循环流化床锅炉飞灰含碳降低技术.docx

降低飞灰可燃物可采用以下方法： 1.控制入炉煤粒度，尽可能达到设计级配要求，可通过调整煤一、二及破碎机间隙及检修筛分设备达到要求。 2.在可能的情况下适当将床温为此高一些，但如此处理将造成NOX及SO2排放指标的上升，要掌握适度。 3.增大下二次风刚度，增大穿透力，以便在炉膛下部混合更均匀，扰动更强力，更利于煤的燃尽。 4.适当增大上二次风，增加煤在炉内的停留时间。 5.增加飞灰再循环系统，将电除尘器第一电场的灰重新送回炉膛再次燃烧可大大降低锅炉飞灰可燃物。 关于飞灰含碳量居高不下的解决办法: 飞灰含碳量是影响CFB锅炉经济性的一个方面。另外，在一定条件下，炉渣含碳量、排烟温度、排烟含氧量以及灰渣的份额比例等因素也影响CFB锅炉的经济性。为此我们不能只看一个方面。 从锅炉的综合经济性的角度考虑，建议最好从如下几个方面调节或考虑：一是风量调节，包括流化风、二次风（有的锅炉还有上、下二次风之分）、总风量等；二是床温调节，一般来说在规定范围内、不结焦的条件下尽量控制高一些；三是料层厚度调节；四是给煤粒径调节。 由于各种CFB锅炉的炉膛结构、布风板、风帽、旋风筒等设备情况、现场运行的负荷率和煤质条件不同，为此具体的调整方向和控制值各有不同，但调节一般从这几个方面下手。具体情况还可具体讨论。百分之10比较正常，可以采用飞灰回送的方法降低飞灰含炭量采用高温分离的CFB的飞灰含碳量基本都在10%以上,高的有达到30%以上的,原因主要有:1 设计的炉膛高度不够,燃料炉内停留时间短,燃烧不完全.2 煤种和煤粒径的影响,主要是大于10毫米和小于1毫米颗粒占的比例.3 配风原因.4分离器效率等多方面原因.随着锅炉运行时间加长,排烟温度一般会增加,主要是受热面积灰所致,停炉要检查受热面的积灰情况,运行中定期吹灰,另点火初期的排烟温度也会比正常高.关于中小型循环流化床锅炉飞灰含碳量偏高问题的讨论摘要：本文介绍了循环流化床锅炉的发展历史，并针对现阶段中小型循环流化床锅炉运行中突出的飞灰含碳量高的问题展开讨论，提出一些降低飞灰含碳量的措施。关 键 字：中小型循环流化床锅炉 飞灰含碳量偏高 0 循环流化床锅炉发展概况循环流化床燃烧技术是国内外公认的一种洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉具有煤种适应性广、燃烧效率高、环境性能好、符合调节范围大和灰渣综合利用等优点，近十年来在工业锅炉、电站锅炉、旧锅炉改造和燃烧各种固体废弃物等领域得到迅速的发展。我国是以煤为主要一次能源的国家，燃用的煤种最为齐全。近十几年来，我国循环流化床技术发展迅速。1981年国家计委下达了“煤的流化床燃烧技术研究”课题，清华大学与中国科学院工程热物理研究所分别率先开展了循环流化床燃烧技术的研究，标志着我国循环流化床锅炉的研究和产品开发技术正式启动。到2005年4月为止，我国运行的循环流化床锅炉CFBB已超过100台，已经投运的最大机组是安装在四川内江、从奥斯龙公司进口的410t/h（100WM）循环流化床高压电站锅炉，由于运行台数较少，各方面的经验还有待积累。另外，我国正在引进一台Alstom公司的1025t/h的常压循环流化床锅炉及相应的关键配套设备，在四川白马电厂建立300MW循环流化床示范工程；国家电力公司热工研究院夜设计了300MW循环流化床锅炉方案标志着我国循环流化床锅炉将朝着大型化方向发展。现在，我国已成为世界上CFB机组数量最多、总装机容量最大和发展速度最快的国家。1 循环流化床锅炉目前存在的问题但是这种超常规的循环流化床锅炉的发展速度使循环流化床锅炉运行出现了一些问题。诸如：炉膛、分离器以及回送装置及其之间的膨胀和密封问题。特别是锅炉经过一段时间运行后，由于选型不当和材质不合格，加上锅炉的频繁起停，导致一些部位出现颗粒向炉外泄漏现象。由于设计和施工工艺不当导致的磨损问题。炉膛、分离器以及返料装置内由于大量颗粒的循环流动，容易出现材料的磨损、破坏问题。一些施工单位对循环流化床内某些局部部位处理不当，出现凸台、接缝等，导致从这些部位开始磨损，然后磨损扩大，导致炉墙损坏。炉膛温度偏高以及石灰石选择不合理导致的脱硫效率降低问题。早期设计及运行的循环流化床锅炉片面追求锅炉出力，对脱硫问题重视不够，炉膛温度居高不下，石灰石种类和粒度的选择没有经过仔细的试验研究，导致现有循环流化床锅炉脱硫效率不高，许多锅炉脱硫系统没有投入运行，缺乏实践经验的积累。灰渣综合利用率低的问题。一般认为，循环流化床锅炉的灰渣利于综合利用，而且利用价值很高，但由于各种原因，我国循环流化床锅炉的灰渣未能得到充分利用，或者只进行了一些低值，需要进一步做工作。飞灰含碳量高的问题。这些问题的存在影响了循环流化床锅炉的连续、安全、经济运行，还带来了维修工作量大、运行费用高等问题。就中小型循环流化床锅炉来说，飞灰含碳量高是一个比较普遍的问题。2 飞灰含碳量的影响因素及应采取的措施影响循环流化床锅炉飞灰含碳量的主要因素如下：1、 燃料特性的影响。循环流化床锅炉煤种适应性广，但对于已经设计成型的循环流化床锅炉，只能燃烧特定的煤种（即设计煤种）时才能达到较高的燃烧效率。