流化床鍋爐的爐底渣排放對鍋爐經(jīng)濟性的影響

1、流化床鍋爐的爐底渣排放對鍋爐經(jīng)濟性的影響毛 鴻 禧1、流化床鍋爐的爐底渣“爐底渣”包括傳統(tǒng)意文上“爐底渣”與“溢流渣”。爐底渣是從流化床底部排放出來的渣，它包括在布風板上開的排渣口通過風室下面的放渣管排出的渣；也包括在布風扳上部四周爐垟開的排渣口排出的渣。溢流渣則是溢流式鼓泡床鍋爐(BFBC)的床層表面處開的溢流口排出的渣。由于它們的顆粒度較沉降灰和飛灰粗，故又統(tǒng)稱“大渣”。在本文討論中若無專門說明，我們將“爐底渣”和“溢流渣”統(tǒng)稱為“爐底渣”或“大渣”。溢流式鼓泡床鍋爐排出溢流渣后，還有部分更大顆粒的渣沉積在爐底形成爐底渣。通常，溢流渣渣量遠大于爐底渣量，其溫度與床上溫度接近，排出后需要冷卻

2、。由于鼓泡床鍋爐的布風板面積較大，通過布風板的一次風量也很大，沉積在爐底的爐底渣被一次風冷卻，排出時常在400°C以下，遠低于“溢流渣”溫度，故稱之為“冷渣”，其渣量不足灰渣總量的1/10。對于燃燒優(yōu)質(zhì)煤的中、小型流化床鍋爐，“冷渣”量很少，一般用定期排放的方式可以維持床層運行。然而對于燃燒劣質(zhì)燃料的大、中型鍋爐，“冷渣”量較大，也需要有專用的排渣設備。對于循環(huán)流化床鍋爐(CFBC)，沒有溢流口，故無²溢流渣²。不能被揚析而留在床內(nèi)的大顆粒燃料燃燼后沉于爐底，從爐底排出，故爐底渣的渣量大。再者，循環(huán)流化床鍋爐的布風板面積較小，不足鼓泡床鍋爐的1/31/4，相應的通

3、過布風板的一次風量也少，故排出的爐底渣的溫度常常高達850900°C，已無²冷渣²可言，爐底渣不再叫做²冷渣²。 就流化床鍋爐的排渣特性而言，爐底渣必須由人工控制排放，而溢流渣則是自動排放。因此，排出爐底渣需要有專門的排渣設備排渣閥。但它們被排出后均需冷卻。表1列出了幾種流化床鍋爐的爐底渣的渣量及渣溫的參考數(shù)椐?？梢姡瑹o論是從渣的溫度或渣量來看，爐底渣與傳統(tǒng)溢流式鼓泡床鍋爐的“冷渣”或“溢流渣”的溫度與數(shù)量均不相同，這也是爐底渣的第一個特點。 表1 幾種流化床鍋爐的爐底渣的渣量分額及渣溫項目單 位溢流式鼓泡床鍋爐非溢流式鼓泡床鍋爐循環(huán)流化床鍋爐

4、冷 渣溢 流 渣爐 底 渣爐 底 渣渣溫°C<400800950800950800950渣量分額/%<104060406025452、流化床鍋爐爐底渣的顆粒特性：流化床鍋爐的渣的顆粒特性與煤種、煤的破碎與篩分方式、以及煤在床內(nèi)燃燒所呈現(xiàn)出的自碎性能不無關(guān)系。其中，煤的破碎與篩分方式是由煤的破碎性能所決定。而煤在床內(nèi)燃燒的自碎性能，是與煤在燃燒過程中的物相與礦相結(jié)構(gòu)的變化、煤的遇熱爆裂特性以及煤粒在床內(nèi)流化過程中相互碰撞、磨擦等因素有關(guān)。從國內(nèi)流化床鍋爐運行實踐表明，溢流渣的顆粒粒徑范圍集中在1-10mm之間，占90%以上；大于10mm和小于1mm的顆粒較少（表1及表2）1

