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摘要：煤泥是煤矿经洗选工序之后所排出的固体废弃物，具有含水量高、粒度细以及粘度大等物理特性，遇到下雨或大风天气容易流失飞扬，不仅对环境造成较大破坏，同时也浪费了其中蕴含的煤矿资源。随着流化床燃烧技术突飞猛进的发展，越来越多的企业和科研机构开始研究煤泥掺烧的可行性，并取得了良好的成绩。本文以300MW循环流化床锅炉作为研究对象，分析了煤泥掺烧对300MW循环流化床锅炉运行的影响。
关键词：煤泥掺烧；300MW；循环流化床锅炉；运行；影响
1、煤泥的特性与工业分析
煤泥泛指煤粉含水形成的半固体物，是煤炭生产过程中的一种产品，根据品种的不同和形成机理的不同，其性质差别非常大，可利用性也有较大差别，其种类众多，用途广泛。其特性体现在持水性强，水分含量高，黏性较大，灰分含量高，发热量较低，粒度细、微粒含量多等。利用煤泥烘干机将煤泥先破碎分散然后再热力干燥，煤泥处理实现了连续化、工业化，和自动化。工艺中引入了预破碎、分散、打散、防粘壁工序，干燥效率得到大幅度提升。处理后的煤泥可以作为原料加工煤泥型煤，供工业锅炉或居民生活使用。为电厂铸造行业的燃料，提高燃料利用率，降低生产成本提高经济收益。作为砖厂添加剂，提高砖的硬度和抗压强度；作为水泥厂添加料，改善水泥性能，含有某些特定成份的煤泥可用作化工原料。
2、循环流化床锅炉的工作原理及燃烧特点
循环流化床锅炉是基于鼓泡流化床锅炉的前提下发展起来的，其基本原理是利用风室空气将燃料惰性颗粒吹起，然后在颗粒重力作用下沉降，在一升一降的过程中，燃料颗粒便如果液体沸腾一般进入流化状态。由于固态燃料处于硫化状态，锅炉具备燃烧效率高、脱硫效果好等燃烧特点。
2.1循环流化床锅炉工作原理
燃煤燃料经过了洗选与破碎后被输送至炉膛。煤泥燃料进入则是从炉顶或者是炉中进入，形成固定床层。炉膛空气进入炉中对固定床层产生作用。将燃料向上吹起。受到重力与阻力的双重影响。燃料在达到一定高度的时候又会出现下落情况。临界风速小于空气速率时，床层物料就会进入流化状态。随着运动速率的加剧。床层颗粒会聚集形成粒子团，并且在持续增长过程中趋于炉膛的边壁作运动。在运动过程中由于粒子团与气流之间的相对速度较大。会被气流打散并上升，再次重复之前的过程。
2.2循环流化床锅炉的燃烧特点
在燃烧的过程中，燃料始终处于流化的状态。并且炉膛的外部与内部都形成了循环。燃烧的特点体现在：第一，燃烧效率高。由于煤粉燃料在炉膛中处于悬浮流化状态，鼓风机送人的空气与燃料充分接触，使其完全燃烧，在很大程度上提高了燃烧效率。与传统锅炉相比，其燃烧效率可以提升10%左右。第二，脱硫效果好。为了减少二氧化硫、三氧化硫等酸性气体对环境的影响，锅炉都会填充粉末状的石灰石燃料脱硫剂。就一般锅炉而言，脱硫剂在炉膛烟气接触时间仅为几秒，并且脱硫温度高达上千度，使得锅炉脱硫效果欠佳。
3、煤泥掺烧对300MW循环流化床锅炉运行影响
3.1煤泥掺烧量对排渣系统的影响
