465 t/h循环流化床锅炉灰渣含碳量优化调整试验

张宝亮,胡志宏

（1.华电淄博热电有限公司，山东 淄博 255054；2.山东电力研究院，山东 济南 250002）

465 t/h循环流化床锅炉灰渣含碳量优化调整试验

张宝亮1,胡志宏2

（1.华电淄博热电有限公司，山东 淄博 255054；2.山东电力研究院，山东 济南 250002）

灰渣含碳量是影响CFB锅炉运行经济性的重要指标，通过一系列对比试验，摸清了循环流化床锅炉灰渣含碳量的影响因素，试验结论对优化循环流化床锅炉运行状态有重要的参考意义。

燃烧调整；灰渣含碳量；试验

0 引言

CFB锅炉因其燃料适应性广、燃烧效率高、符合环保排放要求，在国内得到广泛推广，但是实际运行中受燃煤煤质变化、负荷波动、运行人员调整水平影响影响，锅炉运行经济性变化较大，根据燃烧效率影响因素，机械未完全燃烧损失（q4）占有相当大的部分，而灰、渣含碳量的高低直接决定q4的高低，同时CFB锅炉炉渣含碳量的的大小对锅炉效率的影响远大于煤粉炉的影响。淄博公司465 t/h CFB锅炉，近期炉渣含碳量有逐年升高的趋势。为摸清CFB锅炉灰、渣含碳量影响因素，提高机组运行经济性，通过一系列对比试验，逐步了解了灰、渣含碳量的影响因素。

1 锅炉设备状况

哈锅465 t/h循环流化床锅炉为高温超高压、自然循环、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置汽包炉，钢架双排柱悬吊结构。尾部对流烟道中布置两级过热器、一级低温再热器，省煤器、空气预热器。设计燃用贫煤、配2台一次风机、2台二次风机、2台液粘调节吸风机，3台高压流化风机，投产初期配套2台风水联合冷渣器，受排渣不畅影响，投产后改为滚筒水冷冷渣器，后期对排渣口进行了改造，由侧排渣方式改为底部排渣。

2 燃烧调整试验结果与分析

锅炉运行的经济性，影响的因素较多，不单纯涉及灰渣问题，进行燃烧调整，应统筹考虑锅炉效率的问题，对于经济性调整，在保证安全前提下，以锅炉效率为最终调整目标，进而提高机组运行经济性。

试验期间煤质分析如表1所示。

表1 试验期间煤质分析

2.1 燃煤粒度变化

对于一定风速、煤质的燃煤，燃煤粒度决定了燃煤在炉内的停留时间及燃烧状况，CFB锅炉在设计初期一般选用窄筛分粒度燃煤，由于受我国燃煤品种繁杂限制，后期改为宽筛分燃煤，不同的燃煤粒度，对锅炉燃烧的经济性影响不同，试验选取相同的煤质，配风方式，通过调整细碎机的破碎间隙，改变燃煤粒度，进行对比试验，结果如表2所示。

从试验数据，燃煤粒度细颗粒份额较大，炉渣含碳量低，飞灰含碳量较高，究其原因，由于CFB锅炉的燃烧特点，在密相区属缺氧燃烧，细粒度较多，增加了稀相区的燃烧份额，使稀相区的燃烧份额超过设计值，导致一部分煤粉未完全燃烧排至分离器，由于分离器效率与粒度成正比，返料量降低，飞灰增大，同时细颗粒燃煤的反应速度大于粗颗粒，炉渣含碳量较低。

表2 燃煤粒度对灰渣含碳量的影响

燃煤粒度粗颗粒份额较多，使得许多大煤粒沉于密相区底部，燃烧不充分，随渣排出，特别是对于矸石含量高的燃煤，热值相对较低，排渣量增大，而矸石燃烧中不能产生爆碎现象，燃烧需要的时间相对增长，导致炉渣含碳量升高。另一方面，燃煤粒度粗颗粒较多，是造成结焦的首要原因，为防止结焦，必会加大一次风量，使大量细煤粒随烟气排出，导致飞灰增大，同时加大了对受热面的磨损。

2.2 负荷变化

负荷变化时由于燃煤量和空气量都随之变化，床温、流化风速随之变化，导致燃烧效率变化，试验选取相同的煤质，配风方式，通过给煤量及总风量的调整，改变负荷，进行对比试验，结果如表3所示。

表3 负荷对灰渣含碳量的影响

负荷降低由于床温、物料循环降低较多，炉内热强度降低，导致飞灰、炉渣增大，效率降低。

2.3 床压变化

在维持配风方式不变的情况下，通过调整床料高度，改变床压，以对比床压变化对经济性的影响，结果如表4所示。

随床压的降低，炉渣含碳量逐渐增大，分析原因，由于目前的排渣方式为底部排渣，床料中渣、煤混合，排渣时部分原煤不可避免随炉渣被排出，床料高时，原煤在床料中份额相对较少，同时原煤在炉内的燃烧时间增长，随床压降低，原煤份额增大，在炉内的燃烧时间缩短，炉渣含碳量增大。

