
锅炉燃烧热损失中较大的一项是固体机械不完全燃烧热损失。对于流化床锅炉,一般床底渣的含碳量小于 2%。但是,对于由于锅炉的高度有限,细颗粒煤在燃烧室内的停留时间小于它的燃尽所需时间,

从而导致飞灰含碳量大,造成飞灰含碳不完全燃烧损失大,锅炉热效率低。对于链条锅炉,粒度大,造成机械不完全损失大,粒度细,造成化学不完全损失大,从而导致锅炉热效率降低。 
3 燃料湿度对燃料粒度的影响 
燃料粒度的大小直接决定了燃煤的价格,一般块煤成本高,面煤成本低。在供应商供煤粒度一定的情况下,控制燃煤湿度可以很好地调节燃煤粒度对运行锅炉的影响。这是因为燃煤湿度合适,一可以使面煤抱团形成小颗粒而增加燃煤粒度,降低炉
渣含碳量,减少机械不完全燃烧损失;二可以减少飞灰损失,减少飞灰损失量,降低飞灰含碳量。 
4 化工四厂锅炉情况 
化工四厂热电车间有 4 台 35 t 中压锅炉,其中两台 JG35-3.82/450-M 江西锅炉厂生产的循环流化床锅炉,两台 HG35-3.82/450-M 杭州锅炉厂生产的链条锅炉。我厂流化床锅炉属于低循环倍率锅炉,原设计煤种为无烟煤(1996 年后改为纯烧烟煤),

链条锅炉原设计煤种为烟煤。
4.1 流化床锅炉不放料问题 
今年燃煤的热破碎性能特别高,燃煤进入锅炉内因温度高很容易破碎成小颗粒,这些小的颗粒被烟气携带到过热器和尾部烟道,造成了锅炉火床料层的自然下降,床层不能控制,

不仅负荷难以保证而且鼓风风道经常因共振而开焊,严重影响了锅炉的稳定运行。 
4.2 炉渣含碳量、飞灰含碳量高,热效率低问题 
我厂锅炉在实际运行中,链条锅炉平均含碳量偏高,高达 20%以上,流化床锅炉飞灰含碳量高达
40%以上,致使锅炉热效率偏低。 
4.3 流化床锅炉烟气分离器结焦问题 

2009 年我厂燃煤主要来自内蒙神华,其质量表现在挥发分较高,灰熔点较低(小于 1250℃),进入锅炉内极易燃烧,同时造成锅炉受热面结焦。尤其是流化床锅炉,由于是燃煤在炉内沸腾燃烧,

分离器结焦表现更为突出,而且许多分离器单元由于结焦超温而损坏,炉内分离器单元倒塌,严重地影响了锅炉的稳定运行。 

4.4 存在问题分析 
针对存在的流化床锅炉不放料、飞灰含碳量偏高以及链条锅炉炉渣含碳量偏高的问题,结合上文中的阐述,可以分析出主要原因是我厂燃煤中挥发分较高(达到 30%超过原设计的 20%),由文中挥发分与粒度之间的关系可知,实际运行煤种的挥发
分增高了,因此燃煤粒度可适当提高。由于实际燃煤粒度太细,造成流化床锅炉飞灰量增加,从而引起飞灰含碳量升高,链条锅炉由于燃煤粒度太细,造成送风困难,燃煤得不到充分的氧气,从而引起炉渣含碳量偏高。为此,2009 年热电车间做了如下工作。 
(1)控制燃煤湿度  
流化床锅炉和链条锅炉有着不同的湿度要求。一般运行中链条锅炉湿度控制在 8%~12%为宜,稍微再湿点对锅炉不会造成较大的影响;而流化床锅炉湿度应略低些,因为如果湿度大了,不但会造成
煤斗堵煤使拨煤困难,同时由于燃煤湿度大,水分蒸发会吸收炉膛热量,降低炉膛温度对燃烧不利。具体方法如下。 
①2008 年 5 月车间在原有小指标考核的基础上,增加了原煤湿度的考核内容,制定原煤湿度分析化验方法,规定原煤取样地点,明确湿度控制范围及奖惩措施,并在职工队伍中加强思想沟通。 
②在煤场恢复喷淋管线,增加喷头数量,并改为定向喷头,避免水浇到铁路和煤场柱子上,增加了喷淋水的均匀性。同时,充分利用东西两侧的煤场,分别安装了多个定向喷头,每班早班喷湿一侧煤场,使用另一侧煤场上煤,来回轮换,保证效果。 
③采用了北京洋鑫利喷雾科技有限公司的喷嘴技术,分别在 3#皮带落煤斗处和 4#皮带处安装了喷嘴,确保了煤的水分达标。 
(2)控制燃煤粒度 
链条锅炉粒度要求,最大粒度小于 40 mm,小于 3 mm 的不超过 30%,小于 6 mm 的不超过 50%,流化床锅炉粒度要求,最大粒度小于 10 mm。运行中如果燃煤粒度很细,将会造成送风困难,

风小造成燃烧不完全,风大直接导致细煤粒被引风带走,造成飞灰总量的增加,当然飞灰含碳量就会很高。控制燃煤粒度,