燃烧特性对循环流化床燃烧效率的影响
摘要：循环流化床锅炉技术是近年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧技术，
由于具有燃烧适应性广、负荷调节范围宽、脱硫效果好、运行成本低等优点,目前已得到广泛运用。其燃烧的基本机理是物料在流化状态下进行燃烧，粒径大的粒子在燃烧室下部燃烧，粒径小的粒子在燃烧室上部燃烧，被吹出燃烧室的未被燃尽的飞灰粒子在各种分离器的收集下返回炉内循环燃烧。燃煤的结构特性，挥发份含量，发热量，灰熔点等对流化床燃烧均会带来影响。对此本文将着重介绍。
关键词：循环流化床；燃烧效率；煤种；挥发份含量；粒径；灰熔点
(一)燃煤特性的影响
燃煤按照煤化程度可分为无烟煤、烟煤、褐煤等。无烟煤煤化程度最高，抗粉碎性能 高，燃烧时不易着火，化学反应性弱；褐煤煤化程度最低，是最低品位的煤，含水分大，比 较松散，易于粉碎；烟煤的煤化程度及抗粉碎性能介于无烟煤和褐煤之间。燃煤还可以区分 为原煤与商品煤，原煤未经过洗选，一般粒度较大，含煤矸石、铁件、木块等杂质较多；而 供电厂燃烧的动力商品煤有洗混煤、洗中煤、煤泥、粉煤等，一般为洗选后的产物，其粒度 较小、 杂质少而含水分大。 另外燃煤中矿物含量对燃煤的物理特性也有较大的影响， 如高岭石、 水云石和蒙脱石等矿物含量高时， 对燃煤的粘度产生较大的影响 即使在含水量不大的情况下， 也比较容易产生粘结。
首先燃料的性质决定了燃烧室的最佳运行工况。对于高硫煤，如石油焦和高硫煤，燃烧室运行温度可取850℃，有利于最佳脱硫剂的应用；对于低硫、低反应活性的燃料，如无烟煤、石煤等，燃烧室应运行在较高的床温或较高过剩空气系数下，或二者均较高的工况下，这样有利于实现最佳燃烧。
第二，燃烧的性质决定了燃料的燃烧速率。对于挥发分含量较高，结构比较松软的烟煤、褐煤和油页岩等燃料，当煤进入流化床受到热解时，首先析出挥发分，煤粒变成多孔的松散结构，周围的氧向粒子内部扩散和燃烧产物向外扩散的阻力小，燃烧速率高对于挥发分含量少，结构密实的无烟煤，当煤受到热解时，分子的化学键不易破裂、内部挥发分不易析出，四周的氧气难以向粒子内部扩散，燃烧速率低，单位质量燃料在密相区的有效放热量就少，对于那些灰分高、含碳
量低的石煤、无烟煤等，煤粒表面燃烧后形成一层坚硬的灰壳，阻碍着燃烧产物向外扩散和氧气向内扩散，煤粒燃尽困难。
第三，燃料的性质决定了流化床的床温。不同的燃料具有不同的灰熔点。在流化床中最怕结渣，结渣后容易造成被迫停炉。 (二)颗粒粒径的影响
循环流化床锅炉的主要特征在于物料颗粒在离开炉膛出口后，经适当的气固分离装置 和回送机构不断送回窗层燃烧。 在一个正常运行的循环流化床锅炉中， 不同尺寸的颗粒呈一 定的分布，粗颗粒趋向于聚集在密相区内，而细颗粒则被气流曳带离开分离装置，经过尾部 受热面离开锅炉， 中间尺寸的颗粒则在固体颗粒循环回路中循环。 如果燃烧的燃煤粒度尺寸 不当，则可能会破坏循环流化床内的物料平衡，从而影响锅炉的正常燃烧。 燃煤粒度分布对锅炉运行影响的具体表现为：给料粒度过大，则飞出床层的颗粒量减 少，这使锅炉往往不能维持正常的返料量，造成锅炉出力不够，同时由于燃烧不完全，导致 效率下降；另一方面，大块给料还是造成结焦的首要原因；而给料粒度过小，则被气流带离 料床离开锅炉而影响燃尽度，从而影响锅炉效率。