２０１６年４月第１９卷第４期 ２０１６，Ｖｏｌ，１９，Ｎｏ．４ 贵州电力技术 ＧＵＩＺＨｏＵ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ 发电研究 Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ 循环流化床锅炉飞灰含碳量偏高分析与调整 蒋 丽，娄启贵 （毕节热电有限公司，贵州毕节５５１７００） 摘要：循环流化床锅炉（简称ＣＦＢ锅炉）燃烧采用低温燃烧，是一种清洁燃烧技术，具有良好的脱硫和脱硝性能， 同时循环流化床锅炉的飞灰含碳量偏高也是近年来受到关注的问题，在电力生产过程中可以通过燃料管理和运行 调整有效降低飞灰含碳量，提高锅炉效率。 关键词：ＣＦＢ锅炉；飞灰含碳量；分析与控制 文章编号：１００８—０８３Ｘ（２０１６）０４—０００８—０３中图分类号：ＴＫ２２文献标志码：Ｂ １ 基本概况 贵州华电毕节热电有限公司为２ ｘ １５０ ＭＷ供 热机组，锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产 的ＤＧ４９０／１３．７３一Ⅱ２型超高压、一次中间再热、单 离效率等，实际运行中的影响因素主要包括煤种、粒 径、燃烧温度、燃烧时间以及燃烧的氛围等。由于对 设计上的改变需要相当繁琐的计算与校验，而且Ｔ 作量庞大，因此目前在实际运行中，大多都通过管 理，调整燃煤热值、粒度、床温、床压、燃烧空气等手 段调整燃烧效率，降低飞灰含碳量。 锅简、自然循环、平衡通风的循环流化床锅炉，燃用 当地无烟煤，锅炉采用炉内脱硫，锅炉设计飞灰底渣 比为５０：５０，受煤种变化及炉内脱硫的影响，目前飞 灰含碳量在８—１０％左右，对锅炉燃烧经济性有一 ３ 飞灰中残碳的生成 根据相关资料表明，从密相区扬析出的细小焦炭 定的影响，为了提高锅炉效率，通过对燃料掺配管 理、粒径控制及燃烧调整是十分必要的。 颗粒是飞灰中未燃碳的主要来源。煤粒在进入高温流 化床后，受到炽热床料的快速加热，首先是水分蒸发， 然后当煤粒温度达到热解温度时，煤粒中挥发分析出， 随着热解的进行，颗粒内部将产生明显的压力梯度，一 旦压力超过一定值，颗粒表层将崩裂而形成破碎。煤 粒破碎后形成了大量的细小粒子，这些细小粒子在挥 ２飞灰含碳量的影响因素 循环流化床锅炉飞灰中的含碳量直接反应锅炉 炉膛内组织燃烧状况，影响锅炉的燃烧效率，与电厂 机组经济性紧密相关。据相关资料表明，循环流化 发分析出后成为潘Ｉ生较低、不易燃尽的焦炭粒子。 床锅炉飞灰含碳量每降低３％，锅炉实际热效率提 高１％。另外循环流化床锅炉飞灰除用于填埋、铺 路外，还可作为生产水泥或混凝土的重要原料。为 了提高材料的可塑性，一般要在水泥或混凝土中添 加有机表面活化剂，把空气泡固定在水泥或混凝土 飞灰中的焦炭粒子可根据其反应特性分为两 类；一类反应性相对较高，甚至还有未析出的挥发 分，这类颗粒在炉膛内停留时间不长，主要分布在较 大的飞灰颗粒中。另一类恰好相反，挥发分基本已 经析出，并且在燃烧室、分离器反复循环燃烧，焦炭 的反应性随着停留时间的增长而逐渐降低，这类颗 粒主要集中在较细的飞灰颗粒中。在热解最初阶段 浆液中；含碳量较高的飞灰不宜用来生产这种加气 水泥或混凝土，因为多孔的碳颗粒会吸附表面活化 剂，使之不能固定空气泡。过高的含碳量不仅会制 约飞灰的再利用，还会增加处理飞灰的费用，污染环 反应性下降非常快，接下来下降速度减缓，最后达到 由热处理温度决定的一个渐进值，温度越高，此渐进 值越低（见下图）。循环流化床燃烧温度下，焦炭在 境，因此研究飞灰中残碳机理，并采取有效手段降低 成为目前循环流化床锅炉研究的一个主要课题。 影响循环流化床锅炉的飞灰含碳量因素很多， 从设计上主要有循环流化床的高度以及分离器的分 ．１０ ｍｉｎ一３０ ｍｉｎ内，反应性下降至最低，炉膛中的细 小颗粒一般不能停留这么久，所以飞灰中低反应性 焦炭极有可能是来自于原煤形成的大颗粒焦炭。大 Ｒ· 第４期 蒋丽，等：循环流化床锅炉飞灰含碳量偏高分析与调整 颗粒焦炭在引爆裂、相碰达到可扬析的细小颗粒之 前会在炉膛内停留较长时间。 停留时间ｒａｉｎ 图焦炭反应性渐进值 ４燃煤掺配和粒度的调整 飞灰中的惰性未燃尽颗粒可能来自有较长停留 时间的大焦炭颗粒。因此，燃料掺配均匀、煤质相对 稳定及适当控制燃煤中大粒径颗粒的份额，有利于 降低飞灰含碳量。通过对循环流化床锅炉实际燃煤 粒径的调整，９ ｍｍ以上的颗粒比例不易过大，飞灰 含碳量得到有效降低，当燃煤中的１ ｍｍ以下细小 颗粒比例上升，燃煤中的细小颗粒增加，过多的细粉 燃料在密相区停留时间较短，造成燃烧室上部燃烧 份额增大，也会使运行中出现床压床温较低、过热蒸 汽超温、减温水量不足等现象。 因此，循环流化床锅炉燃煤粒度的分布特性对 炉内燃烧状况有较大影响，过粗与过细的煤粒都不 利锅炉的运行。