循環流化床鍋爐飛灰可燃物高診斷及燃燒優化調整

郝振興

【摘 要】眾所周知，煤炭是中國最主要的能源，從1980年至2011年，中國的煤炭生產量和消費量都呈逐漸增加的趨勢，自2002來以來，煤炭的消費量大幅度增加。在2011年，中國消費40.5億噸，位居世界第一。在煤炭的消費中，電廠用煤又占絕大數比例，約為70%。所以降低飛灰含碳量提高鍋爐效率，對于能源節約具有重要意義。

【關鍵詞】循環流化床鍋爐;飛灰可燃物;診斷;燃燒優化調整

引言

對于鍋爐來說飛灰含碳量的高低直接影響到鍋爐效率的高低，隨著人們對節能降耗的重視，如何才能降低飛灰含碳量提高鍋爐效率成為一個急需解決的問題，本文根據流化床鍋爐的燃燒特點進行分析并提出了優化方案。

1鍋爐基本性能

循環流化床鍋爐通常是自然循環方式，單獨汽包。其結構上主要包括前煙井和后煙井：前煙井作為爐膛，四周一般為模式水冷壁，爐膛上方會吊掛有屏式過熱器或水冷屏;后煙井由高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器、空氣預熱器等部件組成;水平的煙道位于兩個豎井之間，內部安裝旋風分離器，回送裝置和分離器的末端相連接，這樣能分離沒有燃燒殆盡的灰渣，重新送回鍋爐內進行二次燃燒。循環流化床鍋爐在實際工作過程中，其燃料煤要加工到一定粒度標準，經由給煤機送入循環流化床鍋爐的底部燃燒，燃料煤在燃燒過程中所產生的氣體會進入煙井，經層層過濾后，最后產生的廢氣通過煙筒排入到空氣中，顆粒物則會返回到爐內進行燃燒。

2控制飛灰含碳量的優化措施

2.1控制飛灰含碳量的意義

（1）鍋爐熱效率。燃料熱量里有用的熱量所占取的比例值稱之為鍋爐熱效率。若飛灰中的殘碳量增多，會使有效的燃料受到損耗，鍋爐熱效率便會減弱，燃料使用量增多加重，從而也增加了生產成本。下面以某公司熱電廠用煤狀況估算為例，若每天用煤量為350t，飛灰殘碳每下調1%，則每天縮減用煤量3.5t，整年就會縮減用煤量1050t，倘若每噸煤為200元估算，全年節儉約20萬元人民幣;

（2）設備安全。飛灰含碳量的增多，會嚴重造成鍋爐的煙道內的過熱器管壁與煙道之間的摩擦損耗，還會會形成后邊的區域溫度升高，爆管事故爆發的可能性增大，威脅到整個鍋爐安全實施過程;

（3）環境質量。飛灰含碳量的加劇，必然使煤的燃燒效率的減低，用煤量便會隨之增多，在除塵效率不改變的狀況中，排泄到大氣層中的飛灰量隨之也會增加，使環境質量遭受到嚴重的損壞。

2.2氧含量調控

氧含量的調控，實際上就是對一次風和二次風實行合規的風量調配。對一次風和二次風的總風量做到嚴謹的控制，以確保鍋爐的過剩空氣系數，使燃料煤可以全部燃燼，還能預防燃料煤留存時長過短、截面風流速過大。一次風和二次風的比值與飛灰含碳量的多少成正比，調控好一次風和二次風的比值，減弱一次風量加大二次風量，利于減弱飛灰含碳量。所以一次風速愈快、一次風愈大，燃料煤著火需要的熱量就越高，著火需要的時長也就越長，著火點則被推延。一次風過大，使二次風的擾動動力缺乏，爐內燃燒不均衡。風速過大會使燃料煤不能燃盡，因其中的顆粒大的因動能太大而穿過燃燒區。有助燃功效二次風在運營中所具備的特點，充足的二次風穿透能力精良的，為使爐內固體顆粒與煙氣混雜均衡，需距離水冷壁壁面的區域協助燃燒。

2.3增加鍋爐爐膛受熱面

熱電企業在循環流化床鍋爐中應用飛灰回燃技術，對增強鍋爐燃燒穩定性、提高經濟效益具有積極影響，由于提高鍋爐爐膛高度的造價比較高，所以適用范圍相對較窄，一般性熱電企業沒有充足資金對鍋爐進行改造，對此企業可以采用飛灰回燃技術增加鍋爐爐膛受熱面的方式，提高爐膛內部燃燒充分性。

