某75 t/h循環流化床鍋爐飛灰含碳量高的原因分析及驗證

王新鋼

（煙臺龍源電力技術股份有限公司，山東煙臺264006）

1 75 t/h循環流化床鍋爐運行概況

近年來，循環流化床鍋爐以其優越的環保特性、燃料適應性受到人們的廣泛關注，并得到迅速發展，但也存在水冷壁磨損嚴重、飛灰含碳量整體偏高等問題。

河南某75 t/h循環流化床鍋爐是濟南鍋爐廠生產的高溫超高壓循環流化床鍋爐，型號為YG-75/5.29-M20。該鍋爐為單鍋筒，自然循環，П型布置。常規入爐煤質：以鶴壁煤為主，還有神木煤及其他煤種。該鍋爐結構尺寸如表1所示。

表1 鍋爐結構尺寸

該鍋爐于2017年進行技改后運行穩定，飛灰含碳量較技改前變化不大。2018年6月下旬，鍋爐設備在沒有任何異常的情況下飛灰含碳量逐漸升高，7月以后飛灰含碳量由原來的14%～18%升高到25%～32%。飛灰含碳量的大幅升高嚴重影響了鍋爐效率，降低飛灰含碳量對提高鍋爐的經濟效益有著重要的實際意義[1]。本文結合前期對該鍋爐的追蹤調試經驗，通過一系列燃燒調整，找出造成飛灰含碳量升高的主要原因，并進行了驗證。

2 飛灰含碳量高的原因分析

循環流化床鍋爐降低飛灰含碳量的燃燒調整主要從兩方面考慮：首先，延長物料在爐內的停留時間；其次，提高物料在爐內的燃燒速率，縮短燃盡時間。為此，本文分別從一二次風風量調整、二次風風量上下分配比例調整、爐內料層調整、氧量調整等方面進行改進。鍋爐通過以上燃燒調整，飛灰含碳量變化不明顯，說明運行操作手段對造成飛灰含碳量升高的影響十分有限。因此，考慮從煤質變化和燃煤粒徑變化方面分析造成飛灰含碳量高的原因。

2.1 煤質變化的影響

本文通過統計飛灰含碳量變化前后的入爐煤情況發現，6月與8月入爐煤前后有較大變化。其中，6月23號之前入爐煤工業分析揮發分平均在19.4%左右，灰分平均在30%左右，其間#1和#2爐飛灰含碳量平均在16%～17%。8月入爐煤工業分析揮發分平均在14%左右，灰分平均在36%左右，其間飛灰含碳量平均值在25%～33%。

通過以上對比可以發現，燃煤揮發分和灰分的高低對飛灰含碳量有較大影響。低揮發分會造成煤粉推遲著火及延長其燃盡時間，高灰分則會阻礙焦炭與氧氣的接觸，增加燃料著火和燃盡的困難[2-3]。

2.2 燃煤粒徑的影響

鍋爐實際入爐煤為混煤，其中主要煤源為鶴壁貧煤。燃煤細顆粒份額嚴重偏多，尤其是100 μm以下的細顆粒。皮帶取煤擠壓后煤粒成團狀，說明細顆粒份額嚴重過多。

鍋爐燃煤細顆粒份額過大時，受到75 t/h循環流化床鍋爐高度的限制，細顆粒在爐內停留時間很短，來不及燃盡即飛出爐膛，而細微顆粒無法被分離器捕捉，從而導致飛灰含碳量增大。

3 驗證

通過以上分析認為，飛灰含碳量升高一方面是煤質變化影響，另一方面是燃煤粒徑變化影響。考慮到更換煤種帶來的生產成本等因素，因此本文通過改變燃煤粒徑來驗證以上分析的正確性。

入爐煤粒徑調整前后，在皮帶處進行取樣，獲取變更前后粒徑配比數據，在保證鍋爐穩定運行的前提下，摻燒粒徑變更前后的入爐煤，對比粒徑變更前后飛灰含碳量的變化情況。試驗前后燃煤顆粒粒徑配比數據如表2所示。試驗前后飛灰含碳量變化情況如表3所示。

表2 試驗前后燃煤顆粒粒徑配比數據

從表2可以看出，1 mm以下燃煤顆粒比例較之前有明顯變化，基本在22.6%～27.8%，從3次化驗結果來看，細粉顆粒度整體上較之前有明顯改善。

從表3可以看出，飛灰含碳量化驗結果也有較大改善，飛灰含碳量較摻配試驗前降低7%左右。

表3 試驗前后飛灰含碳量變化情況

通過上述試驗可以看出，燃煤顆粒中細粉比例對飛灰含碳量有明顯影響。燃煤顆粒中1 mm以下粒徑比例在29.5%～39.4%時，飛灰含碳量在27%～30%；燃煤顆粒中1 mm以下粒徑比例在22%～27%時，飛灰含碳量基本控制在22%～24%。

4 結論

（1）燃燒調整手段對降低飛灰含碳量沒有明顯效果。

（2）分析煤質變化和燃煤粒徑變化，可以找到造成飛灰含碳量升高的主要因素。

（3）改變細粉粒徑比例，飛灰含碳量較之前降低了7%左右，驗證了上述分析的正確性。