循环流化床锅炉飞灰可燃物高诊断及燃烧优化调整

郝振兴

【摘 要】众所周知，煤炭是中国最主要的能源，从1980年至2011年，中国的煤炭生产量和消费量都呈逐渐增加的趋势，自2002来以来，煤炭的消费量大幅度增加。在2011年，中国消费40.5亿吨，位居世界第一。在煤炭的消费中，电厂用煤又占绝大数比例，约为70%。所以降低飞灰含碳量提高锅炉效率，对于能源节约具有重要意义。

【关键词】循环流化床锅炉;飞灰可燃物;诊断;燃烧优化调整

引言

对于锅炉来说飞灰含碳量的高低直接影响到锅炉效率的高低，随着人们对节能降耗的重视，如何才能降低飞灰含碳量提高锅炉效率成为一个急需解决的问题，本文根据流化床锅炉的燃烧特点进行分析并提出了优化方案。

1锅炉基本性能

循环流化床锅炉通常是自然循环方式，单独汽包。其结构上主要包括前烟井和后烟井：前烟井作为炉膛，四周一般为模式水冷壁，炉膛上方会吊挂有屏式过热器或水冷屏;后烟井由高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器等部件组成;水平的烟道位于两个竖井之间，内部安装旋风分离器，回送装置和分离器的末端相连接，这样能分离没有燃烧殆尽的灰渣，重新送回锅炉内进行二次燃烧。循环流化床锅炉在实际工作过程中，其燃料煤要加工到一定粒度标准，经由给煤机送入循环流化床锅炉的底部燃烧，燃料煤在燃烧过程中所产生的气体会进入烟井，经层层过滤后，最后产生的废气通过烟筒排入到空气中，颗粒物则会返回到炉内进行燃烧。

2控制飞灰含碳量的优化措施

2.1控制飞灰含碳量的意义

（1）锅炉热效率。燃料热量里有用的热量所占取的比例值称之为锅炉热效率。若飞灰中的残碳量增多，会使有效的燃料受到损耗，锅炉热效率便会减弱，燃料使用量增多加重，从而也增加了生产成本。下面以某公司热电厂用煤状况估算为例，若每天用煤量为350t，飞灰残碳每下调1%，则每天缩减用煤量3.5t，整年就会缩减用煤量1050t，倘若每吨煤为200元估算，全年节俭约20万元人民币;

（2）设备安全。飞灰含碳量的增多，会严重造成锅炉的烟道内的过热器管壁与烟道之间的摩擦损耗，还会会形成后边的区域温度升高，爆管事故爆发的可能性增大，威胁到整个锅炉安全实施过程;

（3）环境质量。飞灰含碳量的加剧，必然使煤的燃烧效率的减低，用煤量便会随之增多，在除尘效率不改变的状况中，排泄到大气层中的飞灰量随之也会增加，使环境质量遭受到严重的损坏。

2.2氧含量调控

氧含量的调控，实际上就是对一次风和二次风实行合规的风量调配。对一次风和二次风的总风量做到严谨的控制，以确保锅炉的过剩空气系数，使燃料煤可以全部燃烬，还能预防燃料煤留存時长过短、截面风流速过大。一次风和二次风的比值与飞灰含碳量的多少成正比，调控好一次风和二次风的比值，减弱一次风量加大二次风量，利于减弱飞灰含碳量。所以一次风速愈快、一次风愈大，燃料煤着火需要的热量就越高，着火需要的时长也就越长，着火点则被推延。一次风过大，使二次风的扰动动力缺乏，炉内燃烧不均衡。风速过大会使燃料煤不能燃尽，因其中的颗粒大的因动能太大而穿过燃烧区。有助燃功效二次风在运营中所具备的特点，充足的二次风穿透能力精良的，为使炉内固体颗粒与烟气混杂均衡，需距离水冷壁壁面的区域协助燃烧。

2.3增加锅炉炉膛受热面

热电企业在循环流化床锅炉中应用飞灰回燃技术，对增强锅炉燃烧稳定性、提高经济效益具有积极影响，由于提高锅炉炉膛高度的造价比较高，所以适用范围相对较窄，一般性热电企业没有充足资金对锅炉进行改造，对此企业可以采用飞灰回燃技术增加锅炉炉膛受热面的方式，提高炉膛内部燃烧充分性。

