[原创]抓好进煤与出渣两个环节，确保CFBC锅炉安全、经济运行

<p align="center"><strong><font size="4">抓好进煤与出渣两个环节，确保CFBC锅炉安全、经济运行</font></strong></p><p align="center">深圳市启皓科技有限公司&nbsp; 毛鸿禧<br/>(中国·广东·深圳&nbsp; Mobil:13502856103)</p><p>【内容摘要】文中分析了入炉煤颗粒度及其筛分特性对CFBC锅炉安全与经济运行的影响，建议将CFBC入炉煤的破碎与筛分设备的研制列入国家重大装备国产化的项目；文中还就CFBC锅炉炉底渣的排放与冷却对CFBC锅炉安全与经济运行的影响，并开发出QD型气动连续自动排渣器和气垫系列冷渣机及其取得的良好效果，使CFBC锅炉效率提高0.5～4.0%。<br/>【关键词】CFBC 入炉煤&nbsp; 炉底渣排放与冷却<br/>当前，CFBC锅炉得到迅速发展，从已投入运行的各种容量的CFBC锅炉的运行情况来看，仍有一些问题需要进一步努力去完善。其中，以入炉煤和颗粒度及其筛分特性不符合要求，以及不能顺利排渣所引起的事故比较突出。据了解，CFBC锅炉运行发生的安全事故量和锅炉检修量约有60%以上，使锅炉的燃烧效率和脱硫效率降低2%以上都是因为这两方面存在的问题引起的。故应作为当前确保CFBC锅炉安全经济运行的主要工作来抓，进行治理。<br/></p>

<p>1、&nbsp;确保煤的颗粒度及其筛分特性符合要求是CFBC锅炉运行好坏的关键。<br/>CFBC锅炉的正常运行需要提供符合颗粒度要求的入炉煤。过去由于种种原因，这一问题往往难于满足或被忽视。从一定的意义上讲，CFBC锅炉运行状况的好坏，取决于入炉煤颗粒度是否能满足要求。事实上CFBC锅炉运行中发生的安全与经济问题绝大部分与此有关。<br/>我们知道，决定CFBC锅炉的设计与运行的几个基本参数都与颗粒度有关，而且关系很大。除此之<br/>外，受热面与炉壁的磨损状况、炉底渣的排放与冷却设备安全运行以及其它许多烟、灰系统的辅助设备的安全运行都与之不无干系。<br/>1、入炉煤的颗粒度对流化质量的影响<br/>众多学者用不同的方法和实验研究临界流化速度umf，提出各种各样的表达式，建立umf与固体颗粒的粒径、重度、流化介质的比重、动粘度及温度的关系，其中有：<br/>&nbsp;，(m/s)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (1-1)<br/>式中，dp——颗粒的平均直径，m；<br/>ν——工质的动粘性系数，m2/s；<br/>ρz——粒子的真实重度，kg/m3；<br/>ρ——工质的重度，kg/m3。</p><p> <br/>作出umf与d的关系曲线(见图1-1)。可以看出，随着颗粒直径的增加，临界流化速度与之成幂函数的关系增加。在颗粒直径小于1mm时，临界流化速度随着颗粒直径的增加而增加得特别快；颗粒直径大于2mm时，增幅稍趋平缓。<br/>还有诸多学者研究了颗粒直径与饱和夹带量G(图1-2)、临界流化速度和飞出速度(图1-3)、燃烧室压力的分布(图1-4)等关系。由图1-2看出，大于&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图1-1 颗粒直径对临界流化速度的影响</p><p>[Post=50]</p><p><br/>2mm的颗粒很少被夹带出去参与循环。为了获得需要的循环量物料量，就应增加入炉煤中小于2mm颗粒分额。<br/>由图1-3看出，对于给定的床层，进入床层的物料中最大的粒子可以被流化，便可找到相应的被扬析的粒子大小。被扬析的粒子不一定被气流带出床层上部空间，能被气流带出床层上部空间的粒子的现象就是夹带。夹带不但与颗粒直径有关，还与气流速度及工质的密度有关。CFBC锅炉的循环物料就是夹带的物料。CFBC锅炉炉膛截面设计的气流速度一般只满足2mm以下颗粒的夹带。<br/>颗粒直径还影响燃烧室压力的分布(图1-4)，颗粒直径小，沿床高的压力分布较平稳、均匀。</p><p>&nbsp; </p><p><br/>图1-2 G与dp的关系&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图1-3 umf、uτ与dp的关系&nbsp;&nbsp; 图1-4&nbsp; 颗粒尺寸对燃烧室压力分布的影响<br/>除此之外，入炉煤的筛分分布特性还影响床料浓度、以及烟气是的粒子浓度等，由此可见，颗粒直径对流化质量的影响是明显的，特别是对循环物料量的影响很大。<br/></p>[/Post]

