465 t/h循環(huán)流化床鍋爐灰渣含碳量?jī)?yōu)化調(diào)整試驗(yàn)

張寶亮,胡志宏

（1.華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255054；2.山東電力研究院，山東 濟(jì)南 250002）

465 t/h循環(huán)流化床鍋爐灰渣含碳量?jī)?yōu)化調(diào)整試驗(yàn)

張寶亮1,胡志宏2

（1.華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255054；2.山東電力研究院，山東 濟(jì)南 250002）

灰渣含碳量是影響CFB鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，通過(guò)一系列對(duì)比試驗(yàn)，摸清了循環(huán)流化床鍋爐灰渣含碳量的影響因素，試驗(yàn)結(jié)論對(duì)優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行狀態(tài)有重要的參考意義。

燃燒調(diào)整；灰渣含碳量；試驗(yàn)

0 引言

CFB鍋爐因其燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、符合環(huán)保排放要求，在國(guó)內(nèi)得到廣泛推廣，但是實(shí)際運(yùn)行中受燃煤煤質(zhì)變化、負(fù)荷波動(dòng)、運(yùn)行人員調(diào)整水平影響影響，鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變化較大，根據(jù)燃燒效率影響因素，機(jī)械未完全燃燒損失（q4）占有相當(dāng)大的部分，而灰、渣含碳量的高低直接決定q4的高低，同時(shí)CFB鍋爐爐渣含碳量的的大小對(duì)鍋爐效率的影響遠(yuǎn)大于煤粉爐的影響。淄博公司465 t/h CFB鍋爐，近期爐渣含碳量有逐年升高的趨勢(shì)。為摸清CFB鍋爐灰、渣含碳量影響因素，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)一系列對(duì)比試驗(yàn)，逐步了解了灰、渣含碳量的影響因素。

1 鍋爐設(shè)備狀況

哈鍋465 t/h循環(huán)流化床鍋爐為高溫超高壓、自然循環(huán)、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置汽包爐，鋼架雙排柱懸吊結(jié)構(gòu)。尾部對(duì)流煙道中布置兩級(jí)過(guò)熱器、一級(jí)低溫再熱器，省煤器、空氣預(yù)熱器。設(shè)計(jì)燃用貧煤、配2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)二次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)液粘調(diào)節(jié)吸風(fēng)機(jī)，3臺(tái)高壓流化風(fēng)機(jī)，投產(chǎn)初期配套2臺(tái)風(fēng)水聯(lián)合冷渣器，受排渣不暢影響，投產(chǎn)后改為滾筒水冷冷渣器，后期對(duì)排渣口進(jìn)行了改造，由側(cè)排渣方式改為底部排渣。

2 燃燒調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果與分析

鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，影響的因素較多，不單純涉及灰渣問(wèn)題，進(jìn)行燃燒調(diào)整，應(yīng)統(tǒng)籌考慮鍋爐效率的問(wèn)題，對(duì)于經(jīng)濟(jì)性調(diào)整，在保證安全前提下，以鍋爐效率為最終調(diào)整目標(biāo)，進(jìn)而提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

試驗(yàn)期間煤質(zhì)分析如表1所示。

表1 試驗(yàn)期間煤質(zhì)分析

2.1 燃煤粒度變化

對(duì)于一定風(fēng)速、煤質(zhì)的燃煤，燃煤粒度決定了燃煤在爐內(nèi)的停留時(shí)間及燃燒狀況，CFB鍋爐在設(shè)計(jì)初期一般選用窄篩分粒度燃煤，由于受我國(guó)燃煤品種繁雜限制，后期改為寬篩分燃煤，不同的燃煤粒度，對(duì)鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性影響不同，試驗(yàn)選取相同的煤質(zhì)，配風(fēng)方式，通過(guò)調(diào)整細(xì)碎機(jī)的破碎間隙，改變?nèi)济毫６?，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)，燃煤粒度細(xì)顆粒份額較大，爐渣含碳量低，飛灰含碳量較高，究其原因，由于CFB鍋爐的燃燒特點(diǎn)，在密相區(qū)屬缺氧燃燒，細(xì)粒度較多，增加了稀相區(qū)的燃燒份額，使稀相區(qū)的燃燒份額超過(guò)設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致一部分煤粉未完全燃燒排至分離器，由于分離器效率與粒度成正比，返料量降低，飛灰增大，同時(shí)細(xì)顆粒燃煤的反應(yīng)速度大于粗顆粒，爐渣含碳量較低。