第一，在循环流化床锅炉内添加封料泵，该泵的主要作用是加快飞灰流化、提高输送效率，属于稀相输灰方式，由于封料泵的输灰管道上并没有运转部件，所以运行磨损率、风机功率相对较小，加上其具有的操作简便、节约能源、全封闭性等优点，高效性、经济性、环保性极强。第二，在锅炉炉膛内部添加三片屏式过热器，因为循环流化床炉膛高度较低，内部物料无法得到充分燃烧，若是能够提高炉膛内部温度，物料充分燃烧几率便会大大提高，所以热电企业可以采用规格为“42×6”、材质为“12Cr1MoV”的合金管，该类型的合金管不仅耐高温且使用寿命较长，利用其增加锅炉炉膛受热面，对提高锅炉飞灰循环量、降低空气飞灰碳含量具有重要意义，需要热电企业予以高度重视。

3锅炉燃烧优化调整试验及结果分析

3.1燃烧优化调整试验基本原理

过剩空气系数和风量配比。循环流化床锅炉送风的作用是保证炉内物料的正常流化和充分有效的燃烧。适量提高过剩空气系数，增加燃烧区的氧气浓度，有助于提高燃烧效率。但是，当炉膛出口过剩空气系数超过1.15以后，燃烧效率几乎不变，当超过1.4以后，燃烧效率将向相反方向发展，并会加剧炉内受热面的磨损，风机电耗增大，排烟热损失增高，锅炉热效率和经济性降低;一次风的主要作用是保证物料处于良好的流化状态，同时为燃料燃烧提供部分氧气（根椐床温来调整）;二次风量主要根据烟气含氧量调整，补充燃烧所需空气，起到扰动作用，加强了气固两相混合，二次风可分多段送入，下层二次风压高于上层二次风压，一、二次风从不同位置分别送入流化床;循环流化床锅炉中的贫氧核心区。通过测试某100MWCFB锅炉炉内氧量场分布发现，炉膛二次风上部有一个贫氧核心区，显然这是由于二次风的穿透扩散效果不佳而使空气不能到达炉膛中部所造成，这对核心区细颗粒的燃烧产生了负面影响。因此，在调整二次风量的同时，还应特别注意二次风压的调整，使二次风具有一定的刚度，以保证二次风的穿透深度。

3.2锅炉燃烧优化调整试验

根据以上原因分析，结合现场基本实施条件，组织了2号炉燃烧优化调整试验，调整前飞灰和炉渣可燃物分别为6.87%、1.51%。①主要调整内容。水冷风室压力由11.9kPa降至11.1kPa、上二次风挡板开度由40%增开至100%、下二次风挡板开度由75%增开至100%、炉膛负压由-140Pa升高至70Pa。②调整前后相关参数变化。运行氧量由3%增加至3.5%，因二次风与炉膛差压提高，进入锅炉的二次风量增加;二次风机电流降低13A（因二次风与炉膛差压提高，锅炉运行氧量提高至4.5%，为降低运行氧量，降低了二次风机出力）;一次风机电流降低13A（降低床压影响）;引风机电流增加，因锅炉运行氧量同比调整前增加了0.7%;飞灰和炉渣可燃物分别为3.45%、1.35%，同比调整前分别降低了3.42%、0.16%。③燃烧优化调整后节能潜力分析。调整前后风机（一次风机、二次风机、引风机）电流降低21A，按年运行10个月估算，两台炉年节约电量约251万kW·h，年降低厂用电率约0.16%，按厂用电率每降低一个百分点影响煤耗降低3.55g/（kW·h）估算，使得1号、2号机组煤耗分别降低约0.56g/（kW·h）;飞灰可燃物降低3.42%，大渣可燃物降低0.16%，影响煤耗降低约2.2g/（kW·h）;综合以上两项节能潜力，1号、2号机组煤耗分别降低约2.76g/（kW·h）。

结语

综上所述，热电企业的主要任务是热、电等相关资源产品的开发、生产、销售，是保证居民生活质量的重要单位。企业若想在提高热力供应量的同时避免对环境造成污染，必须保证循环流化床锅炉内部物料充分燃烧。对此，企业可以利用飞灰回燃技术优化锅炉，通过发挥该技术的优势与作用，切实提高燃烧效率。

参考文献：

[1]刁黎鹏.130t/h高温高压循环流化床锅炉运行中常见问题及解决方案[J].现代工业经济和信息化，2019（04）：126-128.

[2]王长安，唐冠韬.燃煤循环流化床锅炉急冷脱硫底渣作为水泥混合材的性能[J].化工进展，2019.

（作者单位：冀中能源峰峰集团九龙矸石热电厂）