<p>2、&nbsp;入炉煤的颗粒度对燃烧效率与脱硫效率的影响<br/>首先，我们看看煤粒的着火极限。由弗朗克-卡緬涅茨提出的着火极限准则数δ：<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (1-2)<br/>式中，Q——反应热效应，J/m3；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; λ——导热系数，W/(m·K)；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; E——活化能，J/mol；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; R——气体常数，8.31J/(mol·K)；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Ts——点热源表面温度，K；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; r——点热源质点初始半径，m；<br/>k0——前置乘数，s-1。</p><p>

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</p><p>&nbsp; </p><p>图1-5 不同粒径飞灰颗粒的含碳量分布 图1-6 不同粒径颗粒在床内停留时间的分布</p><p><br/>率决定于床温和床内氧浓度；而小颗粒的燃烧效率则由炉温、分离效率及循环倍率等因素决定。由此可以明显地看出，提高燃烧效率的关键在于增加哪些循环次数不多而又能烧尽的颗粒粒径范围。当然，对于哪些难于燃烧的煤，保证一定的循环倍率也是提高燃烧与脱硫效率的有效措施之一。<br/></p><br/>

[此贴子已经被作者于2007-12-25 14:10:42编辑过]

<p>3、&nbsp;入炉煤的颗粒度对传热系数的影响</p><p>[Post=100]<br/>周知，入炉煤颗粒度对CFBC锅炉传热系数的有很大影响。研究者们得出如图1-7及图1-8所示的结果。当进入化床内的煤的颗粒尺寸减小时，流化床内总传热系数与对流放热系数将增加。这是因为当煤的颗粒尺寸减小以后，同样重量的煤的粒子数增加，从而碰撞壁的粒于数及碰撞频率增加，减少了流体膜厚度，增加放热系数。煤的颗粒尺寸与传热系数之间的关系并不是一种简单的反比关系。有学者把粒子尺寸减小到60目以下，传热系数增加不多；但把粒子尺寸从60目增大到10目，传热系数却降得很快。还有人在冷态时试验发现，在10目以下的颗粒中加入7％的粗粒子，对传热系数没有多大的影响；但在 120目以下的粒子中加入5％的一次再循环飞灰，传热系数却增加了7％。还有资料表明，流化床内总的传热系数虽然随着粒径的增加而减小，但当粒径增加到2.5～3毫米时，总的传热系数保持恒定。<br/>&nbsp; [/Post]</p><p> <br/>图1-7 床料粒度对传热系数的影响&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图1-8&nbsp; 床料粒度对密相区及悬浮空间传热系数的影响</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (a) 密相区；&nbsp; (b）悬浮空间 </p>

[此贴子已经被作者于2007-12-25 14:08:38编辑过]