由于粒度较中煤更细，煤泥掺烧后（入炉混煤量减少）产生的底渣量也相应减少，从而减少了锅炉排渣量。但由于采用低位给煤泥方式，煤泥入口距冷渣器排渣口的距离在2m左右，易引起锅炉排渣口的堵塞。此外，底渣含碳量的大小直接影响锅炉效率，对于小于20m3/h的煤泥掺烧量，底渣含碳量基本没有变化；随着入炉煤泥量的增加，底渣含碳量增加趋势明显。分析认为，底渣含碳量增加的原因有以下两点：一是随着入炉煤泥量的增加，煤泥枪雾化效果变差，入炉煤泥粗颗粒的比例快速增加，难以在短时间内燃尽便由排渣口排出，从而导致底渣可燃物含量较高；二是随着煤泥量的增加，在其它运行参数维持不变的情况下，密相区平均床温下降，增加了燃盡时间，由于煤泥在炉内的停留时间基本不变，也导致了底渣可燃物的增加。
3.2对床温的影响
在300MW负荷条件下，循环流化床逐步增大煤泥的掺烧比例，同时对锅炉密相区上、中、下部的床温进行监测。在煤泥掺入量逐渐增大的过程中，无论床层哪个部位的温度都会下降，以床层中部温度为例，掺烧30%的煤泥与不掺烧相比床温由890℃降至850℃。当炉膛温度较低时，煤泥不容易发生爆裂反而容易团聚，最终增加底渣的碳含量，因此往锅炉炉膛掺烧煤泥时，要时刻调整锥形阀开度来控制床温处于正常范围。
3.3对引风机运行造成的影响
如果进入炉膛的煤泥其水分含量过高。膛内温度过高时，水分会迅速被蒸发，泥团爆裂，之后经历流化燃烧过程。煤泥掺烧比例加重，部分泥团未能参与燃烧而是排出炉膛，底渣的碳含量也会上升。煤泥的掺烧比例低于20%，炉膛的温度则可以将其脱水并爆裂，之后流化燃烧。底渣碳含量则不会发生变化。煤泥掺烧比例不断提升，来不及脱水爆裂燃烧的煤泥量会越来越大。底渣的碳含量也会持续的增加。
3.4对底渣含碳量的影响
当水分含量高的煤泥进入炉膛时，由于炉膛温度高达850℃以上，煤泥中的水分迅速被蒸发，煤泥团脱水后爆裂，并经历流化燃烧过程。随着煤泥掺烧比例的不断加重，部分煤泥团并未脱水爆裂参与燃烧，而是从冷渣器排出炉膛，因此使得底渣含碳量上升。当煤泥掺烧比例低于20%时，此时炉膛温度能够将煤泥脱水爆裂，流化燃烧，底渣含碳量几乎不变。随着煤泥掺烧比例的不断升高，越来越多的煤泥来不及爆裂燃烧，便通过冷渣器排出，从而提升了底渣含碳量。
3.5煤泥对排烟温度的影响
运行情况表明，煤泥掺烧对排烟温度的影响也非常明显。由于煤泥大部分颗粒粒度小于0.5mm，且灰分含量较高，因此煤泥掺烧后会大大增加飞灰的份额。同时，煤泥的灰分一般黏性很大，进入尾部烟道后会导致受热面积灰的加速，从而导致排烟温度的升高。
4、结束语
总而言之，随着节能减排力度的不断加大，循环流化床锅炉中掺烧煤泥不仅将废弃资源回收利用，而且减轻其对环境的污染，这毫无疑问将会成为未来发展的趋势。煤泥掺烧对于循环流化床锅炉的整体性能会产生一定的影响，特别是当煤泥掺烧达到一定比例时，炉膛床温明显下降了40℃、底渣含碳量增加了一倍多、烟道排温上升5～10℃，这些影响都会降低锅炉的燃烧效率。目前我国中小型循环流化床锅炉煤泥掺烧比例可达50%以上，但是300MW以上的大型锅炉的掺烧比例仍不足30%，如何提高大型循环流化床锅炉的掺烧比例，提高燃烧稳定性，这将是未来发电领域的重点方向。
参考文献：
[1]循环流化床锅炉运行调节分析[J].谷海涛.能源与节能.2018（03）.
