CFB锅炉有效降低飞灰含碳量的措施

总第１３７期　２０１Ａ．￣，－第１期　设计试验　机械管理开发　Ｔｏｔａｌ　ｏｆ１３７　Ｎｏ．１　２０１４　Ｃ　Ｆ　Ｂ锅炉有效　降低飞灰　含碳量的措施　郭学茂　（太原锅炉集团有限公司技术中心，山西太原０３００２１）　摘要：飞灰含碳量偏高是目前ｃＦＢ锅炉效率低下的主要因素之一，文章从燃烧最基本的原理出发，通过　对ｃＦＢ结构的改进，使锅炉燃烬度增加，大大降低了飞灰热损失，提高了锅炉效率。　关键词：ＣＦＢ锅炉；飞灰含碳量；燃烬　中图分类号：ＴＫ２２９．６　文献标识码：Ａ　引言　ＣＦＢ锅炉从燃烧侧来讲可以看作是一个一进二出　的系统，一进指给煤从给煤机进入锅炉燃烧，二出是　指煤燃烧后形成的灰成为底渣和飞灰，底渣从流化床　下部排出，飞灰则进入尾部由除灰器捕捉后排出　。对　于ＣＦＢ锅炉，机械不完全燃烧热损失（ｑ４）是比较大　的热损失之一，造成损失的原因是由于底渣与飞灰中　残留有未燃烬的碳。　对于大部分ＣＦＢ锅炉燃用的煤种（热值约在　３　０００—５　０００　ｋｃａｌ／ｋｇ之间），底渣由于在下部沸腾　燃烧，停留时间较长，一般含碳量在１．５％以下，而　飞灰含碳量偏高，在燃用低挥发份煤种时，甚至达　到１５％～２０％，且飞灰量一般占到整体灰量的６０％～　８０％，所以飞灰含碳量的多少直接影响锅炉的燃烧　效率。　笔者通过多年对ＣＦＢ锅炉的设计研究，通过对　ＣＦＢ结构参数的改进，使设计的锅炉在同等条件下，　飞灰含碳量总体大幅降低，在燃用易燃煤种（如褐　煤）时，飞灰含碳量可达０．５％以下；在燃用较难燃煤　种时（如无烟煤），与常规ＣＦＢ锅炉相比，飞灰含碳　收稿日期：２０１３—１１＿１０　作者简介：郭学茂（１９７４＿），男，山西太原人，硕士，工程　师，从事锅炉设计开发工作。　文章编号：１　００３—７７３Ｘ（２０１　４）０１－００３３—０２　量可降低５０％以上。　１　碳颗粒燃烬的条件　ＣＦＢ锅炉的煤要求破碎Ｎｌｏ　ｍｍ以下，在进入炉膛　后，由于挥发份析出，产生破裂现象，形成的大颗粒　在下部燃烧形成底渣，小的颗粒则随烟气进入分离　器、尾部形成飞灰。碳颗粒能否在ＣＦＢ锅炉内充分燃　烬由三个因素决定：温度环境、与氧气的混合程度、　燃烧时间（停留时间）　。这三大条件是燃烧必须的，　理论上，一个碳颗粒只要达到着火温度，与充足的氧　气参与反应，还有足够长的燃烧时间，任何一个碳颗　粒均可以完全燃烬。　２　三大条件与流化床燃烧环境的对应　２．１温度环境　不同煤种着火点不同，但最难燃的煤种，着火温　度也不会超高６００　ｏＣ，虽然温度越高，燃烬的速度越　快，但ＣＦＢ锅炉由于受到灰溶点的限制，并兼顾脱硫脱　硝反应的效率，炉膛的燃烧温度保持在８５０～９ＯＯ　ｏＣ，该　温度对碳颗粒的燃烬来讲已经足够。真正要做到的是　使ＣＦＢ锅炉炉膛内上下温度场均匀，上下温度差值很　小（＜５０ｏＣ）。　２．２与氧气的混合程度　氧气是燃烧必不可少的条件，ＣＦＢ锅炉氧气是下　部一次风与中下部的二次风提供。通过对常规锅炉燃　烧的分析与测试结果表明，氧气在炉膛上部的分布严　重不均，基本规律是四周多中心少，即炉膛稀相区上　机械管理开发　．３４．　ｊｘｇｌｋｆｂｊｂ＠１２６．ｔｏｍ　第２９卷　部中心区域处在缺氧状态，如图ｌ所示。造成这种现象　的最主要原因即二次风布置不合理，常规ＣＦＢ锅炉设　计二次风大都分层且分散布置，这样造成二次风无法　以保证足够高的分离效率是减少飞灰含碳量的最关键　因素。　笔者通过对ＣＦＢ分离器不断的改进，如采用进口　穿透到锅炉中心。改进后的二次风采用前后墙单层布　置，数量少而动量足，穿透能力大大加强，使上部燃　料与氧气混合充分，保证了碳颗粒的燃烬。　下倾、中心筒偏置等结构设计，使分离效率大幅提　高，尾部细灰的最大粒径与平均粒径较常规变细很　多。某台改进后锅炉的粒径分析结果见表１。　表１某台改进后锅炉的粒径分析结果　改进后锅炉　ｄ５０　ｄ９９　１０．６　ｕｍ　９１．６　ｕｍ　萁它锅炉　２０－５０　Ｕｍ　１２０—２００　ｕｍ　３结论　通过对ＣＦＢ锅炉的改进，可以有效地降低飞灰含　碳量，提高燃烧效率，提高锅炉整体热经济性，采用　本方法设计的ＣＦＢ锅炉，平均效率较常规ＣＦＢ锅炉平　均效率提高２％以上，具有巨大的社会及经济效益。　参考文献　图１炉膛贫氧芯与二次风的穿透能力　【１】张建胜，吕俊复．循环流化床锅炉设计方法研究Ⅱ】．锅　炉制造，２００３（１）：１—６．　２．３燃烧时间（停留时间）　ＣＦＢ锅炉在实际燃烧过程中，碳颗粒不能无限制　【２】王莺歌．大型电站锅炉飞灰含碳量的调整与控制　Ⅱ］．东北电力技术，２００７（１１）：２４—２７．　停留在循环系统，当粒径小于一定值时，就会随烟气　逃逸到尾部形成未燃烬碳。可以想象，一个碳颗粒在　ＣＦＢ锅炉中每循环一次，其停留时间就增加一倍。所　（编辑：王红霖）　Ｓｔｅｐｓ　ｏｎ　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ＣＦＢ　Ｂｏｉｌｅｒ　Ｇｕｏ　Ｘｕｅｍａｏ　（Ｔａｉｙｕａｎ　Ｂｏｉｌｅｒ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｉｙｕａｎ　Ｓｈａｎｘｉ　０３００２１）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌｆｙ　ａｓｈ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒ　ｈａｔｔ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ＣＦＢ　ｂｏｉｌｅｒ　ｉｓ　ｌｏｗｅｒ　ｔ　ａｐｒｅｓｅｎｔ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｆｏｒ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ＣＦＢ　ｂｏｉｌｅｒ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｂｕｒｎ－ｏｕｔ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｂｏｉｌｅｒ　ｂｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ　Ｃａｌｌ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｌｏｓｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｌｙ　ａｓｈ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｂｏｉｌｅｒ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】ＣＦＢ　ｂｏｉｌｅｒ；ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｌｆｙ　ａｓｈ；ｂｕｍ—ｏｕｔ　投稿邮箱：ｊｘｇｌｋｆｂｊｂ＠１２６．ｃｏｒｎ