循环流化床锅炉掺烧煤矸石试验研究VIP

循环 流化床 锅 炉 掺 烧煤 矸 石试验 研 究 张 敏 ， 自 强 ， 刘昱平 ( 1 _西安热工研 究院有限公 司， 陕西 西安 7 1 0 0 3 2 ；2 神华神 东电力有限责任公司，陕西 神木7 1 9 3 0 0 ) 摘 要 关键词 中图分类号 文献标识码 文 章 编 号 介 绍 了循 环 流化 床 ( C F B ) 锅 炉掺 烧煤 矸 石 试验 研 究 的 结果 。提 出以入 炉燃 料 收到 基 灰 分 定义计算掺矸率及实际掺矸石量， 并结合 实例对合理确定掺矸率 、 C F B锅 炉掺烧煤矸石运 行 应注 意 的 问题 等进 行 了分析 。结果 对 于 采 用 C F B锅 炉 的 电厂 合 理 利 用煤 矸 石 发 电 ， 具 有一定的参考价值。 循 环流化 床锅 炉 ； 燃料 ； 煤 矸 石 掺 烧 ； 掺 矸 率 TK 2 2 9 A 1 0 0 2 3 3 6 4 ( 2 0 0 7 ) 0 4 0 0 5 50 3 在循环流化床( C F B ) 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。本 文对某电厂 2台 1 3 0 t h C F B锅炉进行了掺烧煤矸石 的试验和研究 ， 取得了 良好 的效果 。根据掺烧试验实 际需要 ， 就定义和计算掺矸率 、 实际掺矸石量 ， 确定最 佳掺矸率及 C F B锅炉掺烧 煤矸石运行应注意 的问题 等进行了探讨和研究 。 1 煤 的热值与灰分 通常 ， 在收到基水分变化不大的情况下 ， 产 自同一 煤矿或矿区煤的热值( 为 收到基净热值 ， 下 同) 与其收 到基灰分间具有较稳定 的相关性 ， 而煤的灰分一般 比 其热值更易于分析获得。因此 ， 在一些精 确度要求 不 高， 以 日常检测 、 对 比为 目的的场合 ， 可通过化验煤 的 灰分后用相关经验公式或关系曲线方便地得到其热值 的近似 值 。 图 1为某 电厂所在地区煤( 包括原煤 、 洗中煤和煤 矸 石) 的 Q ， 与 A 的关 系 曲线 。由图 1可见 ， 两者具 有较好的相关性 。图 1还给 出了根据该地 区煤 的 A 计算 Q n 的拟合公式 ， 可通过化验 A 来间接检测其 热值 。 图 1某地 区煤 Q n e l l 与 A 的关系曲线 2 掺矸 率计 算 2 1 以入 炉煤 灰分 确定 掺 矸率 目前 ， 国内对 C F B锅 炉的掺矸率 尚无统一定义， 作者简介 ： 张敏， 男， ( 1 9 5 4 一 ) ， 西安热工研究院有限公司煤清洁燃烧国家工程研究中心研究员， 长期从事循环流化床锅炉技术的研究与开发。 E - ma i l ： z h a n g mi n t p r i c o rn c r l 维普资讯 一 般将掺矸率定义为掺人矸石重量 占人炉燃料 ( 原煤 +矸石) 总重量 的百分数 。C F B锅炉掺烧 矸石 、 提高 掺矸率 的实质是增 加入 炉燃料 的灰 分 ( 即降低其 热 值) ， 但在原煤和矸石 的灰分( 或热值) 均各 自发生变化 时 ， 上述以重量 比定义 的掺矸 率便失去 了实际意义 。 因此 ， 本文建议 以单位时间所掺矸石输入锅炉热量 占 单位时间人炉燃料( 原煤+矸石) 输入锅炉总热量 的百 分数定义掺矸率 。这样 ， 根据上述热值与灰分的对应 关系， 提出采用 由确定人 炉燃料收到基灰分来计算掺 矸率 ， 进而计算出实际掺矸石量。 2 2 掺矸率的计算公式及应用 上述定义掺矸率 b的计算公式为： A b一 L 二 1 0 0( ) ( 1 ) - - 1 g sA 式中A 人炉燃料收到基灰分， ； A 原煤收到基灰分 ， ； A 矸石收到基灰分 ， 。 由式( 1 ) 可见 ， 在 A 和 A 。 不变 的情况下 ， 随 着 A 上升， 掺矸率将增加 ； 在 A 不变并确定 A一 时 ， 随着 A 。 上升 ， 掺矸率将降低 。 表 1 列出某电厂 1 3 0 t h C F B锅炉掺烧试验的实 际掺矸石量及节约燃料费用的计算结果 。 