240 t/h CFB鍋爐飛灰含碳量偏高原因分析及對策

欒志勇

240 t/h CFB鍋爐飛灰含碳量偏高原因分析及對策

欒志勇

(太原理工大學，山西 太原 030024)

介紹了采用方形水冷分離器240 t/h循環(huán)流化床(CFB)鍋爐的特點，針對該鍋爐運行中存在的飛灰含碳量偏高的情況，對鍋爐結(jié)構(gòu)、入爐煤的粒度分布及方形水冷分離器的分離效率進行了分析，并采取了相應(yīng)的解決辦法，提高了鍋爐效率，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

循環(huán)流化床鍋爐;方形分離器;飛灰含碳量

西山熱電廠選用無錫鍋爐廠制造的UG－240/9.8－M4 240 t/h方形水冷分離器CFB鍋爐。該爐具有高溫分離，帶負荷容易，啟動迅速等突出的優(yōu)點。

鍋爐為高溫高壓、單鍋筒橫置式、單爐膛、自然循環(huán)、全懸吊結(jié)構(gòu)、全鋼架∏型布置。爐膛采用膜式水冷壁、鍋爐中部是并列的兩只方型水冷分離器，分離器截面5 425 mm×5 425 mm，分離器入口處由爐膛后墻一部分管子向后彎制形成加速段，分離器兩側(cè)墻和中間隔墻與后墻均為d51×5的膜式水冷壁管，整個分離器由膜式壁組成，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，和鍋爐爐膛融成一體。尾部豎井煙道布置兩級四組對流過熱器、過熱器下方布置兩組省煤器及一、二次風各兩組空氣預(yù)熱器。

西山熱電三臺鍋爐燃燒西山官地、西銘的原煤+煤矸石，自2005年相繼投入生產(chǎn)運行以來，存在鍋爐飛灰含碳量一直居高不下的問題。從灰?guī)熘腥〉玫幕覙涌扇嘉镒罡呖蛇_到40% ～50%，甚至在電除塵的灰斗中發(fā)生過積灰二次燃燒結(jié)焦的事故，嚴重影響了電廠的安全運行和經(jīng)濟效益。為了降低飛灰含碳量，提高鍋爐效率，在#2爐增加了飛灰回燃系統(tǒng)，#3爐進行了返料器的改造，降低了飛灰含碳量，提高了鍋爐效率，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

1 飛灰含碳量偏高原因分析

1)返料器結(jié)構(gòu)原因。循環(huán)流化床的方形水冷分離器雖然有著結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約鋼材、水冷不易結(jié)焦的特點，但與目前流化床機組常用的圓形分離器相比，其分離效果明顯較低。旋風分離器的分離效率可達99%以上，而方形水冷分離器的效率卻只有90%，使細的碳顆粒不能分離下來，被煙氣攜帶而走，導(dǎo)致鍋爐的灰循環(huán)倍率低、飛灰可燃物含量高。

式中：

an—飛灰循環(huán)倍率;

ηf—分離器效率，%;

af—飛灰份額。

可知，在循環(huán)流化床鍋爐處于最佳燃燒工況、飛灰份額相同的情況下，較低的分離效率將造成較低的鍋爐循環(huán)倍率。較低的鍋爐循環(huán)倍率造成了較低的鍋爐燃燒效率，影響了碳的燃盡程度。

3)入爐煤粒度分布偏離設(shè)計值太大。入廠煤不穩(wěn)定，配煤有時采用原煤+矸石組合，有時采用中煤+矸石組合。造成入爐煤大顆粒多，煤粉多，中間顆粒少。對流化床鍋爐來說煤顆粒的粒度太粗，造成爐膛底部沉積，加大了底灰排放。通過現(xiàn)場對入爐煤粒度篩分試驗的結(jié)果可看出，燃煤粒度分布呈細顆粒多，大顆粒多，中間顆粒少分布;大顆粒多再加上摻燒矸石，爐膛排渣造成排渣熱損失大;煤顆粒粒度太細，分離器難以捕捉，會被煙氣攜帶而走，導(dǎo)致飛灰可燃物量高，不利于燃盡。入爐煤粒度分布見圖1。