5、）2）。顯然，小于1mm的粒子被揚析，大于10mm的粒子沉積在床層底部。表3是非溢流式鼓泡床鍋爐爐底渣的篩分分析。2-10mm的顆粒組分雖然也占了很大的分額，但不足70%；而大于10mm的顆粒確有12%以上3）?？梢?，爐底渣的平均顆粒直徑要比溢流渣的平均顆粒直徑大。一般說來，從入爐煤和爐底渣的篩分特性的比較，可以反映爐底渣排放的合理程度，以及從一個側(cè)面反映出鍋爐運行狀況的好壞。表1 某廠SZF16t/h沸騰爐渣的篩分特性分析粒徑(mm)>1010-88-55-2<2重量(%）2.512.334.838.59.2表2 130t/h及10t/h沸騰爐溢流渣的篩分分析（%）項目名稱篩孔尺

6、寸，mm>5.0<1.0130（t/h）18.4012.0021.6122.3012.7033.3035.8528.8032.3023.6014.9517.1016.4016.5013.8033.5034.9526.6024.2541.8015.259.905.254.5013.1510(t/h)41.6033.4010.4019.55表3 140t/h流化床鍋爐爐底渣的篩分特性分析粒徑mm)>2222-1010-55-2<2重量%）0.6211.437.232.318.53、爐底渣的排放與冷卻對鍋爐熱效率的影響:周知，流化床鍋爐熱效率可由下式表示： （1）式中，鍋爐的

7、有效利用熱量，%; 鍋爐的排煙熱損失，%； 鍋爐的化學未完全燃燒熱損失，%； 鍋爐的機械未完全燃燒熱損失，%； 鍋爐的鍋爐散熱損失，%； 鍋爐的灰渣物理熱損失，%。與爐底渣有關(guān)的熱損失有和兩項，下面就此分別進行分析。1) 爐底渣的機械未完全燃燒熱損失流化床鍋爐的機械未完全燃燒熱損失可以表示如下：（2）式中，大渣機械未完全燃燒熱損失，細灰機械未完全燃燒熱損失，、及分別代表爐底渣、溢流渣、沉降灰和飛灰的機械未完全燃燒熱損失。如前所述，本文只討論爐底渣即大渣的機械未完全燃燒熱損失，其值為： （3）式中， 燃燒中的灰分，（）。 燃燒的應用基低位發(fā)熱量，（大卡/公斤）。大渣可燃物的含量，（）。 大渣灰分

8、占總灰分的百分含量，（%）。 （4）式中，B燃料消耗量，（公斤/小時）。 大渣量，（公斤/小時）。令： （5）為大渣機械未完全燃燒熱損失占總的機械未完全燃燒熱損失的分額，可繪制出曲線(參見圖1 )。可見，2000大卡/公斤時，增加得很快，且=10001500大卡/公斤時，6232。這就是說，當燃用煤矸石等劣質(zhì)燃料時，大渣的機械未完全燃燒熱損失占總的機械未完全燃燒熱損失的1/3以上。因此，解決好大渣的燃燼問題，對提高流化床鍋爐的效率、節(jié)約能源意義重大。在流化床鍋爐運行中，應嚴格控制入爐煤的顆粒度，監(jiān)視床層運行料層厚度，及時排放爐底渣，保持良好的流化質(zhì)量。當2500大卡/公斤時，10，大渣的機械未

9、完全燃燒熱損失也是不容忽視的問題。一般說來，流化床鍋爐的機械未完全燃燒熱損失在412%之間，由此可見，無論是燃燒優(yōu)質(zhì)煤或是燃燒劣質(zhì)煤，及時排放爐底渣，善流化質(zhì)量，是提高流化床鍋爐燃燒效率的重要手段之一。2）爐底渣的灰渣物理熱損失 流化床鍋爐的爐底渣排出時溫度很高，從而造成了鍋爐的灰渣物理熱損失。 若灰渣的溫度為tz，比熱為cz，那么 （6）式中,一爐底渣渣占總灰量的百分份額（）。Cdz爐底渣比熱（大卡/公斤·），查表（4）。表4 灰 渣 的 比 熱Cdz / 大卡/公斤·溫度t/01002003004005006007008009001000110012001400比熱Cdz0.1900