第一，在循環流化床鍋爐內添加封料泵，該泵的主要作用是加快飛灰流化、提高輸送效率，屬于稀相輸灰方式，由于封料泵的輸灰管道上并沒有運轉部件，所以運行磨損率、風機功率相對較小，加上其具有的操作簡便、節約能源、全封閉性等優點，高效性、經濟性、環保性極強。第二，在鍋爐爐膛內部添加三片屏式過熱器，因為循環流化床爐膛高度較低，內部物料無法得到充分燃燒，若是能夠提高爐膛內部溫度，物料充分燃燒幾率便會大大提高，所以熱電企業可以采用規格為“42×6”、材質為“12Cr1MoV”的合金管，該類型的合金管不僅耐高溫且使用壽命較長，利用其增加鍋爐爐膛受熱面，對提高鍋爐飛灰循環量、降低空氣飛灰碳含量具有重要意義，需要熱電企業予以高度重視。

3鍋爐燃燒優化調整試驗及結果分析

3.1燃燒優化調整試驗基本原理

過剩空氣系數和風量配比。循環流化床鍋爐送風的作用是保證爐內物料的正常流化和充分有效的燃燒。適量提高過剩空氣系數，增加燃燒區的氧氣濃度，有助于提高燃燒效率。但是，當爐膛出口過剩空氣系數超過1.15以后，燃燒效率幾乎不變，當超過1.4以后，燃燒效率將向相反方向發展，并會加劇爐內受熱面的磨損，風機電耗增大，排煙熱損失增高，鍋爐熱效率和經濟性降低;一次風的主要作用是保證物料處于良好的流化狀態，同時為燃料燃燒提供部分氧氣（根椐床溫來調整）;二次風量主要根據煙氣含氧量調整，補充燃燒所需空氣，起到擾動作用，加強了氣固兩相混合，二次風可分多段送入，下層二次風壓高于上層二次風壓，一、二次風從不同位置分別送入流化床;循環流化床鍋爐中的貧氧核心區。通過測試某100MWCFB鍋爐爐內氧量場分布發現，爐膛二次風上部有一個貧氧核心區，顯然這是由于二次風的穿透擴散效果不佳而使空氣不能到達爐膛中部所造成，這對核心區細顆粒的燃燒產生了負面影響。因此，在調整二次風量的同時，還應特別注意二次風壓的調整，使二次風具有一定的剛度，以保證二次風的穿透深度。

3.2鍋爐燃燒優化調整試驗

根據以上原因分析，結合現場基本實施條件，組織了2號爐燃燒優化調整試驗，調整前飛灰和爐渣可燃物分別為6.87%、1.51%。①主要調整內容。水冷風室壓力由11.9kPa降至11.1kPa、上二次風擋板開度由40%增開至100%、下二次風擋板開度由75%增開至100%、爐膛負壓由-140Pa升高至70Pa。②調整前后相關參數變化。運行氧量由3%增加至3.5%，因二次風與爐膛差壓提高，進入鍋爐的二次風量增加;二次風機電流降低13A（因二次風與爐膛差壓提高，鍋爐運行氧量提高至4.5%，為降低運行氧量，降低了二次風機出力）;一次風機電流降低13A（降低床壓影響）;引風機電流增加，因鍋爐運行氧量同比調整前增加了0.7%;飛灰和爐渣可燃物分別為3.45%、1.35%，同比調整前分別降低了3.42%、0.16%。③燃燒優化調整后節能潛力分析。調整前后風機（一次風機、二次風機、引風機）電流降低21A，按年運行10個月估算，兩臺爐年節約電量約251萬kW·h，年降低廠用電率約0.16%，按廠用電率每降低一個百分點影響煤耗降低3.55g/（kW·h）估算，使得1號、2號機組煤耗分別降低約0.56g/（kW·h）;飛灰可燃物降低3.42%，大渣可燃物降低0.16%，影響煤耗降低約2.2g/（kW·h）;綜合以上兩項節能潛力，1號、2號機組煤耗分別降低約2.76g/（kW·h）。

結語

綜上所述，熱電企業的主要任務是熱、電等相關資源產品的開發、生產、銷售，是保證居民生活質量的重要單位。企業若想在提高熱力供應量的同時避免對環境造成污染，必須保證循環流化床鍋爐內部物料充分燃燒。對此，企業可以利用飛灰回燃技術優化鍋爐，通過發揮該技術的優勢與作用，切實提高燃燒效率。

參考文獻：

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[2]王長安，唐冠韜.燃煤循環流化床鍋爐急冷脫硫底渣作為水泥混合材的性能[J].化工進展，2019.

（作者單位：冀中能源峰峰集團九龍矸石熱電廠）