CFB锅炉有效降低飞灰含碳量的措施

总第1 3 7 期 2 0 1 A , - 第1 期 设计 试验 机械管理开发 C F B 锅炉有效 降低飞灰 郭学茂 含碳量的措施 Tot a l of13 7 N o 1 2014 ( 太原锅炉集团有限公司技术中心，山西 太原 0 3 0 0 2 1 ) 摘要：飞灰含碳量偏高是 目前c F B 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c F B 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 ：C F B 锅 炉 ；飞灰含碳 量 ；燃烬 中图分类号：T K 2 2 9 6 文献标识码 ：A 文章编号：1 0 0 3 7 7 3 X ( 2 0 1 4 ) 0 1 - 0 0 3 3 0 2 引言 C F B 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C F B 锅炉 ，机械不完全燃烧热损失 ( q 4 )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 C F B锅 炉燃 用 的煤种 ( 热 值 约在 3 0 0 05 0 0 0 k c a l k g 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1 5 2 0 ，且 飞灰量一般 占到整体灰量的6 0 8 0 ，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C F B 锅炉 的设 计研 究 ，通过对 C F B 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C F B 锅炉相比 ，飞灰含碳 收稿 日期 ：2 0 1 3 1 1 _ 1 0 作者简介：郭学茂 ( 1 9 7 4 _ )，男，山西太原人，硕士，工程 师，从事锅炉设计开发工作。 量可降低5 0 以上。 1 碳颗粒燃烬 的条件 C F B 锅炉的煤要求破碎Nl o 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C F B 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6 0 0 o C，虽然温度越高 ，燃烬的速度越 快 ，但C F B 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8 5 0 9 O O o C，该 温度对碳颗粒的燃烬来讲已经足够。真正要做到的是 使C F B 锅炉炉膛内上下温度场均匀，上下温度差值很 小 ( 5 0 o C)。 2 2 与氧气的混合程度 氧气是燃烧必不可少的条件 ， C F B 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 34 机械管理开发 j x g l k f b j b 1 2 6 t o m 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C F B 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 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。 图1 炉膛贫氧芯与二次风的穿透能力 2 3燃烧时间 ( 停留时间 ) C F B 锅炉在实际燃烧过程中，碳颗粒不能无限制 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 C F B 锅炉中每循环一次 ，其停留时间就增加一倍 。所 第2 9 卷 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C F B 分离器不断的改进 ，如采用进 口 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 萁它锅 炉 d5 0 1 0 6 um 2 0-50 Um d 99 91 6 um 12 02 00 um 3结论 通过对C F B 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C F B 锅炉 ，平均效率较常规C F B 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 【 1 】 张建 胜， 吕俊复 循环 流化床锅 炉设 计方 法研 究 】 锅 炉制造， 2 0 0 3 ( 1 ) ： 1 6 【 2 】王莺歌 大型电站锅 炉飞灰含碳量的调整与控制 东北 电力技 术， 2 0 0 7 ( 1 1 ) ： 2 4 2 7 ( 编辑 ：王红霖 ) S t e ps o n Effe c tive Re duc tio n o f Ca r bon Co nt e nt i n CFB Bo i l e r G uo X ue m a o ( T a i y u a n B o i l e r Gr o u p C o ， L t d ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 2 1 ) 【 A b s t r a c t 】 T h e h i g h e r c a r b o n c o n t e n t i n t h e fl y a s h i s o n e o f t h e ma i n f a c t o r tha t t h e e ff i c i e n c y o f C F B b o i l e r i s l o w e r at p r e s e n t I n t h i s p a p e r ， b a s e d o n t h e e s s e n t i a l p r i n c i p l e f o r c o mb u s t i o n ， t h e s t r u c t u r e o f CF B b o i l e r i s i mp r o v e d t o ma k e the b u r n - o u t d e g r e e o f b o i l e r b e i n c r e a s e d ， wh i c h C a l l g r e a t l y r e d u c e the h e a t l o s s i n the f l y ash a n d i mp r o v e t h e