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循环流化床(CFB)锅炉技术作为一种洁净煤燃烧技术,以其煤种适应性广等诸多优点日益得到广泛应用.大多数CFB锅炉燃用低反应活性的烟煤､贫煤､无烟煤及煤矸石等劣质煤,其飞灰含碳量高于煤粉锅炉.分析影响飞灰含碳量的因素对提高CFB锅炉运行经济性有重要意义.
(来源：微信公众号“循环流化床发电” ID：xhlhcfd 作者：索疆舜)
目前,对飞灰含碳量的研究主要是模拟煤颗粒在炉膛内的燃烧情况.李金晶等在加热炉上测量了CFB锅炉燃烧条件下大颗粒煤燃尽时间;庄煌煌等实验研究了福建无烟煤在不同温度和流速下在炉内的燃尽时间和停留时间,给出一次通过炉膛燃尽的细煤颗粒临界粒径约为0.15mm.根据燃烧原理,不同煤种对应的飞灰含碳量分布是不同的,影响飞灰含碳量的因素包括入炉煤粒径､一二次风量比､床层温度､分离器效率､氧量､床层高度等.
本文以燃用平朔煤矸石的某300MW机组CFB锅炉为研究对象,根据不同稳定负荷下的锅炉运行数据,分析飞灰含碳量的影响因素及其影响程度.
1飞灰含碳量影响因素
1.1 入炉煤粒径与燃尽时间
飞灰含碳量能够表征煤粒的燃尽程度,而燃尽程度取决于煤颗粒在炉内的停留时间及燃烧反应速率,入炉煤种的粒径越小,单位质量的颗粒越多,反应表面积增大,燃烧反应速率加快,燃尽时间缩短.
煤粒的燃尽时间由以下经验关系式计算:
细颗粒煤粉进入炉内的最小停留时间τ取决于流化风速及煤的粒径,包括沿炉膛高度停留时间τ1和由炉膛到旋风分离器出口的时间τ2.所研究的锅炉炉膛宽度为15051mm,深度为14703mm,高度为32180mm,旋风分离器内径为8300mm,所以炉膛中心线到分离器出口中心线距离d约为11m,据此可估算τ2值.计算公式如下 :
通过对山西平朔煤矸石样品筛分,将入炉煤颗粒分为7档,具体见表1.
将每档颗粒放入真空管式炉内燃烧,模拟颗粒一次破碎,得到破碎后粒径的分布.一次破碎后的碳颗粒分为14档,其中细颗粒分成0~30μm,>30~40μm,>40~50μm,>50~60μm,>60~100μm,>100~150μm6档.取185,210,240,270MW几种不同试验工况负荷,其流化风速依次为3.1,3.7,4.0,4.3m/s,床温依次为853,875,901,910℃.由上述公式计算得到各档细颗粒在各负荷参数下在炉内的最小停留时间及燃尽时间,分别见表2和表3.由表2和表3可见,床温和流化风速对碳颗粒在炉内的停留时间和燃尽时间影响较大,二者数值增大时,停留时间和燃尽时间均有不同程度地减小.
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