<p>4、入炉煤的颗粒度对磨损的影响&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>CFBC锅炉的磨损一直是人们关注的焦点之一。然而，流化床内颗粒对受热面或炉壁的磨损机理尚不清楚，但磨损量与下列诸因素有关。即</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (1-3)<br/>式中，δ——磨损量；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Ua——流化床中气流速度；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; dP——颗粒的平均直径；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ζ——流化床中颗粒浓度。<br/>表明磨损量是与颗粒直径的平方成正比。图1-9是用飞灰在碳素钢管内磨损试验情况，图1-10是浙江大学的试验结果。表明磨损量随粒子直径增大而增大的情况。当床料直径很小时，受热面所受的冲蚀磨损很小。随着床料直径的增大，磨损量随之增加得很快。&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; </p><p>循环流化床锅炉的床料由不同粒径的颗粒所组成，Lindsley等人专门设计了一套循环流化床锅炉床料对金属壁面的磨损试验装置，试验结果表明金属壁面的磨损速率由床料分布中重量百分比最大的那部分粒径的床料所决定。&nbsp;&nbsp;&nbsp; </p><p> <br/>&nbsp;图1-9 颗粒直径对磨损量的影响 图1-10 磨损量和颗粒直径的关系<br/>此外，入炉煤颗粒度还影&nbsp; 响CFBC锅炉辅助系统的运行好坏。这些将在后述有关部分于以说明。<br/></p><br/><br/>

[此贴子已经被作者于2007-12-25 14:10:02编辑过]

