王文選等在實驗室規模的循環流化床裝置上進行了煤焦混燒的試驗研究，認為燃燒純焦難以組織合理的爐內溫度場，煤焦比由1:1變為3:1時．爐內溫度場趨于均勻。本文對額定蒸發量為410 t/h的超高壓循環流化床鍋爐燃用煤焦混合物進行了鍋爐性能測試，整理得到了包括鍋爐效率、運行參數、污染物排放在內的一系列規律性結果。本文的工作對我國燃用煤／石油焦混合燃料的循環流化床鍋爐的設計和運行具有借鑒意義。
1、鍋爐結構性能簡介
1.1鍋爐的主要參數
鍋爐的主要性能設計參數如表1所示。
1.2鍋爐的總體結構簡介
該型鍋爐是美國生產的第三代循環流化床鍋爐，采用八面水冷耐火材料襯里的緊湊型旋風分離器，爐內布置膜式水冷壁，床底布風板上裝有箭頭形風帽。燃料分四路經稱重式給煤機由前墻加入爐膛：破碎后的脫硫劑由石灰石粉倉經兩級倉泵，采取氣力輸送方式分四路分別送至鍋爐前、后墻；鍋爐配兩臺風水聯合冷渣器，爐渣中的細灰隨冷渣風返回爐膛；空預器下灰斗和靜電除塵器Nol電場捕集的飛灰采用氣力輸送方式由前墻送回爐內；鍋爐旋風分離器出口的煙氣依次經過裝有末級過熱器、一級過熱器、省煤器和空氣預熱器的尾部豎井煙道和靜電除塵器由煙囪排放。鍋爐流程如圖1所示。
2、燃料及脫硫劑分析
試驗用燃料為煙煤和石油焦，燃料元素分析和工業分析數據見表2。表3和表4分別為試驗用脫硫劑（石灰石）的成分特性和粒度分析。石灰石中Ca0粒徑很細，主要集中在5～20um，中位粒徑為14.13um;用氮吸附儀測得其比表面積為0.378m2/g。
3、鍋爐熱效率測定
鍋爐效率采用美國機械工程師協會(ASME)鍋爐性能試驗規程推薦的能量平衡法進行測試計算。測試前，對冷渣器排渣量和石灰石給粉量分別進行了標定，結果如圖2、圖3所示。由圖可知，石灰石給粉量和石灰石旋轉閥轉速基本呈線性關系；左、右兩側冷渣器排渣量和冷渣器旋轉閥轉速也基本呈線性關系。實際測試過程中，可通過記錄其旋轉閥轉速來推算給粉量和排渣量。
在空氣預熱器出口煙道采取網格法用飛灰等速取樣系統進行飛灰取樣，取樣系統流程如圖4所示。該系統用真空泵從煙道中抽氣，通過改變調節閥的開度控制浮子流量計的讀數保證取樣管口的抽氣速度和鍋爐尾部煙道中的煙氣流速相等。粒徑較大的飛灰經旋風子分離直接落至收塵器內，未被分離的細灰收集在后面的濾筒里，和收塵器內的飛灰混合后一起化驗分析。Test0350XL型煙氣分析儀用于在線分析空氣預熱器出口煙道內煙氣中02、C02、S02、NO、N20、CO等6種煙氣成分。額定負荷工況下鍋爐熱效率的測試結果見表5。
4、鍋爐運行
4.1溫度
由圖5可見，以煤和石油焦混合物為燃料，爐內密相區溫度分布均勻，最低為814.1℃，最高為876.7℃，平均溫度為850.1℃。前墻溫度比后墻低，因為燃料由前墻加入，在前墻未及充分燃燒，熱量還未完全釋放。03、04測點靠近二次風入口，故溫度較測點01、02、05、06處為低。圖6為該運行工況下平均床溫、分離器入口溫度、空預器出口煙溫和排渣溫度分別為850℃、860℃、140℃和110℃左右，隨時間變化波動很小，說明燃用煤和石油焦混合物燃燒相當穩定，易于控制。
4.2汽水系統
由于鍋爐運行溫度穩定，鍋爐的汽水流量也相對穩定，見圖7。運行證明，燃用煤和石油焦混合物，燃料成分波動小，加料和排渣穩定，鍋爐汽水參數的穩定性良好。
4,3污染物排放
尾部各煙氣組分濃度隨時間的變化如圖8所示，02的濃度為2.5%—3%，保持在一個較低的水平，說明過量空氣系數比較小，排煙損失也相對減小。CO排放濃度在(60～90)xl0-6之間，說明爐內的燃燒組織合理，狀況穩定，燃料燃燒效率很高。NO的排放濃度在(50—90)xl04之間，較煤粉爐排放濃度低得多，這是因為循環流化床鍋爐的運行溫度低，熱力型NO的形成速率很低．分級燃燒大大抑制了NO的生成。S02排放濃度也很低，在(150—450) xl0_6之間，在鈣硫物質的量比為2.47時脫硫效率高達95%以上，說明在煤焦混燒循環流化床中加入合適鈣硫物質的量比的石灰石可以將S02排放控制在一個較低的水平。但S02的排放濃度存在一定的波動，究其原因如下：①混合燃料的配比有波動，入爐燃料硫含量不穩定：②石灰石給料不穩定，在輸送過程中出現架橋現象等。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
4.4灰渣含碳量
該鍋爐的底渣含碳量為0.23%，飛灰含碳量為6.77%，維持在一個較低的水平上，碳轉化率很高。鍋爐運行過程中過量空氣系數較低，碳轉化率高是因為冷渣器裝有細灰選擇回吹室，可將底渣中較細的灰吹回爐膛重復燃燒；靜電除塵器Nol電場裝有飛灰再循環系統，將飛灰送回鍋爐前墻燃燒。尾部飛灰回燃系統的成功運行為解決我國循環流化床鍋爐飛灰含碳量較高問題提供了很好的借鑒意義。
5、結論
①循環流化床鍋爐燃用煤焦混合物，在額定負荷下，鍋爐熱效率可達92.8%；
②以煤焦混合物為燃料，爐內密相區溫度分布均勻；床溫、分離器入口溫度、空預器出口煙溫和排渣溫度等各溫度穩定；
③燃用煤焦混合物，鍋爐主蒸汽流量、給水流量、減溫水流量穩定；
④燃用煤焦混合物，在鈣硫物質的量比為2.47時，S02排放濃度在(150—450)xl0-6，脫硫效率達95%以上；CO、NO排放也維持在較低水平。
⑤以煤焦混合物為燃料，采用尾部飛灰再循環技術，鍋爐飛灰含碳量可維持在較低水平。
