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新闻资讯 |
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循环流化床锅炉矸石掺烧量运行分析(一) |
作 者: 成远实业4月28日 |
摘要：循环流化床锅炉是目前我国最广的洁净煤燃烧技术之一，但是在实际生产中仍存在不少问题，困扰着循环流化床机组长周期安全经济运行。本文作者根据在中煤大同能源有限责任公司2×135MW上取得的实际经验，从循环流化床锅炉的燃烧调整与运行调整方面进行了较为深入的比较和研究，在循环流化床锅炉启动运行、优化燃烧调整及煤矸石掺烧比例等方面提出了许多实用性的方法和措施。
关键词：循环流化床锅炉、运行调整、优化措施、煤矸石掺烧
一、选题背景
任何一家发电企业最终追求的是企业利润最大化，同时还要满足国家日益提高的保护要求，如何使得机组既能安全经济长周期运行又能达到环保的要求，就是每个电厂从事流化床锅炉运行值得研究的课题。
二、锅炉简介
中煤大同能源有限责任公司电厂2×480t/h锅炉是采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的HG-480/13.7L.MG31型循环流化床锅炉，采用单汽包、自然循环、高温超高压一次中间再热，高温绝热旋风分离器、单炉膛平衡通风、前墙给料、固态冷却排渣。配两台国产135MW高温超高压直接空冷凝式汽轮发电机组。
三、投产后运行情况
中煤大同电厂2×135MW机组于2010年10月份投产，由于山西省整体经济环境影响，机组负荷率不高，面临负荷低、煤价高、导致发、供电成本偏高，营运压力很大。
四、流化床锅炉最佳矸石掺烧量分析
在循环流化床（CFB）锅炉运行中合理地掺烧一定量的煤矸石，可以有效地利用煤矸石资源发电、降低发电成本，具有良好的社会效益和可观的经济效益。通过我们中煤电厂多年的实际运行工况看效果还是不错的。
流化床锅炉最为重要的指标是入炉煤粒度，也就是说一切调整手段离不开合适的粒度，我们的炉型适合0~8mm的粒度，其中D50控制在2.5~3.5较为合适，入炉热值只要控制在2800~3100大卡即可满足日常负荷的携带需要。
循环流化床的特点是煤种适应性强，燃烧效率高，但对一台给定的锅炉来说，要使其能够经济运行，只有燃用与锅炉设计相适应的煤种才能有较高的燃烧率。燃用挥发分较高和煤种较松软的煤种，燃煤锅炉内挥发分析出较快，煤粒易变成多孔的松散结构，使周围的氧分子向内部迅速补充，燃烧产物迅速向外扩散，从而可以提高燃烧速率和燃烧效率。燃用挥发分较低、结构较密实的煤种（如无烟煤、矸石）煤受热分解后不易变成松散结构，内部挥发不易析出，周围的氧分子就难以向粒子内部扩散，燃烧速率较低。因此燃烧不同煤种有不同的调整方法，当燃用挥发分高、热值高、结构松软的优质煤时，易出现床温升高，超温现象比较严重，运行调整只能提高床压和一次风量，同时减小二次风量，才能得到较高燃烧效率，但是流化床锅炉的磨损和一次风量是有直接关系的，基本上磨损是一次风量的3次方的关系，因此为了保证机组长周期安全经济运行必须选择较为适当的一次风量，通过我们多年来的运行摸索，总结出较为适当的适应目前机组的运行方式即：三低两高：低一次风量、低氧量、低床压、高参数、高炉膛压力（微正压）。
那么在日常运行中矸石的掺烧量如何控制，是我们研究和实验的课题：
1、理论分析
煤矸石是一种劣质燃量，含碳量少，发热量低、且较坚硬，一
般发热量约在700-1600大卡。灰分含量高一般为60-90%，灰分中主要成分为氧化硅和氧化铝，会带来锅炉燃烧、传热、燃料破碎、排渣和炉内磨损等方面的系列问题，如飞灰含碳量增高，含灰量大的矸石，底部排渣不畅，易发生除渣系统堵塞和床内结焦，同时含碳量高要增加Ca/S比，使石灰石系统容量增大，因脱硫剂增加使锅炉灰量进一步增加。
因掺烧煤矸石及入炉煤量的增加，这就要求燃料保证最佳的破碎
系统、保证良好的筛分出力，这样才能保证合格的入炉煤粒度，以防止入炉煤里粒度过大而使床内流化恶化、排渣口堵渣造成的故障。
由于掺煤矸石必然造成入炉总灰量增加，排底渣量相应增加，这
就要求除渣系统正常可靠的工作。
2、实践验证：
矸石来源中煤大同能能源有限责任公司煤矿：热值在700-1500大卡之间，和洗中煤掺混后入炉煤热值控制在2800-3200大卡，我们采取了几种掺烧方式：
800-1000大卡的掺烧
3、实践得出以下结论：
我们知道煤进入炉膛后，首先是挥发分的析出，然后就是爆裂后
固定碳的燃烧过程，如果1000大卡左右的矸石掺烧的话即使煤种的热值较高，掺混后可以达到3000大卡左右的热值，但是矸石这一过程较煤慢的多，由于一半的矸石进入炉膛，运行工况就会恶化，先后不同燃烧过程就会造成燃烧工况的恶化，具体表现在床温偏低，而且由于矸石较煤的质量重、硬度大需要更多的一次风量进行流化，这样就会加大受热面的磨损。
以1000大卡左右热值的矸石来说，最大掺烧量不能超过50%，掺烧30%。不论经济性和安全性以及对受热面的磨损都是较为适宜的，以1200-1500大卡的矸石最佳掺烧额度是30%，这样的话可以和3500大卡的混煤掺烧，3500大卡的混煤价格相对便宜。
4、中煤矸石情况
2020年5月27日煤场矸石采样数据：热值：2897 灰份：52.5
硫量：0.47
2020年5月28日煤场矸石采样数据：热值：2601灰份：54.8% 含量：0.29；2020年5月30日煤场矸石采样数据：热值：2030灰份：56%含硫量：0.28; 根据理论和实践以及中煤矸石情况，综合经济性、稳定性及对锅炉的磨损，我们可以得出这样的结论：
1000大卡热值作为一个临界点，热值在此之下的掺烧弊大于利，之上的有利用价值，热值在1500大卡以上的利用价值较高，800大卡以下的矸石慎用，800-1400大卡的以掺烧30%为宜，1500-2000大卡的掺烧量40-50%为宜，2000-2800大卡的掺烧量70%为宜，2800大卡的只要粒度保证了可以全部直接燃烧。
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