表2 燃煤粒度對(duì)灰渣含碳量的影響

燃煤粒度粗顆粒份額較多，使得許多大煤粒沉于密相區(qū)底部，燃燒不充分，隨渣排出，特別是對(duì)于矸石含量高的燃煤，熱值相對(duì)較低，排渣量增大，而矸石燃燒中不能產(chǎn)生爆碎現(xiàn)象，燃燒需要的時(shí)間相對(duì)增長(zhǎng)，導(dǎo)致?tīng)t渣含碳量升高。另一方面，燃煤粒度粗顆粒較多，是造成結(jié)焦的首要原因，為防止結(jié)焦，必會(huì)加大一次風(fēng)量，使大量細(xì)煤粒隨煙氣排出，導(dǎo)致飛灰增大，同時(shí)加大了對(duì)受熱面的磨損。

2.2 負(fù)荷變化

負(fù)荷變化時(shí)由于燃煤量和空氣量都隨之變化，床溫、流化風(fēng)速隨之變化，導(dǎo)致燃燒效率變化，試驗(yàn)選取相同的煤質(zhì)，配風(fēng)方式，通過(guò)給煤量及總風(fēng)量的調(diào)整，改變負(fù)荷，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

表3 負(fù)荷對(duì)灰渣含碳量的影響

負(fù)荷降低由于床溫、物料循環(huán)降低較多，爐內(nèi)熱強(qiáng)度降低，導(dǎo)致飛灰、爐渣增大，效率降低。

2.3 床壓變化

在維持配風(fēng)方式不變的情況下，通過(guò)調(diào)整床料高度，改變床壓，以對(duì)比床壓變化對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響，結(jié)果如表4所示。

隨床壓的降低，爐渣含碳量逐漸增大，分析原因，由于目前的排渣方式為底部排渣，床料中渣、煤混合，排渣時(shí)部分原煤不可避免隨爐渣被排出，床料高時(shí)，原煤在床料中份額相對(duì)較少，同時(shí)原煤在爐內(nèi)的燃燒時(shí)間增長(zhǎng)，隨床壓降低，原煤份額增大，在爐內(nèi)的燃燒時(shí)間縮短，爐渣含碳量增大。

飛灰含碳量隨床壓的降低而降低，究其原因，在煤質(zhì)一定情況下，床壓增大需增大爐內(nèi)運(yùn)行風(fēng)速，相對(duì)細(xì)小的飛灰顆粒在分離器內(nèi)返回的幾率降低，燃燒時(shí)間縮短，導(dǎo)致飛灰的增大，同時(shí)高床壓風(fēng)機(jī)電耗增大、磨損增大。

表4 床壓對(duì)灰渣含碳量的影響

2.4 床溫變化

在維持運(yùn)行氧量、總風(fēng)等不變的情況下，通過(guò)一、二次風(fēng)配比的調(diào)整，改變床溫，以對(duì)比床溫變化對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響，結(jié)果如表5。

表5 床溫對(duì)灰渣含碳量的影響

理論上講，較高的爐膛溫度對(duì)爐內(nèi)燃燒是有利的，但從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上，CFB鍋爐并非爐膛溫度越高，經(jīng)濟(jì)性越高，分析原因，由于正常運(yùn)行中CFB鍋爐床溫的調(diào)整，是以調(diào)整配風(fēng)為手段，配風(fēng)不同造成經(jīng)濟(jì)性不同，隨著送風(fēng)的增加，床溫降低，而床溫降低到一定數(shù)值，稀相區(qū)燃燒強(qiáng)度降低，導(dǎo)致燃燒不完全，飛灰、爐渣含碳量升高，經(jīng)濟(jì)性降低。

2.5 一次風(fēng)量變化

在維持運(yùn)行氧量、總風(fēng)量等運(yùn)行參數(shù)不變的情況下，通過(guò)調(diào)整一二次風(fēng)量，改變一二次風(fēng)配比，以對(duì)比不同一次風(fēng)量對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響，結(jié)果如表6所示。

表6 一次風(fēng)量對(duì)灰渣含碳量的影響

在一定范圍內(nèi)，隨著一次風(fēng)量的升高，爐渣含碳量降低，飛灰可燃物降低，鍋爐效率升高，但風(fēng)量增至一定數(shù)值后，繼續(xù)增加一次風(fēng)量，鍋爐效率呈降低趨勢(shì)。