由于煤的结构特性、挥发份含量、发热量、水分、灰份的影响，循环流化床锅炉的燃烧效率有很大差别。我国主要按煤的干燥无灰基挥发分含量对煤进行分类，按照挥发分含量由低到高的顺序将煤分成无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤等。挥发分含量的大小实际上反映了煤形成过程中碳化程度的高低，与煤的年龄密切相关。不同煤种本身的物理组成和化学特性决定了它们在燃烧后的飞灰具有不同的形态和特性。东南大学收集了山西大同烟煤、广西合山劣质烟煤和福建龙岩无烟煤等几种典型煤种在电站锅炉中燃烧生成的飞灰，制成样品，用扫描电镜进行了微结构分析。收到基灰发分含量为10%的广西合山劣质烟煤所生成的飞灰大部分是较密实的灰块，表面不光滑，没有熔融的玻璃体形态存在，大部分粒子的孔隙率都较小，仅有少数球状空心煤胞出现，但孔隙率也不大，壁面较厚，表面粗糙。该飞灰形态表明，该煤种燃尽率不高，取样分析其飞灰含碳量为10%左右。福建龙岩无烟煤挥发分含量较低，只有4%左右，属典型难燃煤种，表现为着火延迟、燃尽困难。虽然发热值高，燃烧时火焰温度可达1500以上，但燃尽率低，生成的球状煤胞中绝大多数为无孔或少孔，虽然也出现多孔薄壁球状煤胞，但数量极少。无孔或少孔的球状煤胞表面很光滑，有熔融的玻璃体形态存在，对燃尽是极为不利的。从煤粉锅炉种采取飞灰样，分析其含碳量在10%以上。山西大同烟煤飞灰中虽然也发现有极少部分少孔的密实球状煤胞，但绝大部分为多孔的疏松空心煤胞和骨质状疏松结构煤胞，这两种煤胞的孔隙率很大，这样就形成了很大的反映表面积，对煤粉的燃尽十分有利，因而这种烟煤的飞灰含碳量很低。2、 入炉煤的粒径和水分的影响。颗粒过大，一方面床层流化不好，另一方面，碳粒总表面积减少，煤粒的扩散阻力大，导致反应面积小，延长了颗粒燃尽的时间，颗粒中心的碳粒无法燃尽而出现黑芯，降低了燃烧效率，同时造成循环灰量不足，稀相区燃烧不充分，出力下降。另外，大块沉积，流化不畅，局部结焦的可能性增大，排渣困难。颗粒过小，床层膨胀高，易燃烧，但是易造成烟气夹带，不能被分离器捕捉分离而逃逸出去的细颗粒多，对燃尽不利，飞灰含碳量高。通过实验发现：颗粒太小，由于煤粉在炉内停留时间过短，燃不尽，飞灰含碳量就大。相对而言，燃用优质煤，煤颗粒可粗些；燃用劣质煤，煤颗粒要细些。所以对于不同的煤质要调整二级破碎机的破碎能力来调整煤的粒度。煤中水分过大不仅降低床温，同时易造成输煤系统的堵塞，故对于水分高的煤进行掺烧。 3、 过量空气系数的影响。一次风作用是保证锅炉密相区料层的流化与燃烧，二次风则是补充密相区出口和稀相区的氧浓度。调整好一二次风的配比，有效地降低飞灰、灰渣含碳量，是保证锅炉经济燃烧的主要手段。运行中适当提高过量空气系数，增加燃烧区的氧浓度，有助于提高燃烧效率。但炉膛出口过量空气系数超过一定数值，将造成床温下降，炉膛温度下降，总燃烧效率将下降，风机电耗增大。所以在符合变化不大时，一次风量尽量稳定在一个较合适的数值上，少作调整，主要靠调整二次风比例来控制密相区出口和稀相区的氧浓度。一二次风的配比，与锅炉负荷、煤种等有关，通过进行燃烧调整试验可建立锅炉不同负荷与一二次风量配比的经验曲线或表格，供运行调整时参考。4、 燃烧温度的影响。和煤粉锅炉炉膛温度高达14001500相比，循环流化床运行温度通常控制在850900之间，属低温燃烧，在此条件下煤粒的本正燃烧速率低得多，加上流化床内颗粒粒径比煤粉炉内煤粉粗得多，所需的燃尽时间长得多。提高燃烧温度，飞灰含碳量低；相反，燃烧温度低，飞灰含碳量高。5、 分离器分离效率的影响。分离器分离效率高，切割粒径小，飞灰含碳量低；相反，分离器分离效率低，切割粒径大，飞灰含碳量高。经过20年的发展，目前我国循环流化床锅炉使用的高效分离器有三种：上排气高温旋风分离器、下排气中温旋风分离器和水冷方形分离器。6、 飞灰再循环倍率的影响。飞灰再循环的合理选取要根据锅炉炉型、锅炉容量大小、对受热面和耐火内衬的磨损、燃煤种类、脱硫剂的利用率和负荷调节范围来确定。7、 锅炉蒸发量的影响。锅炉蒸发量大，相应的燃烧室温度高，一次通过燃烧室燃烧的粒子（分离器收集不下来的粒子）燃烧时间长，燃尽度较高，飞灰含碳量低；相反，飞灰含碳量高。8、 除尘灰再循环燃烧的影响。对难燃尽的无烟煤，采取分离灰循环燃烧之后，飞灰含碳量仍比较高。为了进一步降低飞灰含碳量，一个比较有效的措施是采用除尘灰再循环燃烧。德国一台循环流化床锅炉，当分离灰再循环倍率为1015时，飞灰含碳量仍有23%左右。为了降低飞灰含碳量，采用了除尘灰再循环燃烧。当除尘灰再循环倍率为0.3时，飞灰含碳量降低到了10%左右；除尘灰再循环倍率为0.6时，飞灰含碳量降低到了4%。3 结论降低飞灰含碳量的措施有多种，应根据实际情况选择最经济最实用的措施。我厂四台循环流化床锅炉也存在飞灰含碳量高的问题，我们会借鉴前人的经验，尝试一些措施以降低飞灰含碳量。参考文献：1 路春美等，循环流化床锅炉设备与运行M，中国电力出版社，20032 刘德昌等，循环流化床锅炉运行及事故处理M，中国电力出版社，2006/P对粒径在50100 m间的焦炭颗粒，炉内停留时间远远小于其所需要的燃尽时间，所以该档颗粒的含碳量较高。