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    在一個(gè)正常運(yùn)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(xì)顆粒作為飛灰被氣流曳帶離開(kāi)分離裝置，經(jīng)過(guò)尾部受熱面離開(kāi)鍋爐，中間尺寸的顆粒成為循環(huán)的主體。燃煤顆粒級(jí)配是指在允許的粒徑范圍內(nèi)，不同等級(jí)的粒徑的配比。燃煤顆粒粒徑與級(jí)配的正確確定，對(duì)CFB鍋爐的正常運(yùn)行有著非常重大的意義。

    燃煤的粒徑范圍及級(jí)配是根據(jù)不同的爐型和不同的煤種而確定的。中國(guó)華電集團(tuán)石家莊熱電廠四臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐系東鍋制造，自2003年5月正式投產(chǎn)以來(lái)，至今已經(jīng)一年有余，在國(guó)內(nèi)創(chuàng)造了數(shù)項(xiàng)ＣＦＢ鍋爐的最佳運(yùn)行紀(jì)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(shè)計(jì)煤種為山西晉中貧煤, 設(shè)計(jì)與校核煤種的主要數(shù)據(jù)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(shù)為66/53.3。入爐煤的顆粒度為0~8mm，鍋爐廠沒(méi)有對(duì)燃料顆粒級(jí)配做出明確的規(guī)定。目前流化床鍋爐燃煤一般要經(jīng)過(guò)一級(jí)破碎和二級(jí)破碎，化學(xué)車間提供的粒徑報(bào)告分為9個(gè)不同的粒徑比例，其報(bào)告單見(jiàn)表一。

單位:　mm
 

    燃煤粒徑與級(jí)配的認(rèn)識(shí)過(guò)程和煤粒的燃燒

    燃煤粒徑與級(jí)配的認(rèn)識(shí)過(guò)程。經(jīng)過(guò)了不同的發(fā)展道路后，國(guó)內(nèi)外對(duì)流化床鍋爐燃煤粒徑與級(jí)配基本上達(dá)成了共識(shí)。國(guó)外經(jīng)歷了由細(xì)變粗的認(rèn)識(shí)過(guò)程。魯奇公司對(duì)入爐煤粒徑要求從０．９ｍｍ增大到了６ｍｍ；國(guó)內(nèi)則經(jīng)歷了由粗變細(xì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。我國(guó)早期流化床鍋爐采用了簡(jiǎn)單的機(jī)械破碎設(shè)備，入爐煤的粒徑要求在０～２５ｍｍ，導(dǎo)致磨損嚴(yán)重和出力不足等問(wèn)題�，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)對(duì)入爐煤一般要求在０～８ｍｍ以內(nèi)。歐州大型流化床鍋爐的燃煤顆粒級(jí)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(guó)內(nèi)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(wú)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(diǎn)。由于循環(huán)燃燒的特點(diǎn),使其同煤粉爐相比燃燒時(shí)間較長(zhǎng)。煤粉爐的燃燒時(shí)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(shù)十倍。流化床的循環(huán)燃燒主要有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，較粗的粒子在爐內(nèi)循環(huán)，細(xì)顆粒經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器捕集后返回爐內(nèi)燃燒，極細(xì)的燃料顆粒由煙氣攜帶進(jìn)入尾部煙道排出。由于這一部分燃料粒子相對(duì)燃燒時(shí)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(xì)顆粒構(gòu)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(jīng)過(guò)干燥加熱、揮發(fā)份的析出和燃燒、膨脹和一級(jí)破碎、焦炭燃燒和二級(jí)破碎、磨損等四個(gè)過(guò)程。其中磨損過(guò)程特指較大的顆粒與其他顆粒在機(jī)械作用下產(chǎn)生細(xì)顆粒的過(guò)程。因此，不參與燃燒循環(huán)的細(xì)顆粒應(yīng)由入爐煤中原始細(xì)顆粒和燃燒磨損產(chǎn)生的細(xì)顆粒兩部分組成，不僅與入爐前的燃料破碎有關(guān)，同時(shí)與燃料的可磨性系數(shù)、燃燒調(diào)整也緊密相連。

    對(duì)單位重量的燃料而言,粒徑的減小會(huì)縮短揮發(fā)份的完全析出時(shí)間和碳粒的完全燃燒時(shí)間,可燃物的損失就會(huì)減小,因此,適當(dāng)?shù)臏p小粒徑和控制粒徑分布,對(duì)于提高燃燒效率是一項(xiàng)有效措施。

數(shù)據(jù)的采集和分析方案的確定

    通過(guò)對(duì)四臺(tái)流化床鍋爐480份煤質(zhì)分析和鍋爐飛灰可燃物報(bào)告單的統(tǒng)計(jì)，從中找出低位發(fā)熱量、灰份和顆粒級(jí)配變化對(duì)飛灰可燃物的影響。

    低位發(fā)熱量變化時(shí)相對(duì)應(yīng)飛灰可燃物變化情況調(diào)查。隨機(jī)抽取三次調(diào)查,每次數(shù)值為12個(gè),發(fā)現(xiàn)鍋爐飛灰可燃物與燃料低位發(fā)熱量聯(lián)動(dòng)關(guān)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(duì)灰份變化時(shí)飛灰可燃物情況的調(diào)查。采用如上辦法，隨機(jī)抽取三次數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，灰份對(duì)鍋爐飛灰影響不明顯，任選四日燃料灰份和當(dāng)日四臺(tái)鍋爐平均飛灰可燃物的比較圖如下：

    顆粒級(jí)配變化時(shí)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(fēng)分離器捕集不到的且沒(méi)有經(jīng)過(guò)循環(huán)燃燒的燃煤粒子。因此，首先對(duì)燃料中最小的細(xì)顆粒與鍋爐飛灰的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行討論。重點(diǎn)分析其在哪個(gè)比例區(qū)間對(duì)飛灰的影響較明顯。通過(guò)數(shù)據(jù)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(guān)系比較明顯，0-0.45mm范圍所占總份額低于20%會(huì)導(dǎo)致飛灰可燃物升高,在30%到50%之間變化對(duì)飛灰可燃物影響不大,其對(duì)飛灰可燃物的影響隨燃燒工況的不同而改變。

    考慮到各臺(tái)鍋爐燃燒調(diào)整對(duì)數(shù)據(jù)分析的干擾,選取了四臺(tái)鍋爐飛灰可燃物變化趨勢(shì)相同,且又同時(shí)起伏的變化區(qū)間,分析四臺(tái)鍋爐飛灰可燃物的變化趨勢(shì)的原因。下表選取了2004年7月19日至20日四個(gè)班次飛灰及燃料粒徑的分析報(bào)告。

   由此可見(jiàn),平均粒徑對(duì)鍋爐飛灰的影響參考價(jià)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(yīng)控制在30%-50%之間。對(duì)于大型高循環(huán)倍率的循環(huán)流化床鍋爐來(lái)講,燃料的平均粒徑變化會(huì)導(dǎo)致飛灰可燃物的變化,但不是線性關(guān)系。過(guò)去認(rèn)為流化床鍋爐燃燒穩(wěn)定，燃燒調(diào)整相對(duì)有限的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。同煤粉爐相比，流化床鍋爐的燃燒調(diào)整更加復(fù)雜,同時(shí)也具有更大的現(xiàn)實(shí)意義。

    結(jié)論

    燃煤的合理級(jí)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(duì)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(yīng)控制在30-50%的范圍內(nèi)。

    燃料灰份和低位發(fā)熱量的變化對(duì)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。