分析原因，從燃燒角度，由于循環(huán)物料從密相區(qū)返回，一次風(fēng)和燃煤也是從此加入，密相區(qū)作為一個(gè)穩(wěn)定的加熱源，須保證密相區(qū)有一定的燃燒份額，才能保證該區(qū)域的溫度，特別對(duì)于我們寬篩分燃煤，本身會(huì)有部分大顆粒停留在密相區(qū)，必須在密相區(qū)送入足夠空氣，使這部分燃煤燃燒或氣化。但當(dāng)一次風(fēng)過(guò)高，二次風(fēng)將減弱，分段燃燒的比率降低，同時(shí)細(xì)顆粒停留時(shí)間減小，導(dǎo)致飛灰增大。

2.6 氧量變化

在維持一二次風(fēng)配比，床壓等運(yùn)行參數(shù)不變的情況下，通過(guò)總風(fēng)量的增減，改變爐膛氧量，以對(duì)比鍋爐運(yùn)行氧量對(duì)燃燒經(jīng)濟(jì)性的影響，探索鍋爐最佳運(yùn)行氧量，結(jié)果如表7所示。

表7 運(yùn)行氧量對(duì)灰渣含碳量的影響

隨著運(yùn)行氧量的升高，飛灰、爐渣降低，鍋爐效率升高，初步分析，低氧量運(yùn)行，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)缺氧燃燒，從配風(fēng)角度，隨著送風(fēng)增加，床溫降低，但爐內(nèi)氧量充足、燃燒環(huán)境增強(qiáng)，鍋爐效率增高。但是根據(jù)CFB鍋爐磨損情況，增大風(fēng)量后，必然導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)磨損加劇，因此，在保證降低飛灰，提高鍋爐效率的同時(shí)，兼顧爐內(nèi)磨損情況，保持適宜的運(yùn)行氧量。

2.7 上下二次風(fēng)配比變化

在維持運(yùn)行氧量、總風(fēng)、一二次風(fēng)量等運(yùn)行參數(shù)基本不變的情況下，通過(guò)調(diào)整上下二次風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)擋板，改變上下二次風(fēng)配比，以對(duì)比上下二次風(fēng)量變化對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響。結(jié)果如表8所示。

表8 二次風(fēng)配比對(duì)灰渣含碳量的影響

二次風(fēng)配風(fēng)方式，增大上二次風(fēng)風(fēng)量，可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)分段燃燒的要求，減少密相區(qū)燃燒份額、增大稀相區(qū)份額，同時(shí)上二次風(fēng)尚有壓火，降低火焰中心作用。

2.8 排渣方式對(duì)比

在維持運(yùn)行正常運(yùn)行參數(shù)不變的情況下，改變冷渣器的運(yùn)行方式，以對(duì)比不同冷渣器運(yùn)行對(duì)爐渣含碳量的影響。

冷渣器運(yùn)行方式對(duì)于爐渣含碳量變化規(guī)律性較差，由于前墻給煤，落煤點(diǎn)受撥煤風(fēng)的影響，落煤點(diǎn)并非一定落至前墻位置，導(dǎo)致不同的冷渣器運(yùn)行，爐渣含碳量無(wú)規(guī)律變化。

3 結(jié)論

1）選擇適當(dāng)?shù)娜济毫６?，正常情況最大粒度不大于7 mm，特別是矸石含量高的煤種。

2）飛灰含碳量隨床壓升高而升高，爐渣含碳量隨床壓升高而降低。選擇適當(dāng)?shù)拇矇?，床壓控制以料層高度，減小一次風(fēng)量調(diào)床壓現(xiàn)象。

3）床溫控制以配風(fēng)調(diào)節(jié)為主，正常隨煤質(zhì)、負(fù)荷變化，保持在850~950℃間。

4）飛灰含碳量與一次風(fēng)量成正比，爐渣含碳量與一次風(fēng)量成反比，選擇合適的一次風(fēng)量，正常保持16~17萬(wàn)m3/h。

5）綜合考慮風(fēng)量與經(jīng)濟(jì)性及磨損關(guān)系，確定最佳氧量3.5%~4.5%。

6）控制上層二次風(fēng)高于下層二次風(fēng)，有利于提高燃燒效率。

7）根據(jù)撥煤風(fēng)、給煤量的大小，調(diào)整前后墻冷渣器運(yùn)行方式。

［1］岑可法，倪明江，等.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行［M］.北京：中國(guó)電力出版社.

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.

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