循环流化床锅炉的实际运行结果也证明了该粒径档的焦炭颗粒是飞灰中未燃尽碳损失的主要来源。降低循环流化床锅炉飞灰含碳量的方法应集中在提高细煤粒的燃尽水平上。根据实际流化床锅炉结构和运行过程，将其影响因素简要分析如下：(1)入炉煤粒径。对单位质量燃料而言，粒径减小，粒子数增加，碳粒的总表面增加，碳粒的燃烧速度增加，燃尽时间缩短但如果细颗粒过多，或煤燃烧过程中生成较多的50 f上rn左右的细颗粒，其颗粒的燃尽时间远远长于其炉内停留时间，将会导致飞灰含碳量增加。因此保持入炉煤粒径在一个合理的范围内，对降低飞灰含碳量是有益的。(2)入炉煤煤质。燃煤煤质的变化对流化床锅炉的燃烧及运行参数控制有重大影响，特别是运行中的流化床，当煤质变化时，床温床压将出现大幅波动，虽然可以通过调整配风进行调整，但燃烧工况的恶化必然导致飞灰含碳量的增加。对于挥发分含量较高、结构比较松散的烟煤、褐煤和油页岩等燃料，燃烧速率较高，飞灰含碳量较小。对于挥发分含量低，结构密实的无烟煤、石煤等相同条件下飞灰含碳量要高出很多。(3)床层温度。床温增加，碳粒的燃尽时间缩短，可降低飞灰含碳量。但流化床床层运行温度上限受灰分的变形温度限制，并综合考虑脱硫效果、NO 生成量和结焦，一般认为流化床最佳运行温度为850950。因此为了降低飞灰含碳量，床温应根据运行情况确定运行上限。(4)氧量。氧量增大，流化气体与碳粒子之间传质系数增大，燃烧速度增大，但当氧量增大到某一值后，燃烧速度达到极限。而过高氧量降低了细煤粒在床内的停留时间，导致飞灰含碳量增加。实际运行中控制炉膛出口过量空气系数125左右，既保证碳粒子的充分燃烧，又防止截面流速过大。(5)均匀布煤。HG一465137一LPM 7型循环流化床采用后墙给煤方式，给煤通过两台刮板给煤机进入后墙四个返料斜腿中。这种给煤方式使4个落煤口煤量分布无法计量与控制，从而存在较为严重的布煤不均问题。而入炉煤不均匀，容易造成部分给煤口附近煤量过于集中，形成缺氧区，从而增加了飞灰含碳量。(6)床层高度。要尽量维持恰当的料层高度，如果料层过高，不仅会增大风机电耗，而且会增大气泡尺寸和扬析损失。料层过薄，又会导致燃烧工况不稳定，燃料在床内的停留时间缩短。(1)氧量影响。试验数据显示，氧量降低1379时，飞灰含碳量增加了0621。适当增加总风量，有助于降低飞灰含碳量。(2)一次风率影响。当一次风率降低0045时，飞灰含碳量降低了0599。适当降低一次风量，增加二次风量，有助于降低飞灰含碳量。(3)下二次风率。当下二次风率降低017时，飞灰含碳量增加了0189。进一步分析试验数据，可根据氧量(总风量)大小将试验工况分为两组，在一次风率大的情况下，下二次风率小的飞灰含碳量低；一次风率小时，情况正相反，下二次风率大的飞灰含碳量低。因此一次风率和下二次风率间存在较大的相互影响。(4)床压影响。床压增加022 kPa，飞灰含碳量可以减少022。适当增加床压，有助于降低飞灰含碳量。(5)交互作用影响。试验显示氧量与一次风率交互作用影响了飞灰含碳量0674 ；氧量与下二次风率的交互作用对飞灰含碳量影响了0699。一次风率和下二次风率的交互作用对飞灰含碳量影响了2414 。(6)根据试验结果，各影响因素按影响大小排序如下：一次风率和下二次风率的交互作用，氧量与下二次风率的交互作用，氧量与一次风率的交互作用，氧量，一次风率，下二次风率，床压。摘要：本文介绍了循环流化床锅炉的发展历史，并针对现阶段中小型循环流化床锅炉运行中突出的飞灰含碳量高的问题展开讨论，提出一些降低飞灰含碳量的措施。关 键 字：中小型循环流化床锅炉 飞灰含碳量偏高 0 循环流化床锅炉发展概况循环流化床燃烧技术是国内外公认的一种洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉具有煤种适应性广、燃烧效率高、环境性能好、符合调节范围大和灰渣综合利用等优点，近十年来在工业锅炉、电站锅炉、旧锅炉改造和燃烧各种固体废弃物等领域得到迅速的发展。我国是以煤为主要一次能源的国家，燃用的煤种最为齐全。近十几年来，我国循环流化床技术发展迅速。1981年国家计委下达了“煤的流化床燃烧技术研究”课题，清华大学与中国科学院工程热物理研究所分别率先开展了循环流化床燃烧技术的研究，标志着我国循环流化床锅炉的研究和产品开发技术正式启动。到2005年4月为止，我国运行的循环流化床锅炉CFBB已超过100台，已经投运的最大机组是安装在四川内江、从奥斯龙公司进口的410t/h（100WM）循环流化床高压电站锅炉，由于运行台数较少，各方面的经验还有待积累。另外，我国正在引进一台Alstom公司的1025t/h的常压循环流化床锅炉及相应的关键配套设备，在四川白马电厂建立300MW循环流化床示范工程；国家电力公司热工研究院夜设计了300MW循环流化床锅炉方案标志着我国循环流化床锅炉将朝着大型化方向发展。现在，我国已成为世界上CFB机组数量最多、总装机容量最大和发展速度最快的国家。