无烟煤沸腾床锅炉掺烧煤矸石的分析0液位控制器
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无烟煤沸腾床锅炉掺烧煤矸石的分析
无烟煤沸腾床锅炉掺烧煤矸石的分析 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TK229.6＋6 文献标识码：A文章编号：1001－2060（2000）03－0314-02An Analysis of the Burning Process in a Fluidized-bed Boiler Firing Anthracite Mixed with GangueHu Rongquan （Songzao Mining Bureau Power Plant, Chongqing, Sichuan, China, Post Code 401445）An analysis was conducted of a fluidized-bed boiler firing anthracite mixed with gangue. The analysis covers the following aspects: rational distribution of mixed fuel particle diameter, the quantity of gangue to be mixed with the anthracite and the resulting bed-material layer thickness, air chamber static pressure, dust removal and desulfurization, etc. The results of the analysis may serve as a guide for achieving the comprehensive utilization of resources during the construction of small-sized thermal power stations in the neighborhood of a high sulfur-content anthracite mine. Key words: fluidized bed boiler, anthracite, analysis1 前言 国际能源发展状况及环境保护问题的发展使得我国的能源结构产生较大幅度的调整，根据国家颁布的新政策，小装机容量的火电站属于关停范围。一些煤矿自备电厂尤其是南方高硫高热值无烟煤矿自备电厂面临继续生存的问题。作为环境保护和能源再利用的另一个方面，如何有效消化煤矿生产中排出的矸石也逐渐摆上议事日程。将无烟煤掺合矸石，使其达到国家要求的低热值12.5448 MJ／kg的情况下进行混合燃烧，不失是一种理想的解决办法。然而如何就原有沸腾床锅炉对混合燃料进行有效燃烧，解决分层燃烧和除尘脱硫问题，是电站正常运行的前提条件。本文在DG35／3.82—13型锅炉资源综合利用认证成功的基础上，对这些问题进行分析。2 对混合燃料粒径分布的分析 对沸腾床锅炉而言，本身具备燃烧低热值燃料的条件，但若就原有的筛分破碎系统对混合燃料进行加工，必然存在筛分宽度过宽的现象。如果矸石与无烟煤经过相同的筛分破碎系统，获得相同的粒径分布(由于无烟煤和矸石的可磨性系数的不一致，无烟煤的粒径更小)，则对粒径为d、重度为r、固定床空隙率为ε的燃料，在粘性系数为γk、重度为rk、速度为Wk的空气中的流动情况，有： Re=Ar×ε4.75／〔18＋0.6(Ar×ε4.75)0.5〕 其中Re=Wk×d／γk Ar=r×g×d3／rk×γk2根据上式可以求出临界风速函数Wk，临=f（ε4.75×r／g）及极限风速函数Wk，极=f(r／g)(此时取ε=1)。对两函数分别以(ε4.75／g)及(r／g)为自变量求导，其导函数均大于零，原函数为增函数。所以，获得相同的沸腾状态，矸石要求的布风大于原煤的布风。如果两者经过相同的筛分破碎系统，会明显地导致筛分宽度的扩大，从而造成分层燃烧。若控制风量以保证煤粒的正常沸腾，则易因矸石沸腾不良而导致结焦；如控制风量以保证矸石的正常沸腾，则会进一步加大混合燃料中煤的扬析，增大飞灰不完全燃烧热损失，且火焰中心上移，易使过热器超温。所以，掺矸燃烧必须对无烟煤和矸石进行分别破碎和均匀混合，以获得比较一致的沸腾效果。 根据异相燃烧理论，燃料颗粒燃烧反应的速度W为： W=Wk×Co=β×k×Co／(β＋K) 按阿伦尼乌斯定律K=Ko×exp(－E／R／T) 按扩散原理 β=Nu×D／d=A×Ren×D／d(对气体介质而言) 其中co为燃料反应表面的反应气体速度；k为化学反应速度，其值与温度有关；β为传质系数，D为扩散系数，Nu为努谢准数；E为燃料的活化能。根据实验在Re＞100时，A=0.7，n=0.5。所以，因为原煤与矸石分别破碎后矸石粒径的减小，使得其传质系数β增大，从而强化了矸石的扩散燃烧反应速度，同时结合比表面积的增加，对难以燃烧的低热值矸石而言，提高了燃尽程度。3 对混合燃料掺矸比例的分析 无烟煤掺矸后混合燃料燃烧特性的变化主要表现在水分和硫分的增加，及氢基、挥发分和低位热值的降低。从燃烧效率的角度看，水分和氢基的变化使混合燃料在炉内燃尽所需的时间延长；无烟煤在燃烧过程中不断爆裂的特性和矸石着火更加缓慢的影响，使混合燃料在燃烧过程中粒径分布再次相对拉宽；低位热值的降低和较大的重度使大风量运行和多排渣成为必然。从火 用的角度而言，矸石的火 用值低于无烟煤，所以掺矸石燃料的能级下降。因此，为保证热效率，必须控制加矸比例。 从锅炉稳定燃烧和系统正常运行角度看，由于燃料量的增加(飞灰和排渣也增加)及水分和硫分的变化，使得燃料运输系统和除灰系统、锅炉本体、烟道及引风机的磨损和腐蚀加剧。矸石在高温下粘结性与无烟煤的差异及着火更加缓慢的特点，和因共生硫铁矿的因素造成炉膛内FeS的产生