圖1 入爐煤粒度分布圖

2 采取的對策

根據(jù)化驗三臺鍋爐飛灰的可燃物可以發(fā)現(xiàn)，綜合飛灰可燃物在14% ～25%左右，三、四電場飛灰可燃物可達到45%以上。西山熱電廠鍋爐飛灰含碳量見表1。

表1 西山熱電廠鍋爐飛灰含碳量

為了降低飛灰的含碳量，提高鍋爐熱效率，為#2鍋爐增加了三、四電場的飛灰回燃系統(tǒng)。把三、四電廠的灰通過氣力輸灰系統(tǒng)從二次風管內(nèi)送回爐膛循環(huán)燃燒，加大了循環(huán)灰量，改善了飛灰燃盡效果，降低了煤耗，一小時可節(jié)約燃煤0.5 t左右。

飛灰含碳量高最根本的原因是方形水冷分離器分離效率低，難以將細小顆粒捕捉到。如果想把方形水冷分離器改造為圓形的旋風分離器，難度很大，費用太高。因此，西山熱電采取了分離器內(nèi)部耐磨耐火澆筑料改造的辦法，將分離器內(nèi)四個角的耐磨耐火澆筑料加厚，使分離器形成一個圓形。因為增加了噸澆注料，因此，后墻頂部水冷壁集箱及返料器頂部水冷壁集箱都相應(yīng)增加了吊桿。

方形分離器改造示意圖見圖2。

圖2 方形分離器改造示意圖

由圖2可知，在標高25.647 m至36.388 m的區(qū)域內(nèi)的三個角，增加了將近90 t的耐磨耐火澆注料，使分離器上部形成一個圓形。

經(jīng)過局部烘爐后，投入運行。經(jīng)過一段時間的運行檢驗，雖然耐磨耐火澆注料減小了返料器受熱面的吸熱量，但是對于鍋爐帶負荷能力未造成明顯影響。重要的是，鍋爐峰飛灰含碳量明顯降低，飛灰含碳量可降至10%以下。分離器改造后，提高了分離器的分離效率，提高了鍋爐的熱經(jīng)濟性，取得了良好的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)論

方形水冷分離器循環(huán)流化床鍋爐，有著結(jié)構(gòu)緊湊、用鋼量少的特點，因其降低了返料溫度而不易在返料器中結(jié)焦等優(yōu)點。但是方形分離器的較低的分離效率，也造成了飛灰含碳量高的弊端。

通過對方形水冷分離器內(nèi)耐火耐磨澆注料結(jié)構(gòu)的改造和增加飛灰回燃系統(tǒng)，可有效的降低飛灰含碳量，提高鍋爐的熱經(jīng)濟性，為類似的方形水冷分離器循環(huán)流化床鍋爐提供了改造的方向。

［1］ 朱國楨，徐 洋.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計與計算［M］.北京：清華大學出版社，2004：16－18.

Cause Analysis and Countermeasures on Higher Carbon Content of Fly－ash of 240 t/h CFB Boiler

Luan Zhi－yong

Introduces the characteristics of 240 t/h circulating fluidized bed(CFB)boiler which adopt the square water－cooled separator，according to the situation of higher carbon content of fly－ash in the operation of boiler，analyzes boiler structure，particle size distribution of fired coal and separation efficiency of the square watercooled separator，and takes the corresponding solution，improves the boiler efficiency and obtains remarkable economic benefits.

Circulating fluidized bed boiler;Square separator;Carbon content of fly－ash

TD612

A

1672－0652(2011)10－0006－02

2011－10－09

欒志勇(1981—)，男，山西太原人，2003年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學，工程師，主要從事電廠鍋爐燃燒、熱力系統(tǒng)技術(shù)管理工作(E －mail)13754843566@139.com