<p>5、攻克煤的制备关<br/>煤的制备系统的根本任务就是要制备出符合CFBC锅炉颗粒度要求的入炉煤。如前所述，许多安全事故与经济问题都与此有关。<br/>1、&nbsp;入炉煤粒径范围的确定前已述及入炉煤的颗粒度对流化质量、燃烧与脱硫、传热、磨损等的影响，不少学者为此做了许多实验并建立了相应的关系式。但是，他们的实验与建立起来的关系式，所用的颗粒直径，通常都是选用平均颗粒直径。所有的物料非入炉煤，而是试验物料。那么，CFBC锅炉煤的制备系统所生产的入炉煤的颗粒分布是否完全遵循这些规律呢？入炉煤的最大颗粒直径与平均颗粒直径之比应该保持在什么样的范围才是合理的呢？对于前者的回答只能说是经验的、近似的。对于后者的回答，众说不一。一般要求颗粒度均匀，筛分范围不宜过宽。一些锅炉制造厂家提出自己的设计制造的CFBC锅炉的颗粒限制要求，但都没有说明其原因和试验结果或详细的报导。早期国外CFBC锅炉要求的入炉煤颗粒度都在0～6mm，甚至更小。后来有资料报导说：Ahlstrom 公司认为，对于生物质燃料宜采用小于30～50mm的颗粒尺寸，低灰煤种颗粒最大尺寸宜小于10～20mm，高灰燃料宜采用小于2～13mm的颗粒。Lurgi公司则认为应取决于煤种，对于高灰煤种最佳粒度为150～250μm，一般要求颗粒在10mm以下。 Riley／Battelle公司由于采用高密度床料，其燃料颗粒尺寸要求小于25mm。在我国，循环流化床采用的颗粒尺寸一般为0～8mm或0～13mm。等等。<br/>忆及我国在发展鼓泡流化床锅炉(BFBC)阶段，确定的入炉煤的颗粒直径范围为0～8mm或0～10mm。这时的入炉煤的平均颗粒直径一般为1.5～2.5mm，亦即入炉煤的最大颗粒直径为平均颗粒直径的4～5倍。对于BFBC锅炉，尽管临界流化速度是以1.5～2.5mm颗粒度设计，由于床内热态运行风速是冷态临界流化速度的3～4倍，考虑到煤在床内的自碎特性，还是可以保证最大颗粒在床内流化。实践表明，这种粒径范围的入炉煤对于BFBC锅炉运行是安全可靠的。<br/>对于CFBC锅炉入炉煤颗粒度的确定是否也可以参照这种方法呢？</p><p>[Post=100]<br/>目前普遍认为CFBC锅炉运行风速是BFBC锅炉运行风速的4～5倍较为合适。由于CFBC锅炉运行最佳状态应该是要有足够多的循环物料量，而这种循环物料量的粒径都小于1.2mm，因此要求其平均颗粒直径应比BFCB锅炉所要求的小。当循环物料量不足时，如图2-1所示，应额外添加循环物料量。添加的循环物料的尺寸与炉内循环颗粒的尺寸基本相同，这样可以使循环物料能够保证正常的循环，以保持最佳的燃烧工况和脱硫工况。<br/>这就是说，决定CFBC锅炉入炉煤的颗粒度，不单是限制它的最大颗粒直径，更重要的是确定入炉煤的颗粒筛分分<br/>布。亦即粒径的分布是否合理，是否有足够多的循环物料量。<br/>经过煤的制备系统生产出来的煤的颗粒分布与原煤特性&nbsp;&nbsp;&nbsp;</p><p>&nbsp; </p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图2-1 循环流化床内的颗粒尺寸分布<br/>和煤的制备系统的设计及选用的破碎设备有关。原煤的特性包括原煤的筛分特性、破碎特性以及入炉煤在流化床内的自碎特性。原煤的筛分特性和破碎特性决定了煤的制备系统的设计与设备的选用；入炉煤在流化床中的自碎特性最终决定CFBC锅炉床料颗粒的分布，在给定的风速和床温的条件下，它决定了CFBC锅炉的燃烧工况和脱硫工况。<br/>煤在破碎后的筛分特性可以用罗辛-拉姆勒公式表示，&nbsp;<br/>&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (2-1)<br/>式中，Ri——粒径大于di的颗粒占全部颗粒重量百分数，(%)；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; b——表征物料研磨程度的特性系数；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; di——颗粒直径或筛网孔径，mm；<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; n——表征料度分布(即颗粒组成)的特性系数。<br/>图2-2就是11个种煤的Ri=f(di)关系曲线。Ri值大，表示煤的破碎难；反之，则较容易破碎。n就是曲线的斜率,斜率大，表示颗粒组成粗，反之，就细。对于CFBC锅炉而言，除褐煤外，都希望斜率小一些比大一些好。对于同一煤种，采用不同的破碎机，得出的斜率是不同的。这一点非常重要，往往被忽视。<br/>煤在流化床中的自碎特性就是煤粒在进入高温流化床后其粒度发生变化的性质。引起煤在流化床内粒度变化的因素很多，除受热破碎外，还有颗粒与颗粒间剧烈运动发生的碰撞与磨擦以及颗粒与受热面和炉壁的碰撞等。图2-3是 Blimichev等人（1968年）提出的一个简单模型来解释流化床中的粒径变化现象。表2-1是Massimilla等人对煤粒破碎后颗粒的分布情况进行了试验的结果。试验中所采用的流化风速为0.8m／s，床料为0．3～0．4mm的砂子，静止床高为100mm，原始投入煤颗粒数为21，床温为850℃，流化介质为空气。</p><p>&nbsp; </p><p>图2-2&nbsp; 几种煤的Ri=f(di)关系曲线&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图2-3 煤燃烧过程颗粒粒径变化示意图<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 表2-1&nbsp;&nbsp;&nbsp; 破碎后粒度分布</p><p> <br/><br/>有关燃煤在流化床内的自碎特性机理尚不十分清楚，研究与实验不多。我国淅江大学在这方面作了许多有益的工作。他们提出破碎指数F0的概念，用以表示流化床内煤粒变化的性能，并对国内10个典型煤种进行试验，得出相应的破碎指数值。<br/>令破碎比Nf为煤粒破碎后的粒子数Nout与破碎前的粒子数Nin之比，即<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (2-2)<br/>只要有破碎存在，Nf&gt;1。<br/>又令Fd为破碎后粒度的变化率，定义为<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (2-3)<br/>式中，Xi——某粒度范围内的质量比率；<br/>Di——某粒度范围内的平均直径，mm；<br/>d0——投入时的原始煤粒直径，mm。<br/>显然，Fd&lt;1。于是，破碎指数定义为<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (2-4)<br/>它表征煤的破碎特性。F0值越大，表示破碎后的粒子多，平均颗粒直径越小。图2-4表示破碎指数随粒度变化的实验结果，表明大粒子比小粒子更易破碎。图2-5是破碎特性随挥发分(即煤种)变化的实验结果。表明挥发分高的煤比挥发分低的煤容易破碎。</p><p> <br/>图2-4 破碎指数随粒度变化情况&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图2-5 破碎指数随挥发分变化情况<br/>由此可见，煤在流化床内的自碎性能与煤种和颗粒度有关。但是，决定床内燃煤粒度分布状态的主要因素仍然是煤的制备系统所生产的入炉煤的筛分特性，煤的制备系统所生产的入炉煤的粒度要保证足够多的粒子参与循环。<br/>按照前述的分析，CFBC锅炉的入炉煤的平均颗粒直径应小于BFBC锅炉的入炉煤平均颗粒直径，一般在1.2～2.0mm范围内选取较为合适。在这种情况下最大颗粒直径不会超过8mm。偶尔会有超过8mm的煤粒进入炉内，只不过是漏网鱼而已，其最大颗粒直径不得超过25mm，且其重量分额不得超过1%。<br/>从目前情况来看，由于多种原因，我们对原煤的筛分特性和破碎特性研究甚少。建议主管部门将此项工作列入议事日程，加紧开展工作，对促进CFBC锅炉的我国健康发展十分重要。<br/></p>[/Post]