1 循环流化床锅炉目前存在的问题但是这种超常规的循环流化床锅炉的发展速度使循环流化床锅炉运行出现了一些问题。诸如：炉膛、分离器以及回送装置及其之间的膨胀和密封问题。特别是锅炉经过一段时间运行后，由于选型不当和材质不合格，加上锅炉的频繁起停，导致一些部位出现颗粒向炉外泄漏现象。由于设计和施工工艺不当导致的磨损问题。炉膛、分离器以及返料装置内由于大量颗粒的循环流动，容易出现材料的磨损、破坏问题。一些施工单位对循环流化床内某些局部部位处理不当，出现凸台、接缝等，导致从这些部位开始磨损，然后磨损扩大，导致炉墙损坏。炉膛温度偏高以及石灰石选择不合理导致的脱硫效率降低问题。早期设计及运行的循环流化床锅炉片面追求锅炉出力，对脱硫问题重视不够，炉膛温度居高不下，石灰石种类和粒度的选择没有经过仔细的试验研究，导致现有循环流化床锅炉脱硫效率不高，许多锅炉脱硫系统没有投入运行，缺乏实践经验的积累。灰渣综合利用率低的问题。一般认为，循环流化床锅炉的灰渣利于综合利用，而且利用价值很高，但由于各种原因，我国循环流化床锅炉的灰渣未能得到充分利用，或者只进行了一些低值，需要进一步做工作。飞灰含碳量高的问题。这些问题的存在影响了循环流化床锅炉的连续、安全、经济运行，还带来了维修工作量大、运行费用高等问题。就中小型循环流化床锅炉来说，飞灰含碳量高是一个比较普遍的问题。2 飞灰含碳量的影响因素及应采取的措施影响循环流化床锅炉飞灰含碳量的主要因素如下：1、 燃料特性的影响。循环流化床锅炉煤种适应性广，但对于已经设计成型的循环流化床锅炉，只能燃烧特定的煤种（即设计煤种）时才能达到较高的燃烧效率。由于煤的结构特性、挥发份含量、发热量、水分、灰份的影响，循环流化床锅炉的燃烧效率有很大差别。我国主要按煤的干燥无灰基挥发分含量对煤进行分类，按照挥发分含量由低到高的顺序将煤分成无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤等。挥发分含量的大小实际上反映了煤形成过程中碳化程度的高低，与煤的年龄密切相关。不同煤种本身的物理组成和化学特性决定了它们在燃烧后的飞灰具有不同的形态和特性。东南大学收集了山西大同烟煤、广西合山劣质烟煤和福建龙岩无烟煤等几种典型煤种在电站锅炉中燃烧生成的飞灰，制成样品，用扫描电镜进行了微结构分析。收到基灰发分含量为10%的广西合山劣质烟煤所生成的飞灰大部分是较密实的灰块，表面不光滑，没有熔融的玻璃体形态存在，大部分粒子的孔隙率都较小，仅有少数球状空心煤胞出现，但孔隙率也不大，壁面较厚，表面粗糙。该飞灰形态表明，该煤种燃尽率不高，取样分析其飞灰含碳量为10%左右。福建龙岩无烟煤挥发分含量较低，只有4%左右，属典型难燃煤种，表现为着火延迟、燃尽困难。虽然发热值高，燃烧时火焰温度可达1500以上，但燃尽率低，生成的球状煤胞中绝大多数为无孔或少孔，虽然也出现多孔薄壁球状煤胞，但数量极少。无孔或少孔的球状煤胞表面很光滑，有熔融的玻璃体形态存在，对燃尽是极为不利的。从煤粉锅炉种采取飞灰样，分析其含碳量在10%以上。山西大同烟煤飞灰中虽然也发现有极少部分少孔的密实球状煤胞，但绝大部分为多孔的疏松空心煤胞和骨质状疏松结构煤胞，这两种煤胞的孔隙率很大，这样就形成了很大的反映表面积，对煤粉的燃尽十分有利，因而这种烟煤的飞灰含碳量很低。2、 入炉煤的粒径和水分的影响。颗粒过大，一方面床层流化不好，另一方面，碳粒总表面积减少，煤粒的扩散阻力大，导致反应面积小，延长了颗粒燃尽的时间，颗粒中心的碳粒无法燃尽而出现黑芯，降低了燃烧效率，同时造成循环灰量不足，稀相区燃烧不充分，出力下降。另外，大块沉积，流化不畅，局部结焦的可能性增大，排渣困难。颗粒过小，床层膨胀高，易燃烧，但是易造成烟气夹带，不能被分离器捕捉分离而逃逸出去的细颗粒多，对燃尽不利，飞灰含碳量高。通过实验发现：颗粒太小，由于煤粉在炉内停留时间过短，燃不尽，飞灰含碳量就大。相对而言，燃用优质煤，煤颗粒可粗些；燃用劣质煤，煤颗粒要细些。所以对于不同的煤质要调整二级破碎机的破碎能力来调整煤的粒度。煤中水分过大不仅降低床温，同时易造成输煤系统的堵塞，故对于水分高的煤进行掺烧。3、 过量空气系数的影响。一次风作用是保证锅炉密相区料层的流化与燃烧，二次风则是补充密相区出口和稀相区的氧浓度。调整好一二次风的配比，有效地降低飞灰、灰渣含碳量，是保证锅炉经济燃烧的主要手段。运行中适当提高过量空气系数，增加燃烧区的氧浓度，有助于提高燃烧效率。但炉膛出口过量空气系数超过一定数值，将造成床温下降，炉膛温度下降，总燃烧效率将下降，风机电耗增大。所以在符合变化不大时，一次风量尽量稳定在一个较合适的数值上，少作调整，主要靠调整二次风比例来控制密相区出口和稀相区的氧浓度。一二次风的配比，与锅炉负荷、煤种等有关，通过进行燃烧调整试验可建立锅炉不同负荷与一二次风量配比的经验曲线或表格，供运行调整时参考。4、 燃烧温度的影响。和煤粉锅炉炉膛温度高达14001500相比，循环流化床运行温度通常控制在850900之间，属低温燃烧，在此条件下煤粒的本正燃烧速率低得多，加上流化床内颗粒粒径比煤粉炉内煤粉粗得多，所需的燃尽时间长得多。