[2]大型循环流化床锅炉大比例长周期掺烧煤泥实践[J].林森，赵振琪，陈豪，方俊.应用能源技术.2014（05）.
（作者单位：山西平朔煤矸石发电有限责任公司）
关键词：煤泥掺烧；300MW；循环流化床锅炉；运行；影响
1、煤泥的特性与工业分析
煤泥泛指煤粉含水形成的半固体物，是煤炭生产过程中的一种产品，根据品种的不同和形成机理的不同，其性质差别非常大，可利用性也有较大差别，其种类众多，用途广泛。其特性体现在持水性强，水分含量高，黏性较大，灰分含量高，发热量较低，粒度细、微粒含量多等。利用煤泥烘干机将煤泥先破碎分散然后再热力干燥，煤泥处理实现了连续化、工业化，和自动化。工艺中引入了预破碎、分散、打散、防粘壁工序，干燥效率得到大幅度提升。处理后的煤泥可以作为原料加工煤泥型煤，供工业锅炉或居民生活使用。为电厂铸造行业的燃料，提高燃料利用率，降低生产成本提高经济收益。作为砖厂添加剂，提高砖的硬度和抗压强度；作为水泥厂添加料，改善水泥性能，含有某些特定成份的煤泥可用作化工原料。
2、循环流化床锅炉的工作原理及燃烧特点
循环流化床锅炉是基于鼓泡流化床锅炉的前提下发展起来的，其基本原理是利用风室空气将燃料惰性颗粒吹起，然后在颗粒重力作用下沉降，在一升一降的过程中，燃料颗粒便如果液体沸腾一般进入流化状态。由于固态燃料处于硫化状态，锅炉具备燃烧效率高、脱硫效果好等燃烧特点。
2.1循环流化床锅炉工作原理
燃煤燃料经过了洗选与破碎后被输送至炉膛。煤泥燃料进入则是从炉顶或者是炉中进入，形成固定床层。炉膛空气进入炉中对固定床层产生作用。将燃料向上吹起。受到重力与阻力的双重影响。燃料在达到一定高度的时候又会出现下落情况。临界风速小于空气速率时，床层物料就会进入流化状态。随着运动速率的加剧。床层颗粒会聚集形成粒子团，并且在持续增长过程中趋于炉膛的边壁作运动。在运动过程中由于粒子团与气流之间的相对速度较大。会被气流打散并上升，再次重复之前的过程。
2.2循环流化床锅炉的燃烧特点
在燃烧的过程中，燃料始终处于流化的状态。并且炉膛的外部与内部都形成了循环。燃烧的特点体现在：第一，燃烧效率高。由于煤粉燃料在炉膛中处于悬浮流化状态，鼓风机送人的空气与燃料充分接触，使其完全燃烧，在很大程度上提高了燃烧效率。与传统锅炉相比，其燃烧效率可以提升10%左右。第二，脱硫效果好。为了减少二氧化硫、三氧化硫等酸性气体对环境的影响，锅炉都会填充粉末状的石灰石燃料脱硫剂。就一般锅炉而言，脱硫剂在炉膛烟气接触时间仅为几秒，并且脱硫温度高达上千度，使得锅炉脱硫效果欠佳。
3、煤泥掺烧对300MW循环流化床锅炉运行影响
3.1煤泥掺烧量对排渣系统的影响
由于粒度较中煤更细，煤泥掺烧后（入炉混煤量减少）产生的底渣量也相应减少，从而减少了锅炉排渣量。但由于采用低位给煤泥方式，煤泥入口距冷渣器排渣口的距离在2m左右，易引起锅炉排渣口的堵塞。此外，底渣含碳量的大小直接影响锅炉效率，对于小于20m3/h的煤泥掺烧量，底渣含碳量基本没有变化；随着入炉煤泥量的增加，底渣含碳量增加趋势明显。分析认为，底渣含碳量增加的原因有以下两点：一是随着入炉煤泥量的增加，煤泥枪雾化效果变差，入炉煤泥粗颗粒的比例快速增加，难以在短时间内燃尽便由排渣口排出，从而导致底渣可燃物含量较高；二是随着煤泥量的增加，在其它运行参数维持不变的情况下，密相区平均床温下降，增加了燃盡时间，由于煤泥在炉内的停留时间基本不变，也导致了底渣可燃物的增加。