[此贴子已经被作者于2007-12-25 14:23:32编辑过]

<p>2、煤的制备系统的设计<br/>煤的制备系统的设计就是针对原煤的筛分特性和破碎特性确定系统的破碎设备与筛分设备的组合方案。一般来说，煤是一种低硬物料，较易破碎；但对于灰分高的煤矸石则属中硬物料。由于CFBC锅炉对入炉煤的筛分分布特性有一定的要求，不只是将煤破碎，还应保证出料的粒度筛分要求。因此，煤的制备系统进行合理的设计十分重要。<br/>破碎阶段可按表2-2进行划分。若用Dmax及dmax分别表示破碎前后最大颗粒尺寸，那么，<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （2-5）<br/>定义为破碎比。各种传统破碎机的&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; </p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 表2-2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 破碎阶段的划分/mm<br/>破碎阶段&nbsp;入料粒度&nbsp;出料粒度&nbsp;破碎阶段&nbsp;入料粒度&nbsp;出料粒度<br/>粗碎&nbsp;300～1500&nbsp;100～350&nbsp;细碎&nbsp;20～100&nbsp;5～20<br/>中碎&nbsp;100～350&nbsp;20～100&nbsp;粉磨&nbsp;5～19&nbsp;0.074～0.4</p><p>

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</p><p></p><p>表2-4&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 破碎与筛分组合方式</p><p>&nbsp; <br/></p>

