淺談如何降低煤粉爐的飛灰摻碳量

黃銀柳 劉濤 周文正 張現鵬

摘 ?要：飛灰再燃技術應用于低倍率循環、中低溫分離的CFB鍋爐上，在燃用高熱值的無煙煤時，能夠解決飛灰可燃物高的問題，具有明顯的經濟價值。飛灰再燃技術可用于飛灰可燃物高、燃煤熱值過高的CFB鍋爐，會有較好的效果。本文就如何降低煤粉爐的飛灰摻碳量進行研究。

CFB鍋爐屬低溫強化燃燒，密相區蓄熱量大，入爐煤量一般只占床料的5%左右，燃燒時間充足，床內粒煤能夠得到完全燃燒，即便是燃用揮發分低的無煙煤、石煤等，爐渣可燃物也不高，一般都能控制在2%以內。但燃煤被一次風夾帶和揚析出的細顆粒在稀相區內的燃燒環境（爐膛溫度及燃煤粒度）都不及煤粉爐優越，飛灰可燃物含量容易偏高。因此，CFB鍋爐在設計上，用戶選用煤種時應采取有效措施來彌補這方面缺陷。

1 原因分析

1.1CFB鍋爐結構方面的影響

鍋爐結構形式不同，其飛灰可燃物損失、電耗、磨損都存在差別。爐膛高度、爐膛橫截面積、煙氣流速、分離器結構、分離器效率、循環倍率、一次風速和一次風量、二次風和三次風配比、稀相區溫度、入爐煤質和粒度，這些都是直接影響CFB鍋爐飛灰可燃物偏高的因素。

1.2 CFBB燃料量控制系統構成

鍋爐燃燒控制系統的任務是提供合理的燃燒量來滿足鍋爐蒸汽負荷的變化，保證鍋爐的安全、經濟運行。CFBB燃燒控制系統包括燃料量、送風量、吸風量三個變量，是一個多參數、多變量的控制系統，可由3個相對獨立的單變量系統來實現。即主蒸汽壓力控制、送風量控制、爐膛負壓控制，這些控制系統各完成獨立功能，同時又相互嵌入，實現燃燒最佳經濟控制。并具備優點為：（1）系統燃燒率調整按目標負荷值及給煤機投運的數量值去調整給煤機的變頻轉速和高爐煤氣量來實現;（2）給煤機變頻轉速信號作為煤量代表信號，該信號與風量、燃燒率等關聯信號一起建立起鍋爐的風/煤比函數和燃料—空氣限制函數;（3）在自動方式時，每一層燃料風門擋板的開度應是該層給煤機轉速信號的函數;（4）為加快給煤機根據燃料的不同發熱量進行校正;（6）總燃料量與鍋爐指令比較，綜合成一個總燃料指令;（7）CFBB指令按送入鍋爐的總的燃料量（包括所有輔助燃料）來限制風量，燃料指令應根據運行的給煤機數量進行修改以保證風量不低于燃料量[1]。根據上述負荷要求，對于負荷控制的實現，最終是通過改變燃料量來完成的。而燃料量的改變又必然將影響到各臺鍋爐各自的過熱器出口壓力，必將會導致爐床溫度及爐膛出口溫度的改變，故而控制系統必須考慮各參數的相互影響。

2采用飛灰再燃技術降低飛灰可燃物損失

飛灰再燃技術是將CFB鍋爐燃燒后的飛灰，經尾部除塵器收集，儲存在灰倉中（電除塵可利用單倉泵），通過一套氣力輸灰系統，將其返回爐膛再次燃燒，達到飛灰燃盡的目的。該項技術在國外的一些CFB鍋爐中已開始應用，但在國內還很少采用。本文以引進LLB技術的CFB鍋爐為例，采用一套簡單、穩定、經濟的飛灰再燃系統，來降低燃用無煙煤時的飛灰可燃物損失，創造一定的經濟價值[2]。

2.1 原理分析

采用飛灰再燃的關鍵是增大循環倍率，同時也改變了密相區與稀相區的燃燒份額。對于低倍率的LLB技術的CFB鍋爐（設計循環倍率為10），適當增加循環倍率，燃料顆粒循環次數增加，停留時間延長，會提高燃燒效率，降低飛灰可燃物損失。具體方法是將電除塵一電場（收集飛灰量，占總灰量的85%以上，且飛灰可燃物高達18%左右）除塵灰，通過一套LFB高效低耗料封泵系統，連續穩定地返送回爐膛密相區，達到飛灰的再燃燒的目的，能夠大幅降低除塵灰的可燃物損失。連續可調，配有功率為15kW的羅茨風機，采用<108mm的輸灰管路，輸送距離小于30m，輸送高度小于7m，流程工藝見圖1。

LFB高效低耗料封泵系統的優點是運行安全可靠，能使除塵灰連續、均勻、穩定地輸送，調整噴射器噴嘴的位移，可調節輸送灰量的大小。整套系統簡單可靠、操作方便、投資小。鍋爐高負荷運行中，即可將飛灰再燃系統投入，保證該系統在穩定工況下運行，正常的床溫波動仍靠原循環灰系統調節。隨著鍋爐負荷的增大，飛灰再燃回灰量也隨之增大[3]。

2.2改造后的經濟價值

采用飛灰再燃技術改造后，可以有效地降低飛灰可燃物損失。經驗表明：飛灰經過爐內循環一次的燃燒率可達60%，國外的CFB鍋爐應用飛明循環倍率小于15范圍內，增大循環倍率對燃燒效率的提高是有較明顯作用。當然，過高地增加循環倍率，如R>20后，對燃燒效率的提高作用已不明顯，相反還會增加風機的電耗和磨損。

2.3飛灰再燃技術改造方案

引進LLB技術的CFB鍋爐可采用飛灰再燃技術改造，來解決飛灰可燃物含量高的灰再燃技術，飛灰可燃物損失一般可降低50%以上。因此，LLB技術的CFB鍋爐采用飛灰再燃技術改造后，飛灰可燃物損失按降低50%計算，從改造前飛灰可燃物損失為18%，改造后可降低到9%以下，這樣，鍋爐機械不完全燃燒損失大為降低。

3結語

飛灰再燃技術應用于低倍率循環、中低溫分離的CFB鍋爐上，在燃用高熱值的無煙煤時，能夠解決飛灰可燃物高的問題，具有明顯的經濟價值。飛灰再燃技術可用于飛灰可燃物高、燃煤熱值過高的CFB鍋爐，會有較好的效果。控制系統產生的經濟效益主要體現提高循環流化床鍋爐的熱效率，降低煤耗和電耗，提升CFBB自控投運率和控制效果，獲取可觀的經濟效益。

參考文獻

[1] ?呂俊復，佟博恒，董建勛，吳玉新，龐開宇.循環流化床內煤矸石一維燃燒模型[J].煤炭學報，2016，41（10）：2418-2425.

[2] ?麻紅波，余瑞鋒，倪艷紅，張彬.基于GSA-LSSVM的循環流化床鍋爐飛灰含碳量預測[J].鍋爐技術，2016，47（02）：53-56+72.

[3] ?李永華，黃治坤.循環流化床鍋爐降低飛灰含碳量研究[J].鍋爐技術，2012，43（03）：24-27.