D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.01.008 第27卷第4期 北京科技大学学报 Vol.27 No.4 2005年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ag2005 片状化石燃料的循环流化床燃烧() 一片状颗粒在循环流化床的运行表现和片状颗粒在密相区和稀相区的行为 刘柏谦)郭勇》赵禹民”王金鑫)戚峰) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)北京吴煜公司电厂，北京100083 摘要测试了燃烧京西无烟煤循环流化床锅炉的实际运行参数，分析了颗粒度分布、球形 度变化等特征对锅炉运行的影响，研究了片状无烟煤颗粒在循环流化床燃烧过程中的行为， 研究表明，颗粒的片状形貌对炉膛密相区和稀相区的颗粒度分布、平均悬浮密度分布有着重 要影响，是造成炉膛温度大幅度波动和扬析量大幅度波动的直接原因。 关键词循环流化床：燃烧：锅炉：无烟煤：颗粒形貌：扬析 分类号TK16 流化床燃烧技术有两个重要的理论和技术 150℃，排烟温度150℃，设计床温900-1000℃，设 内容，一是流态化理论与技术，二是燃烧理论与 计炉膛出口温度800℃：锅炉设计效率81.1%. 技术，从流态化角度看，组成流化床的颗粒的性 1.2燃料和锅炉结构 质，包括密度、粒度分布、形貌特征等因素影响着 锅炉设计燃料特性为C,48.67%;H,0.74%; 流态化的质量：从燃烧角度看，粒度分布、颗粒成 0,2.92%:N,0.4%;Sr,0.14%;灰分Aw,43%;水 分、化学活性及流态化质量影响着燃烧质量 分M,4.13%;挥发分V,6.0%:发热量2， 因此，颗粒自身的性质对流化床燃烧过程有着十 16875kkg.其中下标ar代表收到基，daf代表 分重要的影响.文献[]将京西无烟煤作为典型 无灰干燥基. 的I类无烟煤，王平村煤是片状化非常严重的京 这台锅炉在结构上与其他循环流化床锅炉 西无烟煤，在流化床燃烧过程中，不仅表现出不 不同的是密相区截面积大，稀相区截面积小，炉 易烧透、大颗粒严重沉积等不良现象，锅炉运行 膛下部截面3730mm×5230mm,上部截面2830 起来，还需经常放冷渣，严重时每l0min就得放 mm×5230mm,两者的截面积比为1.318.如果不 一次渣.运行风室风压经常在8~10kPa下运行， 考虑温度变化的影响，密相区和稀相区将有 而只有在9kPa以上时，运行人员才感到锅炉运 1318倍的表观速度差别.即当密相区处于鼓泡 行稳定.发电标准煤耗已经接近900gkW-1h1. 床运行时，稀相区有可能已进入循环流化床锅炉 为了降低发电煤耗，北京科技大学和吴煜公司对 的运行范围.上部高度约13m:密相区埋管受热 京西无烟煤和该公司的循环流化床锅炉进行了 面积61.146m;炉膛稀相区布置受热面223.7m, 运行考察联合研究 过热器受热面303.7m2,省煤器受热面728m2,空 气预热器受热面1056m,布风板面积18.36m2. 150MW循环流化床锅炉锅炉 13颗粒形貌特征对锅炉运行的影响 考察要求操作人员按照工作习惯操作，主要 1.1锅炉规范 表现为：运行人员以床层温度为主要监控对象， 北京吴煜公司50MW循环流化床锅炉1997 为了保证床层温度，采用频繁放冷渣进行调整. 年7月投入运行.过热蒸汽温度450℃，给水温度 记录的风室压力为周期性波动，周期大致为10 收稿日期：20040410修回日期：200406-10 基金项目：国家自然科学基金资助课题No.50476082) 29min左右.排放的冷渣由铁矿车拉走，根据铁 作者简介：刘柏谦(1958一)，男，教投 矿车的容积可以估算出冷渣排放量，第 2 7 卷 第 4期 2 0 0 5 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n iv e sr 衍 o f s e让 n c e a n d eT c h n o le gy B e ij恤 g M〕】 . 2 7 N o . 4 A u g . 2 0 0 5 片状化石燃料的循环流化床燃烧 ( H ) — 片状 颗粒 在循 环流 化 床 的运行 表 现 和 片状颗粒在 密 相 区和 稀相 区 的 行 为 刘 柏 谦 ” 郭 勇 ” 赵 禹民 ” 王 金 鑫 ” 戚 峰 2 , l) 北 京科技 大学机械 工 程 学院 , 北京 10 0 0 83 2 )北 京昊煌 公司 电厂 ` , 北京 10 0 0 83 摘 要 测 试 了燃 烧京 西无烟 煤循 环流 化床锅 炉 的实际运 行参 数 , 分 析 了颗 粒度 分布 、 球 形 度 变化 等特 征对锅 炉运行 的影 响 . 研究 了片 状无烟 煤颗粒 在循环 流化 床燃烧 过程 中的行 为 . 