3.2对床温的影响
在300MW负荷条件下，循环流化床逐步增大煤泥的掺烧比例，同时对锅炉密相区上、中、下部的床温进行监测。在煤泥掺入量逐渐增大的过程中，无论床层哪个部位的温度都会下降，以床层中部温度为例，掺烧30%的煤泥与不掺烧相比床温由890℃降至850℃。当炉膛温度较低时，煤泥不容易发生爆裂反而容易团聚，最终增加底渣的碳含量，因此往锅炉炉膛掺烧煤泥时，要时刻调整锥形阀开度来控制床温处于正常范围。
3.3对引风机运行造成的影响
如果进入炉膛的煤泥其水分含量过高。膛内温度过高时，水分会迅速被蒸发，泥团爆裂，之后经历流化燃烧过程。煤泥掺烧比例加重，部分泥团未能参与燃烧而是排出炉膛，底渣的碳含量也会上升。煤泥的掺烧比例低于20%，炉膛的温度则可以将其脱水并爆裂，之后流化燃烧。底渣碳含量则不会发生变化。煤泥掺烧比例不断提升，来不及脱水爆裂燃烧的煤泥量会越来越大。底渣的碳含量也会持续的增加。
3.4对底渣含碳量的影响
当水分含量高的煤泥进入炉膛时，由于炉膛温度高达850℃以上，煤泥中的水分迅速被蒸发，煤泥团脱水后爆裂，并经历流化燃烧过程。随着煤泥掺烧比例的不断加重，部分煤泥团并未脱水爆裂参与燃烧，而是从冷渣器排出炉膛，因此使得底渣含碳量上升。当煤泥掺烧比例低于20%时，此时炉膛温度能够将煤泥脱水爆裂，流化燃烧，底渣含碳量几乎不变。随着煤泥掺烧比例的不断升高，越来越多的煤泥来不及爆裂燃烧，便通过冷渣器排出，从而提升了底渣含碳量。
3.5煤泥对排烟温度的影响
运行情况表明，煤泥掺烧对排烟温度的影响也非常明显。由于煤泥大部分颗粒粒度小于0.5mm，且灰分含量较高，因此煤泥掺烧后会大大增加飞灰的份额。同时，煤泥的灰分一般黏性很大，进入尾部烟道后会导致受热面积灰的加速，从而导致排烟温度的升高。
4、结束语
总而言之，随着节能减排力度的不断加大，循环流化床锅炉中掺烧煤泥不仅将废弃资源回收利用，而且减轻其对环境的污染，这毫无疑问将会成为未来发展的趋势。煤泥掺烧对于循环流化床锅炉的整体性能会产生一定的影响，特别是当煤泥掺烧达到一定比例时，炉膛床温明显下降了40℃、底渣含碳量增加了一倍多、烟道排温上升5～10℃，这些影响都会降低锅炉的燃烧效率。目前我国中小型循环流化床锅炉煤泥掺烧比例可达50%以上，但是300MW以上的大型锅炉的掺烧比例仍不足30%，如何提高大型循环流化床锅炉的掺烧比例，提高燃烧稳定性，这将是未来发电领域的重点方向。
参考文献：
[1]循环流化床锅炉运行调节分析[J].谷海涛.能源与节能.2018（03）.
[2]大型循环流化床锅炉大比例长周期掺烧煤泥实践[J].林森，赵振琪，陈豪，方俊.应用能源技术.2014（05）.
（作者单位：山西平朔煤矸石发电有限责任公司）