<p>3 研制具有中国特色破碎与筛分设备<br/>1) 破碎机的选择<br/>破碎机的好坏是确保CFBC锅炉入炉煤是否符合要求的关键。<br/>早期小型流化床锅炉使用的破碎机有颚式破碎机、锤击式破碎机、反击式破碎机和链环式破碎机等。这些破碎机具有结构简单、工作可靠、制造容易、维修方便、价格低廉、适用性强等优点，但有的是非连续性破碎，或效率较低，破碎比较小，出料不均匀，易磨损等缺点，满足不了流化床锅炉的需要。<br/>经过几十年的努力，破碎机已有了很大的进展。如：<br/>►&nbsp; 锤击式破碎机发展成BC系列细粒破碎机。<br/>►&nbsp; 环锤破碎机取消筛网。<br/>►&nbsp; 新型的反击式破碎机改进腔型设计：第一级反击架采用整体锰钢件，以增加其质量，加大大块物料的破碎效果。第二级反击架尽可能靠后，而且下端排放口接近转子水平线。<br/>►&nbsp; 圆锥破碎机发展成“惯性圆锥破碎机”。<br/>►&nbsp; 将对辊组合成DZ系列组合式齿辊破碎机等。<br/>此外，还引进了国外的破碎机。<br/>尽管如此，针对国内煤种破碎特性进行破碎试验不多，研制出来的破碎机仍不尽人意。<br/>2) 筛分设备的选择<br/>常用的筛分设备有固定筛及振动筛两大类。前者用于粗粒筛分，作为粗碎或中碎的预先筛分；后者则广泛用于中、细碎的筛分作业。现在，各流化床锅炉用户大都使用振动筛。<br/>各种振动筛的种类及其用途见表1-4。&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 表1-4&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 振动筛的种类<br/>序号&nbsp;振动筛种类&nbsp;一般用途<br/>1&nbsp; 惯性振动筛&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 用于中、细粒筛分<br/>2&nbsp; 重型振动筛&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 用于粗、中粒筛分<br/>3&nbsp; 自定中心振动筛&nbsp;&nbsp; 用于中、细粒筛分<br/>4&nbsp; 直线振动筛&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 用于中、细粒筛分<br/>5&nbsp; 共振筛&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 用于中、细粒筛分</p><p>计算筛网的有效面积时应考虑筛面的倾角以及受料的位置的影响。倾角大时，有效面积小。<br/>振动筛存在的问题主要是磨损和湿煤的堵塞。<br/>3) 研制具有中国特色破碎与筛分设备<br/>长期以来，由于各种原因，各拥有流化床锅炉的企业，各自进行破碎筛分设备的选择。鉴于经济与技术因素的限制，很少对煤的破碎与筛分特性进行实验，导致事故频繁，严重影响流化床锅炉的安全与经济运行。<br/>在当前我们国家已经引进300MW大型CFBC锅炉，并着手研制600MW级CFBC锅炉时，应引起主管部门的高度注意。特提出以下几点建议：<br/>(1) 拨出专门经费，将煤的破碎与筛分列入国家重大装备开发项目。<br/>(2) 加强对原煤的筛分特性和破碎特性的试验的研究，建立满足流化床需要的相应数椐库，为流化床锅炉制造厂及用户提供有关资料。<br/>(3) 加强对破碎与筛分设备进行试验研究，在消化吸收引进设备的基础上创新，研制出适应我国煤种和我国流化床锅炉需要的设备。<br/>(4)&nbsp; 国家鼓励有关地区或企业集团在流化床锅炉比较多的地区，对煤的制备进行统一的科学规划，在煤矿或地区建立集中破碎与筛分的加工厂，在用户处只需进行检查筛分和细碎作业。这样可以做到节省投资、节省钢材、节约劳动力、节约能源、减轻环境污染，并能保证用户对颗粒度的要求。<br/></p>