研 究表 明 , 颗粒 的片 状形貌 对炉 膛密相 区 和稀 相 区的颗粒 度分 布 、 平均 悬浮 密度分 布有着 重 要 影响 , 是造成 炉膛温 度 大幅度 波动和 扬析 量大幅 度波动 的直 接原 因 . 关键 词 循环 流化床 ; 燃烧 : 锅 炉 ; 无烟 煤 ; 颗粒形 貌 : 扬 析 分 类号 T K 16 流 化 床燃 烧 技 术 有 两 个 重要 的理 论和 技术 内容 , 一是 流态 化理 论 与技 术 , 二 是燃烧 理 论与 技术 . 从 流态 化 角度 看 , 组成 流 化床 的颗 粒 的性 质 , 包 括密度 、 粒 度分 布 、 形貌特 征等 因素影 响着 流 态化 的质量 ; 从 燃烧 角度看 , 粒 度分布 、 颗 粒成 分 、 化学 活性 及流 态 化质 量影 响着 燃烧 质 量 「团 . 因此 , 颗粒 自身 的性质 对流 化床燃 烧过 程有 着十 分重要 的影 响 . 文献 【5] 将 京西 无烟 煤作 为 典型 的 I 类 无烟 煤 , 王平 村煤 是 片状 化非 常严 重 的京 西无烟 煤 , 在 流 化床燃 烧 过程 中 , 不仅表 现 出不 易烧透 、 大颗 粒 严重 沉积 等 不 良现 象 , 锅 炉运 行 起 来 , 还 需经 常放 冷渣 , 严 重 时每 10 m in 就 得放 一次渣 . 运行 风 室风 压经 常在 8一 10 妙 a 下 运 行 , 而只 有 在 g kP a 以上 时 , 运行 人 员才 感 到锅 炉运 行 稳 定 . 发 电标 准煤 耗 己经接 近 9 0 g’ k w 一 ’ · h 一 , . 为 了降低 发 电煤耗 , 北京科 技大 学和 昊煌公 司对 京西 无烟 煤 和 该 公 司 的循 环流 化 床锅 炉 进 行 了 运 行考 察 联合 研究 . 1 5 0 M 、 V 循环 流 化床 锅 炉锅 炉 L l 锅炉 规 范 北 京昊 煌 公司 50 M W 循环 流 化床 锅炉 19 97 年 7 月投 入运 行 . 过 热蒸 汽温 度 4 50 ℃ , 给水 温度 收稿 日期 : Zo 4 es D今10 修 回 日期 : Zo 4 es 习-6 10 墓金项 目 : 国家 自然 科学基 金资 助课题 N( 。 5 0 4 7 60 82) 作者简 介 : 刘 柏谦 ( 1 9 5 8一) , 男 , 教 授 1 5 0 oC , 排 烟温 度 15 0 ℃ , 设计 床温 9 0 0一 1 0 0 0 oC , 设 计 炉膛 出 口 温度 80 ℃ : 锅 炉设 计效 率 81 . 1% . 1.2 燃料 和 锅炉 结构 锅炉 设计 燃料 特 性为 C ar , 48 . 67 % ; 氏 , .0 74 % ; O , , .2 9 2 % ; N 。 , .0 4 % ; S ar , 0 . 14 % ; 灰 分 凡 , 43 % ; 水 分 M 。 , 4 . 13 % ; 挥发 分 V , , .6 0 % ; 发热 量 以 net , 16 8 7 5 kJ · kg 一 ’ . 其 中下 标 ar 代 表收 到基 , d af 代表 无 灰干 燥基 . 这 台锅 炉 在 结 构 上与 其 他 循环 流 化 床 锅 炉 不 同 的是密 相 区截 面积 大 , 稀 相 区截面 积 小 , 炉 膛 下 部 截 面 3 7 30 m m x 5 2 3 0 m , 上 部 截 面 2 8 3 0 m m x s 2 3 0 nu , 两者 的截 面积 比 为 1 . 3 1 8 . 如果 不 考 虑 温 度 变 化 的 影 响 , 密 相 区 和 稀 相 区 将 有 1 . 3 18 倍 的表 观速 度 差别 . 即当密 相 区 处 于鼓泡 床 运行 时 , 稀 相 区 有可 能 已进 入循环 流化 床锅 炉 的运行 范 围 . 上部 高 度约 13 m ; 密 相 区埋 管受 热 面 积 61 . 14 6 m , ; 炉膛 稀 相 区布置 受 热面 2 23 . 7 m , , 过 热器 受热 面 3 03 . 7 耐 , 省煤 器 受热 面 7 28 耐 , 空 气 预热 器 受热面 1 0 56 m 2 ,布 风板 面积 18 .3 6 耐 . 1 .3 颗 粒形 貌特 征对 锅 炉运 行 的影 响 考 察要求 操 作人 员按照 工 作习惯 操作 , 主要 表 现 为 : 运行 人 员 以床 层 温度 为主 要 监控对 象 , 为 了保 证 床层温 度 , 采用 频繁 放冷 渣 进行 调整 . 记录 的风 室压 力 为周 期性 波动 , 周 期 大致 为 10一 2 9 m in 左 右 . 排放 的冷 渣 由铁 矿车 拉走 , 根据 铁 矿 车 的容 积可 以估 算 出 冷 渣排 放量 . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 04. 008