75t／h煤矸石低倍率循环流化床锅炉的研究

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1、75t／h煤矸石低倍率循环流化床锅炉的研究郭建明　何金华　王志强　王喜春　宋树范【摘　要】　通过对循环倍率与分离效率、燃烧效率之间的关系的讨论及75t/h低循环流化床锅炉的运行实践，认为以燃烧劣质煤为目标的循环流化床锅炉的设计宜采用低倍率循环。【关键词】　循环倍率，分离效率，燃烧效率，低倍率循环流化床Researchon75t/hGangueCirculatingFluidizedBedboilerAbstract:Discussestherelationshipbetweencirculatingrat

2、ioandseparatorefficiency,combustionefficienciesandcomestotheconclusionthatitwouldbebetterifalowercirculatingratiocouldbeemployedforthedesignofcirculatingfluidizedbedboilerburninglowgradecoal.Keywords:circulatingratio,separatorefficiency,combustionefficien

3、cy,circulatingfluidizedbedboilerwithlowcirculatingratio　　循环流化床(CFB)锅炉的发展，实际上存在着两种不同的发展趋势：一是以燃用高硫煤取得符合环保要求的清洁燃烧为主；另一种是以燃烧低热值的劣质燃料为主，以提高燃烧效率为目的。对于清洁燃烧方式，多以细石灰石粒子(粒径0.1～0.3mm)为床料；对于燃用劣质煤，由于灰份较高，多以燃烧后生成的灰粒子作床料，床料的性质不同，使流化特性产生差异。以脱硫为主的CFB锅炉，为了提高石灰石的利用率，石灰石粒子的粒

4、度应非常小，相应要求很高的分离效率，这就必须采用高循环倍率。当循环倍率大于40时，给煤量只占循环物料流量的2.5%以下。由此可见，对以煤灰作床料的循环流化床锅炉，灰料的尺寸取决于给煤的粒度(0～10mm)，它远远高于脱硫的石灰石粒子的平均粒径。理论计算表明，即使将风速提高到6m/s，热态时也只能使粒径为1mm左右的灰粒子进入循环，而较大的粒子仍只能在床底部作鼓泡或湍流流化。因此，从理论上讲，对只用煤灰作床料而对煤粒度要求不严的循环流化床锅炉，要实现高倍率循环，维持锅炉满负荷运行是困难的。1　发展低倍率循环

5、流化床锅炉　　通过以下循环倍率与分离器效率、燃烧效率等关系的分析讨论，得出以燃烧劣质煤为目标的循环流化床锅炉的设计，走低倍率循环的设计思路是符合国情的。1.1　循环倍率K与分离器效率ηf关系　　循环倍率K是指循环送入炉内的固体物料与随煤进入炉内的不可燃固体物料(灰及石灰石)质量流量之比。当炉膛不排灰时，K直接影响炉内的汽固物料比，而气固物料比对燃烧、脱硫、炉内受热面布置及锅炉出力都有很大影响。分离效率定义如下：　　(1)式中　R——循环物料量；　　　F——燃料中不可燃物料量。　　(2)　　根据公式(2)可

6、列出循环倍率与分离效率的关系，见表1。表1　循环倍率与分离效率的关系ηf0.60.70.80.90.960.980.990.996K1.52.334.09.024.049.099.0249.0　　从表1看出，当分离效率较低时，循环倍率随分离效率变化的敏感度较小，当分离效率大于98%以后，分离效率的微小变化，就会导致循环倍率的成倍增加，而ηf不仅与分离器的结构有关，还受循环物料粒度、浓度及锅炉负荷等运行因素影响，运行因素是很难维持稳定不变的。因此，如果没有一套自动化程度很高的系统，很难保证分离器效率不变，因

7、而难以保证锅炉稳定运行。国外高循环倍率流化床锅炉都配有自动化程度很高的控制系统，例如芬兰AHLSTROM公司的50MWCFB锅炉的控制系统就相当于我国300MW煤粉炉的控制水平。而目前我国中小容量锅炉的自控水平低，运行监控手段不能满足生产需要。因此从运行稳定性考虑，采用低循环倍率比较合适。1.2　循环倍率K与燃烧效率ηc的关系　　循环倍率K与燃烧效率ηc有如下关系式：　　(3)式中　η1——燃烧一次通过炉膛的燃烧效率；　　　η2——循环灰的燃烧效率；　　　afh——飞灰份额；　　　Car,Aar——煤中固

8、定碳和灰的份额。　　如设Car/Aar=1,afh=0.5，则K和不同的η1、η2与ηc的关系见表2。表2　燃烧效率与循环倍率的关系η1η2　ηc0.90.930.950.970.990.70.80.40.60.80.40.60.8循环倍率K7.05.04.04.03.02.510.367.247.246.294.533.6514.7510.1710.179.256.505.1224.8516.9016.9016.0211.0