表 1 实际掺矸石量及节约燃料 费用计 算结果 项 目 最佳 值 上限值 下限值 极限值 原 煤 平 均 灰 分 9 46 9 46 9 4 6 9 4 6 罂 癸 算 热 值 根 据 2 5 8 9 1 2 5 8 9 1 2 5 8 9 1 2 5 8 9 1 灰 分 ) M J k g 一1 炉 举 原 煤 时 给 煤 量 1 5 7 8 5 1 5 7 8 5 1 5 7 8 5 1 5 7 8 5 K g。n 矸石平均灰分 4 6 0 3 4 6 0 3 4 6 0 3 4 6 0 3 贾 算 热 值 据 1 3 9 9 1 1 3 9 9 1 1 3 9 9 1 1 3 9 9 1 灰 分 ) M J k g 一1 人炉燃料灰分( 选择) 2 0 4 3 1 8 6 0 2 2 2 6 2 5 9 2 掺矸率 3 0 2 5 3 5 4 5 实际掺矸量 k g h 8 7 6 3 7 3 0 3 1 0 2 2 4 1 3 1 4 5 节省原煤量 k g h 4 7 3 5 3 9 4 6 5 5 2 5 7 1 0 3 、 炉节约燃料费 3 6 0 3 0 0 4 2 0 5 4 0 妻 年 单 炉 燃 一 2 1 6 1 8 0 2 5 2 3 2 4 ( 6 0 0 0 h 年 ) 7 i 元 年- 1 要 炉 燃 料 热 华 。 2 0 4 4 2 1 2 4 1 9 6 9 1 8 3 2 ( 计 算 ) M J k g - 1 一 注 ： 本表以锅炉额定负荷计算 ； 表中热值根 据灰分 按“ 热值一 灰分” 经 验 公 式计 算 根据表 1中的计算结果 ， 如 以上述最佳掺矸率( 或 最佳人炉煤收到基灰分) 运行时， 该厂每台锅炉每年可 节 约 发 电燃料 费用 约 2 1 6万元 。 3 最佳 掺矸率 的确定 合理掺烧矸石就是确定最佳掺矸率 。如果掺矸率 过低， 失去掺烧 的意义； 掺矸率过高， 则会带来锅炉燃 烧、 传热、 燃料制备、 排渣和炉内磨损等方面的一系列问 题 ， 甚至直接影响锅炉的安全稳定运行和正常发电。因 此 ， 需要通过选择最佳人炉燃料收到基灰分( 或人炉燃 料收到基热值) ， 计算出最佳掺矸率和实际掺矸石量。 根据某 电厂 1 3 0 t h C F B锅炉燃用煤质特性 ( 原 煤和煤矸石) 统计数据和多个 掺烧煤矸石工况试验及 锅炉实际运行情况 ， 参考国内 C F B锅炉燃用煤质的经 验 ， 并综合考虑 当地煤资源和价格 、 运行经济性 、 设备 情况和运行技术水平等多方面 因素 ， 最后确定该锅炉 的最佳人炉煤收到基灰分 A 为 2 O 4 3 ， 计算出相应 的人炉煤 收到基热 值 Q 为 2 O 4 4 MJ k g ， 并根据 A 和 A 。 计算得出最佳掺矸率为 3 O ( 表 1 ) 。考虑到 锅炉运行 的实际情 况 ， 表 1中对 最佳 掺矸 率 给出 了 5 9 6 的波动范围及极 限值 。根据表 1数据得 出的实 际掺人矸石量与掺矸率的关系曲线见图 2 。 删 瞻 掺 矸 翠 图 2 实 际掺入矸石量 与掺矸 率的关系 曲线 表 1列出的结果只是一个实例， 其 中提出的最佳 掺矸率为根据该厂锅炉各方面实际情况和具体条件下 的选择( 例如 ， 该厂煤源条件 十分优越 ， 所掺矸石的热 值甚至高于有些 电厂的设计煤 ) ， 对其它电厂仅有参考 意义 。各厂 C F B锅炉在掺烧煤矸石发电时， 应根据 自 己的具体情况 ， 综合考虑有关各方面因素 ， 经过试验选 择适合 自己情况 的、 掺矸率， 并按照上述方法计算 出实 际 掺矸 石量 。 维普资讯 w w w . b z f x w . c o m 4 掺煤矸石 时锅炉 的燃烧 运行情 况 该电厂 2 1 3 0 t h C F B锅炉在掺烧煤矸石试验 运行期间， 2台锅炉均燃烧稳定， 运行情况 良好。在掺 矸率从 9 2 至 4 6 9 9 6 的范 围内变化 时， 锅炉汽温 、 汽 压等主要运行参数和炉内各部温度均显示正常， 锅炉 蒸发量能 够满 足机组额定 负荷发 电的要 求。试 验前 后 ， 由于对锅炉运行参数进行了优化调整 ， 锅炉运行周 期显著延长， 2台锅炉的连续运行 时间分别达到 2 2 0 0 h和 3 2 0 0 h。 表 2 列出 2台锅炉在掺烧煤矸石以额定负荷运行 期间灰渣可燃物 的化验结果 。由表 2可见 ， 2台炉 的 灰渣可燃物均很低 ， 其飞灰可燃物平均值仅 比不掺烧 煤矸石运行时增加约 0 1 ， 表 明 2台锅炉掺烧煤矸 石运行 时 的燃烧 效果 甚佳 。 