张建春黄逸群张 缦刘爱成杨海瑞吕俊复

(1.太原锅炉集团有限公司,山西太原 030000;2.清华大学热能动力工程与热科学教育部重点实验室,北京 100084)

0 引 言

煤炭是我国的主要能源,煤炭直接燃烧会造成严重的环境污染。分选、分质利用是控制煤炭利用污染的有效途径[1]。我国的煤炭生产中,低热值燃料占比较大。煤炭开采、分选过程中产生的大量煤矸石类劣质燃料,其大规模经济利用方式主要是燃烧发电以及灰渣综合利用[2-3]。煤矿开采多年遗留下煤矸石山,其自燃也成为矿区的重要污染源,因此国家积极提倡采用循环流化床(CFB)锅炉燃烧煤矸石等劣质燃料发电的政策[4]。这是我国CFB燃烧技术近年来突飞猛进的根本驱动力,燃烧各种低热值燃料的CFB锅炉已经得到广泛应用。出于技术上和经济上的考虑,CFB锅炉的典型燃料是掺烧煤矸石后混合而成的10.468～14.655 MJ/kg的低热值燃料[5]。但对于8.374 MJ/kg以下的煤矸石,尤其是3.350～6.281 MJ/kg的煤矸石,利用仍然比较困难。

为此,在分析煤矸石的燃烧过程的基础上,根据模型计算结果,研发了燃烧超低热值煤矸石(3.350 ～6.281 MJ/kg)的 220 t/h CFB 锅炉。 4 a的运行结果表明,本文研发的CFB锅炉具有良好的可靠性和经济性。

1 煤矸石燃烧过程理论分析

煤矸石灰分极高,当煤矸石颗粒进入炉膛加热后,水分和挥发分先析出,之后颗粒表面挥发分燃烧,并逐渐点燃剩下的固体颗粒[6]。由于煤矸石的可燃质含量较低,挥发分燃烧释放的热量不足以点燃剩下的焦炭,因此超低热值的煤矸石在一般条件下很难燃烧,只有在流化床条件下,利用大量的高温床料实现稳定点燃、着火。……