提高燃烧温度，飞灰含碳量低；相反，燃烧温度低，飞灰含碳量高。5、 分离器分离效率的影响。分离器分离效率高，切割粒径小，飞灰含碳量低；相反，分离器分离效率低，切割粒径大，飞灰含碳量高。经过20年的发展，目前我国循环流化床锅炉使用的高效分离器有三种：上排气高温旋风分离器、下排气中温旋风分离器和水冷方形分离器。6、 飞灰再循环倍率的影响。飞灰再循环的合理选取要根据锅炉炉型、锅炉容量大小、对受热面和耐火内衬的磨损、燃煤种类、脱硫剂的利用率和负荷调节范围来确定。7、 锅炉蒸发量的影响。锅炉蒸发量大，相应的燃烧室温度高，一次通过燃烧室燃烧的粒子（分离器收集不下来的粒子）燃烧时间长，燃尽度较高，飞灰含碳量低；相反，飞灰含碳量高。8、 除尘灰再循环燃烧的影响。对难燃尽的无烟煤，采取分离灰循环燃烧之后，飞灰含碳量仍比较高。为了进一步降低飞灰含碳量，一个比较有效的措施是采用除尘灰再循环燃烧。德国一台循环流化床锅炉，当分离灰再循环倍率为1015时，飞灰含碳量仍有23%左右。为了降低飞灰含碳量，采用了除尘灰再循环燃烧。当除尘灰再循环倍率为0.3时，飞灰含碳量降低到了10%左右；除尘灰再循环倍率为0.6时，飞灰含碳量降低到了4%。3 结论降低飞灰含碳量的措施有多种，应根据实际情况选择最经济最实用的措施。我厂四台循环流化床锅炉也存在飞灰含碳量高的问题，我们会借鉴前人的经验，尝试一些措施以降低飞灰含碳量。参考文献：1 路春美等，循环流化床锅炉设备与运行M，中国电力出版社，20032 刘德昌等，循环流化床锅炉运行及事故处理M，中国电力出版社，2006循环流化床锅炉飞灰碳损失研究黎永1，岳光溪1，吕俊复1，Yam Y.Lee2，Baldur Eliasson2(1.清华大学热能工程系，北京100084；2.Energy&Global Change Dept.,ABB Corporate Research Ltd.,Switzerland)摘 要 针对中国5台燃烧硬煤的CFB锅炉的飞灰含碳量进行了详细研究，全面分析了煤质、分离器及运行条件对飞灰含碳量的影响，并通过一系列的现场热态测试和实验室实验对CFB锅炉碳燃尽机理进行了研究。研究发现焦碳燃烧过程中发生的爆裂、磨损等行为与煤种有关，对CFB锅炉飞灰碳燃尽有很大影响。在CFB锅炉燃烧过程中焦碳反应性会降低，那些原煤变质程度低、粒径较大的焦碳颗粒的反应性降低尤为明显。研究还发现，炉膛内的中心区域气固混和不均匀会大大增加飞灰含碳量。最后提出了如何减少飞灰碳损失的一些建议。 关键词 循环流化床锅炉飞灰含碳量分离器1前言 循环流化床技术由于其煤种适应性和在低成本污染物排放控制等优点，已成为很有潜力的一种洁净煤技术。中国早在上个世纪八十年代即已开始发展CFB锅炉，至今已有超过100多台CFB锅炉运行。绝大多数小型CFB锅炉(35130t/h)采用中国自己的技术，超过220t/h的CFB锅炉则是引进国外技术。一般认为，CFB锅炉具有很高的燃烧效率，但在中国，许多燃烧硬煤如烟煤和无烟煤以及废弃物等的CFB锅炉的实际飞灰含碳量很高，大大超过预测和设计值11。高飞灰含碳量使得CFB锅炉的市场竞争力下降。另外，锅炉飞灰可用作建筑材料，部分替代水泥或用于制造水泥，这是飞灰最具经济价值的应用。飞灰含碳量过高将限制其在水泥和建筑行业的应用9。含碳量很高的飞灰曾被用作燃料来制砖。但是这种季节性的砖生产只能部分消化源源不断地从CFB锅炉中排出的高含碳飞灰，并且近年来砖生产迅速减缩并被新建材替代。另一方面，飞灰填埋成本也在上长。因此处理CFB锅炉飞灰的最好办法是减少含碳量，使得建筑和水泥工业能够接受。2部分中国CFB锅炉飞灰含碳量分析尽管一台CFB锅炉可被设计用于燃烧几乎所有不同类型的固体燃料，但实际运行的CFB锅炉的飞灰含碳量远没有所设想的低。下面表1列举的5台实际运行锅炉的飞灰含碳量数据和相应运行工况，锅炉燃用煤种性质如表2所示。3煤种和飞灰含碳量关系 表1的数据清晰地表明飞灰含碳量与煤质强烈相关。煤A为褐煤，煤B为无烟煤，煤C、煤D和煤E为低变质程烟煤。如果以干燥无灰基挥发分除以发热量所得的数值作为一个煤质指标，会发现飞灰含碳量和煤质之间明显的相关关系(如图1所示)。所以不同煤种在CFB锅炉中的焦碳燃尽是大不相同的。尽管炉膛温度比其它锅炉高，燃用无烟煤的锅炉B的飞灰含碳量仍然是5台锅炉中最高的。实际上中国燃用无烟煤的CFB锅炉的飞灰含碳量普遍都很高。对于许多燃烧不同烟煤的CFB锅炉，即使煤发热量较高，排放飞灰减少，因而飞灰未燃碳损失减小，但飞灰含碳量相比煤粉炉仍要高出许多。只有在燃烧褐煤时，中国现运行的CFB锅炉的飞灰碳燃尽才比较彻底。上面得出的煤质指标较好地反应了煤燃烧活性，便于用来分析比较飞灰碳燃尽。4分离器性能 从密相区扬析出来的细焦碳颗粒是飞灰未燃碳的主要来源，因此分离器性能是减少飞灰含碳量的关键。由于炉膛温度较低，在CFB锅炉焦碳的燃烧速率比煤粉炉低，细颗粒焦碳所需燃尽时间长，所以分离器的分级分离效率的数据十分重要。不幸的是，可得到的实际运行CFB锅炉的分离器分级分离效率数据非常少。尽管飞灰和循环灰的质量尺寸分布与煤成灰特性及灰颗粒磨耗有关，但仍可在一定程度上表征分离器性能。