飞灰含碳量随床压的降低而降低，究其原因，在煤质一定情况下，床压增大需增大炉内运行风速，相对细小的飞灰颗粒在分离器内返回的几率降低，燃烧时间缩短，导致飞灰的增大，同时高床压风机电耗增大、磨损增大。

表4 床压对灰渣含碳量的影响

2.4 床温变化

在维持运行氧量、总风等不变的情况下，通过一、二次风配比的调整，改变床温，以对比床温变化对经济性的影响，结果如表5。

表5 床温对灰渣含碳量的影响

理论上讲，较高的炉膛温度对炉内燃烧是有利的，但从试验数据上，CFB锅炉并非炉膛温度越高，经济性越高，分析原因，由于正常运行中CFB锅炉床温的调整，是以调整配风为手段，配风不同造成经济性不同，随着送风的增加，床温降低，而床温降低到一定数值，稀相区燃烧强度降低，导致燃烧不完全，飞灰、炉渣含碳量升高，经济性降低。

2.5 一次风量变化

在维持运行氧量、总风量等运行参数不变的情况下，通过调整一二次风量，改变一二次风配比，以对比不同一次风量对经济性的影响，结果如表6所示。

表6 一次风量对灰渣含碳量的影响

在一定范围内，随着一次风量的升高，炉渣含碳量降低，飞灰可燃物降低，锅炉效率升高，但风量增至一定数值后，继续增加一次风量，锅炉效率呈降低趋势。

分析原因，从燃烧角度，由于循环物料从密相区返回，一次风和燃煤也是从此加入，密相区作为一个稳定的加热源，须保证密相区有一定的燃烧份额，才能保证该区域的温度，特别对于我们宽筛分燃煤，本身会有部分大颗粒停留在密相区，必须在密相区送入足够空气，使这部分燃煤燃烧或气化。但当一次风过高，二次风将减弱，分段燃烧的比率降低，同时细颗粒停留时间减小，导致飞灰增大。

2.6 氧量变化

在维持一二次风配比，床压等运行参数不变的情况下，通过总风量的增减，改变炉膛氧量，以对比锅炉运行氧量对燃烧经济性的影响，探索锅炉最佳运行氧量，结果如表7所示。

表7 运行氧量对灰渣含碳量的影响

随着运行氧量的升高，飞灰、炉渣降低，锅炉效率升高，初步分析，低氧量运行，导致炉内缺氧燃烧，从配风角度，随着送风增加，床温降低，但炉内氧量充足、燃烧环境增强，锅炉效率增高。但是根据CFB锅炉磨损情况，增大风量后，必然导致炉内磨损加剧，因此，在保证降低飞灰，提高锅炉效率的同时，兼顾炉内磨损情况，保持适宜的运行氧量。

2.7 上下二次风配比变化

在维持运行氧量、总风、一二次风量等运行参数基本不变的情况下，通过调整上下二次风箱进风挡板，改变上下二次风配比，以对比上下二次风量变化对经济性的影响。结果如表8所示。

表8 二次风配比对灰渣含碳量的影响

二次风配风方式，增大上二次风风量，可实现炉内分段燃烧的要求，减少密相区燃烧份额、增大稀相区份额，同时上二次风尚有压火，降低火焰中心作用。

2.8 排渣方式对比

在维持运行正常运行参数不变的情况下，改变冷渣器的运行方式，以对比不同冷渣器运行对炉渣含碳量的影响。

冷渣器运行方式对于炉渣含碳量变化规律性较差，由于前墙给煤，落煤点受拨煤风的影响，落煤点并非一定落至前墙位置，导致不同的冷渣器运行，炉渣含碳量无规律变化。

3 结论

1）选择适当的燃煤粒度，正常情况最大粒度不大于7 mm，特别是矸石含量高的煤种。

2）飞灰含碳量随床压升高而升高，炉渣含碳量随床压升高而降低。选择适当的床压，床压控制以料层高度，减小一次风量调床压现象。

3）床温控制以配风调节为主，正常随煤质、负荷变化，保持在850~950℃间。

4）飞灰含碳量与一次风量成正比，炉渣含碳量与一次风量成反比，选择合适的一次风量，正常保持16~17万m3/h。

5）综合考虑风量与经济性及磨损关系，确定最佳氧量3.5%~4.5%。

6）控制上层二次风高于下层二次风，有利于提高燃烧效率。

7）根据拨煤风、给煤量的大小，调整前后墙冷渣器运行方式。

［1］岑可法，倪明江，等.循环流化床锅炉理论设计与运行［M］.北京：中国电力出版社.

Optimized Adjustment Test on the Content of Carbon in Ash of 465 t/h CFB

The content of carbon in ash is an important index about efficiency of CFB boiler.Through a series of compara tive tests,the rules of many factors affecting content of carbon in ash are and the results can be used to guide CFB boiler operation.

combustion adjustment；the content of carbon in ash,；test

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1007－9904（2010）04－42－03

2010－05－17