<p><strong>3</strong><strong>、炉底渣的排放与冷却</strong><strong>
                </strong><br/><strong>1</strong><strong>、流化床锅炉的炉底渣及其特性</strong><strong>
                </strong></p><p>[Post=100]<br/><strong>BFBC</strong><strong>锅炉既有</strong><strong>“</strong><strong>炉底渣</strong><strong>”</strong><strong>也有</strong><strong>“</strong><strong>溢流渣</strong><strong>”</strong><strong>，而</strong><strong>CFBC</strong><strong>锅炉只有“炉底渣”。由于它们的颗粒度较沉降灰和飞灰粗，故又称</strong><strong>“</strong><strong>大渣</strong><strong>”</strong><strong>。</strong><strong>表</strong><strong>3-1</strong><strong>列出了几种流化床锅炉的炉底渣的渣量及渣温的参考数椐。</strong><strong>
                </strong><br/><strong>流化床锅炉大渣的颗粒特性与煤种、煤的破碎与筛分方式、以及煤在床内燃烧所呈现出的自碎性能不无关系。其中，煤的破碎与</strong><strong>
                </strong><strong>表</strong><strong>3-1 </strong><strong>几种流化床锅炉的炉底渣的渣量分额及渣温</strong><strong>
                </strong></p><table cellspacing="0" cellpadding="0" align="right" border="1"><tbody><tr><td rowspan="2"><br/><strong>项</strong><strong>
                                        </strong><strong>目</strong><strong>
                                        </strong></td><td rowspan="2"><p align="center"><strong>单</strong><strong>
                                                </strong><strong>位</strong><strong>
                                                </strong></p></td><td valign="top" colspan="2"><p align="center"><strong>溢流式</strong><strong>FBC</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>非溢流式</strong><strong>FBC</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>CFBC</strong></p></td></tr><tr><td valign="top"><p align="center"><strong>冷</strong><strong>
                                                </strong><strong>渣</strong><strong>
                                                </strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>溢流渣</strong><strong>
                                                </strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>炉底渣</strong><strong>
                                                </strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>炉底渣</strong><strong>
                                                </strong></p></td></tr><tr><td valign="top"><p align="center"><strong>渣</strong><strong>
                                                </strong><strong>温</strong><strong>
                                                </strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>°</strong><strong>C</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>&lt;400</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>800</strong><strong>~</strong><strong>950</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>800</strong><strong>~</strong><strong>950</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>800</strong><strong>~</strong><strong>950</strong></p></td></tr><tr><td valign="top"><p align="center"><strong>渣量分额</strong><strong>
                                                </strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>占灰渣总量的</strong><strong>% </strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>&lt;10</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>40</strong><strong>~</strong><strong>60</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>40</strong><strong>~</strong><strong>60</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>25</strong><strong>~</strong><strong>45</strong></p></td></tr></tbody></table><p><strong>筛分方式是由煤的破碎性能所决定。而煤在床内燃烧的自碎性能，是与煤在燃烧过程中的物相与矿相结构的变化、煤的遇热爆裂特性以及煤粒在床内流化过程中相互碰撞、磨擦等因素有关。</strong><strong>
                </strong><br/><strong>从国内流化床锅炉运行实践表明，溢流渣的颗粒粒径范围集中在</strong><strong>1</strong><strong>～</strong><strong>10mm</strong><strong>之间，占</strong><strong>90%</strong><strong>以上；大于</strong><strong>10mm</strong><strong>和小于</strong><strong>1mm</strong><strong>的颗粒较少。非溢流式鼓泡床锅炉炉底渣的筛分分析，</strong><strong>2～</strong><strong>10mm</strong><strong>的颗粒组分虽然也占了很大的分额，但不足</strong><strong>70%</strong><strong>；而大于</strong><strong>10mm</strong><strong>的颗粒确有</strong><strong>12%</strong><strong>以上）。炉底渣的平均颗粒直径要比溢流渣的平均颗粒直径大。</strong><strong>
                </strong><br/><strong>一般说来，根椐入炉煤和炉底渣的筛分特性的比较，可以反映炉底渣排放的合理程度，以及从一个侧面反映出锅炉运行状况的好坏。</strong><strong>
                </strong></p>[/Post]