关于煤成灰特性和物料平衡的讨论请参见文献7。下面图2和图3给出了表1中5个锅炉的飞灰和循环灰的尺寸分布，这5台锅炉的分离器分级分离性能实际差别较小，几乎一样。循环灰的平均粒径约为110180m，而飞灰粒径总的说来不超过100m，这与Thorpe的发表结果一致1，总之，CFB锅炉中大型分离器的切割粒径(50%)似乎很少低于100m。 即使作出了许多努力来提高分离器的收集效率，在细小颗粒的收集上仍收效甚微9。飞灰回送是改善飞灰含碳量的一个有效方法。典型的例子是一台燃烧无烟煤的Alhstrom 100MW CFB锅炉，当将一级电气除尘器的飞灰百分之百地回送后，飞灰含碳量减少了约10%。然而对于许多中小型CFB锅炉，并不能都采取飞灰回送的办法，因为飞灰回送系统复杂且运行和维护费用较高。5气固混和 CFB锅炉运行时会有大量的固体颗粒从密相区扬析出来，炉膛内存留的物料对于气固混和有较大影响。为考察气固混和对于燃烧的影响，我们对一台锅炉的二次风位置以上的炉膛内氧浓度分布进行了测量3。被测试锅炉的炉膛长6米，宽3米，氧浓度测量探头从侧墙伸入炉膛内部4。测量结果如图4所示。同时还相应测量了炉膛内的固体颗粒浓度，结果如图5所示。在炉膛中心区域固体浓度小，而在近壁区域，固体浓度较高，这是因为沿壁面存在颗粒回落。出乎意料的是，炉膛中心区域的氧浓度接近于零，而富氧区域则靠近壁面。在二次风喷口以上不同高度的炉膛截面的测量结果均如此，这样我们在二次风口以上发现了一个位于炉膛中央的贫氧区域，如同一个空心芯(见图6)。这表明二次风的穿透浓度并没有达到炉膛中央，贫氧芯的存在显然使得炉膛中央的焦碳颗粒的燃尽变得困难。为了增强二次风的混和，提高了二次风的速度，结果飞灰含碳量明显减少(见图7)。6CFB锅炉中的焦碳失活 对飞灰中的焦碳颗粒的研究表明，这些未燃尽细颗粒可根据其反应性大致分为两类，一类反应性相对较高甚至还有较多未析出挥发分，这类颗粒停留时间不长，可称为“年轻”颗粒。另一类恰好相反，挥发分基本已经析出，而反应性很低。对于“年轻”颗粒，提高分离器效率或者采用飞灰回送会是保障其燃尽的有效方法，对于第二类颗粒则不然，因为其反应性很低，即使被送回炉膛，会否燃尽仍成问题。值得探讨的是，为什么会出现这些低反应性的“惰性”颗粒呢?针对这个问题，做了一系列的实验，下面简要介绍。 很多研究发现煤热解过程中反应性会降低2，8。我们做了类似实验，结果同样发现反应性随着停留时间的增长而逐渐降低，在热解最初阶段反应性下降非常快，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近值，温度越高，此渐近值越低(见图8)。图8中每一个点代表一个焦碳样品，是将原煤在900马弗炉中热解7分钟脱挥发分，然后在管式炉中进行不同停留时间和不同温度的热解所得到的。我们分析了实际循环流化床飞灰中第二类未燃尽焦碳颗粒，其反应性比实验室内相应温度条件(热解温度等于炉膛温度)下热解焦碳所下降达到的最低反应性(即图8中的反应性渐近值)还要低。Senneca还将其它研究者发表的类似结果进行了总结，将不同温度下焦碳反应性下降到渐近值所需时间简洁地表示在一张图上6。 在CFB锅炉燃烧温度下，比如说900，反应性下降至最低的有效热解时间是1030分钟(因煤种而异)。炉膛给煤中的细小颗粒一般并不能停留这么久，所以飞灰中低反应性焦碳极有可能是来自于原煤形成的大颗粒焦碳。大颗粒焦碳在因爆裂、磨损达到可扬析的细小颗粒之前可能会停留较长时间。在炉内焦碳颗粒温度要比环境温度床温高于50200，焦碳因热处理引起的反应性下降实际不需要1030分钟就会达到最低。综合这些因素，可以推断，飞灰中的“惰性”未燃尽颗粒极有可能是来自有较长停留时间的大焦碳颗粒，如果适当减小给煤中的大粒径颗粒的份额，就有可能降低飞灰含碳量，但这需要进一步确认。7结论 a.CFB锅炉在燃烧硬煤时的飞灰含碳量通常很高。 b.飞灰含碳量与煤种强烈相关，用干燥无灰基挥发分除以发热量所得的数值作为煤反应性指标是很方便实用的。 c.炉膛内的气固混和对焦碳燃尽十分重要。特别需要指出的是，二次风的刚性必需保证足够的穿透度，以避免出现炉膛上部中央出现贫氧中芯。 d.对分灰中的焦碳反应性的分析，并结合对热解过程中焦碳反应性变化的研究，发现在CFB锅炉中大颗粒焦碳可能明显失活，从而产出飞灰中反应性很低的“惰性”未燃尽颗粒，从而影响飞灰回送的效果。另一方面这提示了通过适当减小给煤的大颗粒的大粒径份额来减小飞灰含碳量的可能性。连州发电厂二期3、4号锅炉是哈尔滨锅炉有限公司制造的440t/h循环流化床锅炉，分别于2004年3月和2004年5月调试完毕并移交生产。整个工程由广东省火电工程总公司承担安装，广东省电力试验研究所承担调试任务，至今运行时间已经接近两年。1锅炉设备概况连州发电厂2台CFB锅炉的型号为：HG 440/137?LM9，该锅炉是采用ALSTOM公司的循环流化床锅炉技术进行设计的超高压参数中间再热机组。锅炉采用循环流化床燃烧技术，燃用低热值和含硫量的燃料。