表 2 2台 1 3 0 t h锅炉掺烧煤矸石 时的灰 渣可 燃物 5 掺烧煤矸石运行 时应 注意的问题 ( 1 )确保人炉煤粒度 、 水分合格 ， 同时还须保证不 同燃料混合均匀， 并定时检测原煤 、 矸石和入炉燃料 的 收到基灰分 ， 及时计算和调整掺矸石量 ， 这是掺烧矸石 时锅炉安全 、 稳定和经济运行的基础条件。 ( 2 )由于入 炉燃料 特性 发生变化， 将对锅炉燃烧 和传热等带来一些影 响。如 ： 炉膛 总体温度可能有所 降低 ， 尾部受热面传热量增大等 ， 需对锅炉运行参数进 行优化调整。在保证锅炉正常运行 、 蒸发量和蒸汽参 数能满足发电需求 的前提下 ， 还应尽可能减少锅炉的 热损失 。 ( 3 )因掺人矸石及人炉燃料量增加 ， 要 求燃料制 备系统的破碎、 筛分出力增 大且燃料制备难度上升 ， 因 而更应采取必要措施注意保证入炉燃料 的粒度 ， 以防 止入炉燃料粒度过大使床 内流化恶化 、 排渣 口堵渣而 导 致停 炉 。 ( 4 )随着入炉总灰量的增大， 排底渣量相应增加。 因此 ， 正常排渣、 冷渣和及时输渣尤为重要。如设计余 量不足 ， 锅炉冷渣器的出力也有可能是影响甚 至限制 C F B锅炉掺烧煤矸石运行 的因素之一 。同时 ， 随着掺 矸石量的增加 ， 锅炉除尘器进 口的飞灰浓度也会提高， 进而可能出现锅炉粉尘排放浓度超标的问题 。 ( 5 )目前研究和实际运行均表明 ， 炉 内受热面磨 损速率随炉内灰浓度 的提高而增加。因此 ， 在考虑掺 烧矸石降低燃料成本 的同时， 也必须关注炉 内受热面 磨损情况的变化 。应建立相关技术档案 ， 加强对易磨 损部位的监测和记录 ， 通过对统计数据的分析和研究 ， 逐步掌握掺烧矸石时炉 内受热 面磨损 的规律 ， 注重运 行优化调整， 有必要时还需相应调整掺矸率， 以延长锅 炉连续运行周期 ， 取得最佳的电厂发电总体效益。 TEST S TUDY oN M I XEDLY BURNI NG GANGUE I N CFB BoI LER Z HANG M i n ， B AI Qi a n g ，LI U Yup i n g ( 1 Xi a n Th e r ma l P o we r Re s e a r c h I n s t i t u t e Co L t d，Xi a n 7 1 0 0 3 2，S h a a n x i Pr o v i n c e ，PRC； 2 S h e n h u as h e n d o n g El e c t r i c Po we r C o Lt d ，S h e n mu 7 1 9 3 0 0，S h a a n x i P r o v i n c e ，PRC) Ab s t r a c t ：Th e r e s u l t s o f t e s t s t u d y o n mi x e d l y b u r n i n g g a n g u e i n c i r c u l a t i n g f l u i d i z e d b e d( CF B)b o i l e r h a v e b e e n p r e s e n t e d I t h a s b e e n s u g g e s t e d t o d e f i n e t h e r a t i o o f mi x e d g a n g u e b y u s i n g t h e a s h c o n t e n t o f f u r n a c ei n c o mi n g f u e l a s r e c e i v e d b a s i s ，a n d t o c a l c u l a t e t h e p r a c t i c a l a mo u n t o f mi x e d g a n g u e ，a n d c o mb i n i n g wi t h c o n c r e t e e x a mp l e ，t h e p r o b l e ms n e e d i n g t o p a y a t t e n t i o n f o r r e a s o n a b l