在确定燃煤粒径时，一要是要参考 炉型，二是要根据燃料性质。一般说来，高循环倍率 的循环流化床锅炉燃煤粒径较细，低倍率的循环流 化床锅炉燃煤粒径较粗；低挥发分和高灰分煤采用 较细的粒度，高挥发分和低灰分煤采用较粗的粒度。 根据我厂的燃料特性，锅炉燃煤粒径原则上控制在 ０ ｍｍ～９ｍｍ，大于９ ｍｍ控制在５％以下为最佳。 ５燃烧空气量的调整 循环流化床锅炉飞灰含碳量与燃烧空气的总量 和补给方式有较大影响。当燃烧空气充足，炉内氧 浓度较高，有利于碳颗粒的燃尽，使飞灰含碳量降 低；反之则飞灰含碳量增加，锅炉效率降低。 循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分 别从炉膛的底部和前后墙送人，床上密相区燃烧所 需的空气主要由一次风供给，二次风主要供稀相区 颗粒的燃烧，这种分级送风方式不仅改善了燃烧效 率，而且具有更好的脱硫和脱销性能以及优良的负 荷调节性能。但由于循环流化床锅炉运行时有大量 的固体颗粒从密相区扬析出来，因此燃烧空气与炉 膛内固体物料的混合将受到影响。在炉膛中心区域 固体浓度小，而在近壁区域，存在颗粒回落，固体浓 度较高，二次风的穿透力受到限值，在炉膛的中心区 氧浓度较低，富氧区域则比较靠近壁面。贫氧区的 存在使得炉膛中央的焦炭颗粒较难燃尽，因此在实 际运行中对燃烧空气的调整，应在保证充足的燃烧 空气条件下，提高二次风的刚性以增强二次风与固 体颗粒的混合，如果存在下层二次风距离密相区较 近，可以相应提高上层二次风量，固体颗粒浓度较小 有利于气固充分混合，与使得焦炭燃烧更为充分，飞 灰中的含碳量能够得到明显的降低。 ６运行床温的调整 循环流化床锅炉的床温受煤种、给煤量、一次风 量、二次风量和循环灰量及炉内脱硫剂等多种因素 的影响，床温变化直接影响锅炉运行中的脱硫效率 和ＮＯＸ的排放量。为了实现炉内脱硫的最佳效果， 满足ＮＯＸ排放指标要求，循环流化床锅炉的床温一 般在８５０￣Ｃ～９００￣Ｃ运行，但控制在９３０＂Ｃ左右对锅 炉经济性最佳。如果床温过低，不仅使飞灰含碳量 升高、锅炉效率下降，而且造成运行不稳定；床温过 高固然会降低飞灰含碳量、提高锅炉效率，但会使炉 内脱硫效率下降，ＮＯＸ的排放量增加，因此运行中 床温的调整与控制就显得极为重要。 目前运行中床温的调整主要依靠改变燃料量、 一二次风配比及循环灰量来实现。 ６．１燃料量的影响 我公司采用炉前６台称重给煤机给煤，属于炉 前集中给煤，燃煤量一般随锅炉负荷变化而变化，当 燃煤颗粒进人床内与灼热床料颗粒充分混合，从加 热到开始燃烧过程中，吸收的热量虽占床层总热量 比例很小，但燃烧又要放出热量，炉内燃烧是一个复 杂的过程，因此燃煤量增加将会破坏床内原有的热 平衡，引起床温有所变化，特别是在煤质变化较大， 给煤量有较大的突变时，对锅炉床温影响较明显，原 则上对锅炉给煤要均匀稳定。 ６．２一、二次风配比的影响 在循环硫化床锅炉中，燃烧空气分成一、二次 风。一次风从炉膛底部送入，二次风从炉膛前后墙 的一定高度分两层送人，当锅炉负荷增减时，进人炉 内燃煤随之变化，为防止床温变化过大，保证锅炉燃 烧稳定，需要调整一、二次风量比例、上下二次风比 ·９· 贵州电力技术 第ｌ９卷 例、前后二次风比例，从而调整密相区的燃烧份额， 在低负荷运行时，又必须增加密相区的燃烧份额，从 而对飞灰含碳量有一定的影响。 ６．３ 高温循环返料灰的影响 循环流化床锅炉高温循环灰的分离与反料装置 转速来实现连续排渣，通过调整冷渣器的排渣量达 到控制床压的变化；实际运行中，在综合考虑床层流 化、排渣、风机电耗及炉内磨损等因素条件下，适当 提高运行床压，有利于降低飞灰含碳量，提高煤粒的 燃烧效率。 是循环硫化锅炉的关键部位之一，其主要作用是将 大量的高温固体物料从烟气中分离出来，送回燃烧 ８ 结束语 （１）循环流化床锅炉飞灰含碳量偏高是目前普 遍存在的问题，存在较多的影响因素，主要原因是由 室，以维持燃烧室内较高的固体颗粒浓度，保证燃料 和脱硫剂多次循环和反复燃料，高温返料灰对床层 温度平衡有很大影响，煤燃烧产生的热量由烟气与 灰带走，循环灰量减小，将会使带走热量减少，燃烧 温度上升；循环灰量提高，有利于控制床温，提高密 相区热交换。 于失去活性的一定粒径的焦炭粒子分离器难以捕 集，造成飞灰中含碳量偏高。 （２）运行中可以通过降低燃煤中９ ｆｉｌｍ以上颗 粒份额，小于５％最佳，同时提高二次风刚性，提高 床温、床压等有效手段减少飞灰含碳量。 参考文献： ７运行床压的调整 循环流化床锅炉的床压主要靠冷渣器的运行来 调节，当炉内床压的参数表明炉内床上物料的多少 及密相燃烧区高低。通过实际运行调整表明，随着 ［１］卢啸风．《大型循环硫化床锅炉设备与运行厂》［Ｍ］．中国电 力出版社，２００５． ［２］毕节热电公司《锅炉运行规程》．《汽机运行规程》［Ｋ］． 