若在炉内添加石灰石，能显著降低SO2的排放量；同时由于锅炉的燃烧温度在此基础上900左右，能有效地控制NOX的排放，可降低对环境的污染。锅炉为半露天岛式布置，全钢炉架。该锅炉是一种自然循环的水管锅炉，主要由炉膛、高温绝热旋风分离器、自平衡“U”型回料阀和尾部对流烟道组成。燃烧室下部布置有大直径钟罩式风帽，燃烧室内布置有双面水冷壁、屏式二级过热器、屏式热段再热器，炉膛与尾部对流烟道之间布置2个高温绝热旋风分离器，尾部对流烟道内依次布置有三级过热器、一级过热器、冷段再热器、省煤器、空气预热器。锅炉采用后墙给煤方式，炉前煤斗里的煤经给煤机送至位于炉膛后部的回料装置的回料管线，再与循环物料混合后送入燃烧室内燃烧。这种给煤方式具有几点优点：给煤直接与高温循环物料混合，在返料腿内可进行水份蒸发、挥发份析出等过程；同时煤与大量的循环物料一起进入炉内，与床料混合效果更好，更均匀；与布置在前墙的冷渣器配合使用，使给煤远离排渣口，延长了煤颗粒在炉内的停留时间，有利于降低底渣含碳量。1.1锅炉主要设计参数（1） 锅炉技术参数汽包压力：15.07MPa；过热蒸汽流量：440t/h； 再热蒸汽流量：367.3t/h；过热蒸汽出口压力：13.7MPa； 再热蒸汽进/出口压力：2.83/2.61MPa；过热蒸汽出口温度：540； 再热蒸汽进/出口温度：325/540；给水温度：249； 排烟温度：130；Ca : S摩尔比：2.4 ； 脱硫效率：91% ；锅炉效率：89.44% ； 设计床温：904；（2） 煤种设计参数。电厂燃煤主要来自湖南临武、宜章、嘉禾、白沙等地产的无烟煤以及连州本地产的无烟煤。湖南煤和连州煤按照一定的比例混合后送入锅炉燃烧，最大允许粒径为7mm，d50=0.75mm，d350m不大于10%。煤质特性见表1。表1设计、校核煤质量特性名称 符号 单位 数值 设计煤种 校核煤种1 校核煤种2收到基水分 War % 8.5 9 10 收到基碳 Car% 53 60.77 60收到基氢 Har% 1.2 1.84 1.8 收到基氧 Oar % 3.3 2.14 2.62收到基氮 Nar% 1.35 0.68 0.85 收到基硫 St.ar % 1.5 2.44 0.85收到基灰分 Aar % 32.15 24.13 24.93干燥无灰基挥发分 Vdaf % 5.5 9.1 5.6低位发热量 Qnet.v.arkcal/kg 4500 5300 48002飞灰含碳量高的原因分析连州发电厂2台440t/h循环流化床锅炉于正式投产以来，其飞灰含碳量高达20%?25%。经数据收集和计算，我厂供电煤耗高达518g/kwh。经过进一步的锅炉运行调试，我们分析得到了一些原因，并采取了相关的措施：（1） 煤种与飞灰含碳量的关系。循环流化床锅炉煤种适应性广，但对于已经设计成型的CFB锅炉，只有燃烧特定的煤种（即设计煤种）时才能达到较高的燃烧效率。由于煤的结构特性、挥发份含量、发热量、水份、灰份的影响，CFB锅炉的燃烧效率有很大差别。连州发电厂由于其燃煤来源为周围地区的小煤矿，采用汽车运输，煤质变化大，入炉煤经常偏离锅炉设计煤种。我们对此的解决措施是：进行煤种掺烧，加强煤质的采样化验，并及时联系锅炉运行人员，根据入炉煤质的不同，进行运行方式的调整。燃用优质煤易出现床温升高的现象，炉内结焦，风帽烧坏变形，采取的措施是提高飞灰再循环量，适当提高一次风压，降低床温，并减少二次风量来降低过剩空气系数，从而实现较高的燃烧效率。燃用劣质煤时作相反调整。运行人员通过摸索基本掌握一定的规律，找出最佳掺配煤种方案。燃用不同煤种时，要在一定工况下对飞灰取样化验，通过取样分析来了解掺配煤种方案和燃烧调整的方式是否妥当。（2） 入炉煤的粒径和水份的影响。颗粒大，碳粒总表面积减少，延长了煤粒燃尽的时间，降低了燃烧效率，同时造成循环灰量不足，稀相区燃烧不充分，出力下降。另外，大块沉积，流化不畅，局部结焦的可能性增大，排渣困难。颗粒小，床层膨胀高，易燃烧，但是易造成烟气夹带，飞灰含碳量高。通过试验发现：煤粒太小，由于煤粉在炉内停留时间过短，燃不尽，飞灰含碳量就大。相对而言，燃用优质煤，煤颗粒可粗些；燃用劣质煤，煤颗粒要细些。所以对于不同的煤质要调整二级破碎机的破碎能力来调整煤的粒度。煤中水份过大不仅降低床温，同时易造成输煤系统的堵塞，故对于水份高的煤应进行掺烧。（3） 过剩空气系数的影响。一次风作用是保证锅炉密相区料层的流化与燃烧，二次风则是补充密相区出口和稀相区的氧浓度。调整好一二次风的配比，有效地降低飞灰、灰渣含碳量，是保证锅炉经济燃烧的主要手段。运行中适当提高过剩空气系数，增加燃烧区的氧浓度，有助于提高燃烧效率。但炉膛出口过剩空气系数超过一定数值，将造成床温下降，炉膛温度下降，总燃烧效率将下降，风机电耗增大。所以，在负荷变化不大时，一次风量尽量稳定在一个较适合的数值上，少作调整，主要靠调整二次风比例来控制密相区出口和稀相区的氧浓度。一二次风的配比，与锅炉负荷、煤种等有关，通过进行燃烧调整试验可建立锅炉不同负荷与一二次风量配比的经验曲线或表格，供运行调整时参考。为此我厂与广东省电力试验研究所和浙江大学进行了锅炉燃烧优化试验，建立锅炉不同负荷与一二次风量配比的经验曲线或表格，取得了一定的效果。