对单位重量燃料而言，粒径减小，粒子数增加，炭粒的总表面积增加，燃尽时间缩短，燃烧速率增加。挥发物完全析出和炭粒完全燃尽所需要的时间减少，化学不完全燃烧和机械不完全燃烧的损失减少。适当缩小燃煤粒径是提高燃烧速率的一项有效措施。我国流化床锅炉大多数燃用0～10mm的宽筛分煤粒。对于不同的锅炉公司，由于炉型或参数选择上的差别，必须有与其相适应的燃煤粒度 分布要求， 同时燃煤尺寸的选择还取决于煤种， 一般认为高灰份燃煤宜采用细一些的粒度尺 寸。 （三）挥发份含量等的影响
挥发份含量对循环流化床锅炉的运行具有重 要的影响。当燃煤的发热量改变时，床内热平衡的改变将影响床温，不会影响燃烧、传热和 负荷，也会影响排放量；燃煤中固定碳含量及其挥发份比例也是影响燃烧效率的因素；灰分的影响飞灰的浓度，从而影响分离效率和循环倍率。一般认为，对燃煤发热量高的燃煤循环倍 率也高，但对挥发份高的燃煤，则取较小的循环倍率。随着循环倍率的增加，大量未燃尽的 颗粒循环燃烧，飞灰含碳量大幅减少，燃烧效率也随着增加。
当燃煤的发热量改变时，床内热平衡的改变将影响床温。不仅会影响燃烧、传热和 负荷，也会影响排放量；燃煤中固定碳含量及其挥发份比例也是影响燃烧效率的因素；灰分影响飞灰的浓度，从而影响分离效率和循环倍率。一般认为，对燃煤发热量高的燃煤循环倍 率也高，但对挥发份高的燃煤，则取较小的循环倍率。随着循环倍率的增加，大量未燃尽的 颗粒循环燃烧，飞灰含碳量大幅减少，燃烧效率也随着增加。
对于灰的熔点主要决定于灰的软化强度 参考文献： 1. 金余其,池涌,严建华,岑可法;基于密相区热平衡的CFB锅炉物料循环倍率测试方法 [J]; 电站系统工程;2000年05期 2. 顾亚平；论循环流化床的循环倍率[J];锅炉技术;2001年01期 3. 申莉,刘德昌,张世红,郭强影响循环流化床锅炉燃烧效率的因素分析及改善措施[J];动力 工程;2002年06期 4. 张海飞,张薇；煤粉燃烧技术新发展概述[J];工业炉;2004年02期 5. 郭晓宁；循环流化床锅炉倍率的设计分析[J];锅炉技术;1991年02期 6. 赵长遂;蓝计香;金保升;李福安;陆勇;飞灰循环流化床研究及其工业应用[J];东南大学学报 (自然科学版);1990年02期 7. 谢伯达;循环流化床锅炉燃用附件无烟煤的关键技术问题[A];福建省科协第三届学术年 会“能源可持续发展”研讨会论文专辑[C];2003年 8. 刘晓峰;亓海军;化林平;浅析影响循环流化床锅炉技术脱硫效率因素[A];以石油焦/煤为 燃料的大型CFB锅炉优化与环保技术研讨会论文集[C];2005年 9. 丁岩峰循环流化床锅炉变工况运行研究[D];华北电力大学（河北）;2005年 10. 伊晓路;郭东彦;张卫杰;徐健;许敏;孙立;循环流化床燃烧试验研究[A];2005年中国生物质 能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2005年 11. 胡雅丽;循环流化床锅炉设计与计算研究D];武汉大学;2005年 12. МУНЦВ.А. ,田正渠；循环沸腾床炉膛中的循环倍率[J];锅炉技术;1991年08期