<p>2、炉底渣的排放与冷却对锅炉热效率的影响<br/>根椐锅炉热平衡，与灰渣有关的热损失反映在机械未完全燃烧热损失 和灰渣物理热损失 两项，下面分别讨论之。<br/>1)&nbsp;炉底渣的机械未完全燃烧热损失 <br/>大渣的机械未完全燃烧热损失 为：</p><p> <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (3-1）<br/>式中， ——燃烧中的灰分，（％）。<br/>&nbsp;——燃烧的应用基低位发热量，（Kcal/kg）。<br/>&nbsp;——大渣可燃物的含量，（％）。<br/>&nbsp;——大渣灰分占总灰分的百分含量，（%）。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （3-2）<br/>式中，B——燃料消耗量，（kg/h）。<br/>&nbsp;——大渣量，（kg/h）。<br/>令：&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; （3-3）</p><p>[Post=100]<br/>&nbsp;为大渣机械未完全燃烧热损失占总的机械未完全燃烧热损失的分额，可绘制出 曲线(参见图3-1)。可见， ＜2000Kcal/kg时， 增加得很快，且 =1000～1500Kcal/kg时， ＞62～32％。<br/>这就是说，当燃用煤矸石等劣质燃料时，大渣的机械未完全燃烧热损失占总的机械未完全燃烧热损失的2/3以上。因此，解决好大渣的燃烬问题，对提高流化床锅炉的效率、节约能源意义重大。故在流化床<br/>锅炉运行中，应严格控制入炉煤的颗度，监视床层运&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</p><p>&nbsp; </p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图3-1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 曲线<br/>行料层厚度，及时排放炉底渣，保持良好的流化质量。<br/>当 ＞2500Kcal/kg时， ＜10％，大渣的机械未完全燃烧热损失也是不容忽视的问题。<br/>一般说来，流化床锅炉的机械未完全燃烧热损失在4～12%之间，无论是燃烧优质煤或是燃烧劣质煤，及时排放炉底渣，改善流化质量，是提高流化床锅炉燃烧效率的重要手段之一。<br/>2）炉底渣的灰渣物理热损失&nbsp; <br/>由于炉底渣排出时温度很高，因而造成了锅炉的灰渣物理热损失。若灰渣的温度为tz，比热为cz，有：<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp; （3-4）<br/>式中, 一—炉底渣渣占总灰量的百分份额（％）。<br/>Cdz——炉底渣比热（Kcal/kg·℃），查表3-2。<br/>实践表明，当燃用&nbsp;&nbsp;&nbsp; </p><p>&nbsp; 表3-2&nbsp; &nbsp;灰渣的比热Cdz<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; </p><table cellspacing="0" cellpadding="0" border="1"><tbody><tr><td valign="top"><p align="center"><strong>温　度</strong><strong><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<em>t</em></strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>℃</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>100</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>200</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>300</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>400</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>500</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>600</strong></p></td></tr><tr><td valign="top"><p align="center"><strong>灰渣比热</strong><strong><em>Cdz</em></strong><strong><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>Kcal/kg·℃</strong></p></td><td valign="top"><p align="center">&nbsp;<strong><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.190</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.200</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.207</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.213</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.220</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.225</strong></p></td></tr><tr><td valign="top"><p align="center"><strong>温　度</strong><strong><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<em>t</em><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>℃</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>700</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>800</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>900</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>1000</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>1100</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>1200</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>1400</strong></p></td></tr><tr><td valign="top"><p align="center"><strong>灰渣比热</strong><strong><em>Cdz</em></strong><strong><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>Kcal/kg·℃</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.239</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.239</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.243</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.240</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.245</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.250</strong></p></td><td valign="top"><p align="center"><strong>0.270</strong></p></td></tr></tbody></table><p><br/>1500～4000Kcal/kg的劣质煤时， 可达1～6％；当燃用4500～6000Kcal/kg的优质煤时， 在0.4～0.8％之间。利用冷渣机回收这部分热量，很有意义。<br/>上述计算中没有考虑脱硫剂对从炉底渣排出的热损失。若考虑这部分热损失，上述计算中的 应由下式确定相应的修改。<br/></p><br/><br/><br/>[/Post]

[此贴子已经被作者于2007-12-25 14:41:22编辑过]