流化床鍋爐的爐底渣排放對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)性的影響

1、流化床鍋爐的爐底渣排放對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)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(fēng)板上開的排渣口通過風(fēng)室下面的放渣管排出的渣；也包括在布風(fēng)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(wú)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(yuǎn)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(fēng)板面積較大，通過布風(fēng)板的一次風(fēng)量也很大，沉積在爐底的爐底渣被一次風(fēng)冷卻，排出時(shí)常在400°C以下，遠(yuǎn)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(duì)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(yùn)行。然而對(duì)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(shè)備。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐(CFBC)，沒有溢流口，故無(wú)²溢流渣²。不能被揚(yáng)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(fēng)板面積較小，不足鼓泡床鍋爐的1/31/4，相應(yīng)的通

3、過布風(fēng)板的一次風(fēng)量也少，故排出的爐底渣的溫度常常高達(dá)850900°C，已無(wú)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(dòng)排放。因此，排出爐底渣需要有專門的排渣設(shè)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。可見，無(wú)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(gè)特點(diǎn)。 表1 幾種流化床鍋爐的爐底渣的渣量分額及渣溫項(xiàng)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(wú)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(guó)內(nèi)流化床鍋爐運(yùn)行實(shí)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(yáng)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）?？梢姡瑺t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(gè)側(cè)面反映出鍋爐運(yùn)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(xiàng)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(duì)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(xué)未完全燃燒熱損失，%； 鍋爐的機(jī)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(xiàng)，下面就此分別進(jìn)行分析。1) 爐底渣的機(jī)械未完全燃燒熱損失流化床鍋爐的機(jī)械未完全燃燒熱損失可以表示如下：（2）式中，大渣機(jī)械未完全燃燒熱損失，細(xì)灰機(jī)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(jī)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(jī)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(yīng)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(shí)）。 大渣量，（公斤/小時(shí)）。令： （5）為大渣機(jī)械未完全燃燒熱損失占總的機(jī)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(shí)，增加得很快，且=10001500大卡/公斤時(shí)，6232。這就是說，當(dāng)燃用煤矸石等劣質(zhì)燃料時(shí)，大渣的機(jī)械未完全燃燒熱損失占總的機(jī)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(duì)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(yùn)行中，應(yīng)嚴(yán)格控制入爐煤的顆粒度，監(jiān)視床層運(yùn)行料層厚度，及時(shí)排放爐底渣，保持良好的流化質(zhì)量。當(dāng)2500大卡/公斤時(shí)，10，大渣的機(jī)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(jī)械未完全燃燒熱損失在412%之間，由此可見，無(wú)論是燃燒優(yōu)質(zhì)煤或是燃燒劣質(zhì)煤，及時(shí)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(shí)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