床压的升高，飞灰含碳量减少。在一定的流化风速 下，床压升高，炉膛内床层相对较高，炉内物料浓度 增大，使得随流化风从炉底向上运动的细小煤粒与 床料碰撞的几率增大，延长了细小颗粒在炉内停留 时间，提高了煤粒的燃尽度。我公司循环流化床锅 炉床压通过启停冷渣器的运行台数或调整冷渣器的 收稿日期：２０１３１１—１９ 作者简介： 蒋丽（１９７３），女，大专，助理工程师，从事燃料管理工作。ｅ— ｍａｉｌ：ｊｌ— ｂｏｏｘ＠１６３．ｃｏｍ （本文责任编辑：巫婵娟） Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｌｆｙ ａｓｈ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｈｉ ｇｈ ｓｉｄｅ Ｊｉａｎｇ Ｌｉ，Ｌｏｕ Ｑｉｇｕｉ （Ｂｉｊｉｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｂｉｊｉｅ ５５ １７００ Ｇｕｉｚｈｏｕ，ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｄｏｐｔｅｄ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ｗａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｌｅａｎ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｈａｄ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｈａｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｆｌｙ ａｓｈ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｒｉｏｎ ｃａｎ ｒｕｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｗｅ ｃｏｕｌｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｆｌｙ ａｓｈ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｆｕｅｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＦＢ ｂｏｉｌｅｒ；ｆｌｙ ａｓｈ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ；ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ·— 卜”—卜“——卜“—卜”—卜”—·卜”—卜”＋”＋一—卜“＋“＋”＋”＋”＋“＋”＋”＋一十”＋一＋··＋ ＋ ”十”＋－．＋一—－ ”十一＋”＋一十“＋“＋“十“＋”＋“＋”＋· （上接第５页） Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｔｏｏｌｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｌｉ Ｒｕｈｕ （Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｘｉ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ ５３００２３ Ｇｕａｎｇｘｉ，ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｄｉｓｔａｎｃｅ，ｔｈａｔ ｗａｓ ｔｏ ｓａｙ，ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ｒｉｓｋ），ｗｈｅｔｈｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｌｉｍｉｔｓ ｐｒｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ？Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｏｌ’Ｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｉｖｅ ｗｏｒｋｉｎｇ；ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｔｏｏｌｓ；ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｇｔｈ；ｆｉｔ ．１０·