（4） 床温的影响。CFB锅炉的床温一般在8001000，床温提高可以降低劣质煤炉渣含碳量，有利于燃烧反应的进行，化学不完全燃烧损失一般也随床温升高而降低，故CO排放量也降低，但床温升高受灰熔点和脱硫限制，根据煤中含硫量高低可控制床温在860920。温度再提高，容易发生结焦，脱硫效果也变差。床温在负荷调整中靠循环灰量控制，但稀相区温度随负荷的升高、循环风量、给煤量、风量的增加而升高，最高可达到1000左右。提高稀相区温度对降低飞灰含碳量非常有利，因此应加强二次风调整，但是应当注意控制高温绝热旋风分离器入口温度，以防止发生二次燃烧。一般我们在运行中应严格控制高温绝热旋风分离器出/入口温度不超过1000。（5） 料层高度的影响。料层高度影响CFB锅炉稳定运行和燃烧效率，维持一定厚度的料层是运行中必不可少的。循环流化床运行时所保持的料层厚度主要取决于一次风机压头，当风量一定时，风室静压增大说明阻力增大，料层增厚；反之亦然。在一次风机压头一定时，运行料层厚度取决于床料密度和运行负荷，床料密度小，料层可厚些；密度大，料层可薄一些。满负荷时，物料循环量大，料层应厚；低负荷时，料层应薄。料层过薄容易吹透，过厚则增加风机压头，飞灰量增大。因此在一定工况下应维持料层高度的稳定。料层在热态膨胀近一倍，在运行中应注意观测最佳床层高度，通过进行燃烧调整试验可建立锅炉不同负荷与床层高度的经验曲线或表格。料层太薄，负荷将带不足，反之易结焦。（6） 飞灰再循环系统的影响。连州发电厂锅炉设计安装了一套飞灰再循环系统，由于其管道设计布置方面的原因，自机组投产后该系统一直未投运过，所以该系统对于锅炉的飞灰含碳量的影响程度并不清楚，我们以后将会进行相关试验。通过进行锅炉燃烧调整和优化试验，我们制定了相关的曲线或表格，加强了煤质的管理工作，锅炉的飞灰含碳量有了大幅度的降低，额定工况下3号炉的飞灰含碳量已经降低到10%?13%，#4炉的飞灰含碳量已经降低到10%以下。3结束语连州发电厂CFB锅炉作为广东省第一家440t/h的CFB锅炉，在运行过程中将会遇到许多新的问题，作为运行人员，应努力提高循环流化床的理论水平，用心积累实际操作经验，积极摸索规律，在运行中根据不同实际情况进行分析，灵活机动处理，不断提高运行水平，以充分发挥循环流化床这一清洁燃烧技术的优势。参考文献：1岑可法等著循环流化床锅炉理论设计与运行。 北京，中国电力出版社，1998。2吕俊复 张建胜 岳光溪主编循环流化床锅炉运行与检修北京，中国水利水电出版社，2003）。本篇文章来源于 能动信息网 原文链接：/Boiler/Tech/Project/200703/10427.html降低循环流化床锅炉飞灰含碳量的途径及办法降低飞灰可燃物可采用以下方法：1.控制入炉煤粒度，尽可能达到设计级配要求，可通过调整煤一、二及破碎机间隙及检修筛分设备达到要求。 2.在可能的情况下适当将床温为此高一些，但如此处理将造成NOX及SO2排放指标的上升，要掌握适度。 3.增大下二次风刚度，增大穿透力，以便在炉膛下部混合更均匀，扰动更强力，更利于煤的燃尽。4.适当增大上二次风，增加煤在炉内的停留时间。 5.增加飞灰再循环系统，将电除尘器第一电场的灰重新送回炉膛再次燃烧可大大降低锅炉飞灰可燃物。 关于飞灰含碳量居高不下的解决办法: 飞灰含碳量是影响CFB锅炉经济性的一个方面。另外，在一定条件下，炉渣含碳量、排烟温度、排烟含氧量以及灰渣的份额比例等因素也影响CFB锅炉的经济性。为此我们不能只看一个方面。 上面几位网友所说都有一定道理，但从锅炉的综合经济性的角度考虑，建议最好从如下几个方面调节或考虑：一是风量调节，包括流化风、二次风（有的锅炉还有上、下二次风之分）、总风量等；二是床温调节，一般来说在规定范围内、不结焦的条件下尽量控制高一些；三是料层厚度调节；四是给煤粒径调节。 由于各种CFB锅炉的炉膛结构、布风板、风帽、旋风筒等设备情况、现场运行的负荷率和煤质条件不同，为此具体的调整方向和控制值各有不同，但调节一般从这几个方面下手。具体情况还可具体讨论。链条锅炉改造循环流化床技术经济对比发表时间：2008-12-22 14:09:35链条锅炉改循环流化床锅炉技术经济分析1、链条炉与循环流化床锅炉的特点 一般来讲，煤的燃烧主要有层燃、悬浮燃烧和流化态燃烧三种。层燃燃烧是最原始的燃烧方式，入炉的煤不需要经过处理，煤粒之间也没有相对运动。固定炉排、链条炉排、往复炉排都属于这种燃烧方式。以链条炉比较普遍，链条炉有快装链条炉和散装链条炉。 链条炉的历史悠久，且技术成熟，运行安全可靠；结构简单，又无需煤的预处理附属设备；操作简便、升温快、负荷调节灵活，具备低负荷运行的能力；飞灰排放量少。由于这些优点，至今链条炉仍然普遍使用。但是，层燃燃烧方式，炉膛热热强度低，因而大部分链条炉普遍反映出力不足，且不能大型化。链条炉难以燃用无烟煤及低热值的劣质烟煤，如果煤质不好，则热效率低，炉渣含碳量高。同时，链条炉的炉排经常被烧坏，出渣机常常被卡死，链条炉的维修工作量大，工人操作辛苦。长期以来，人们不断地对链条锅炉进行改进，克服缺点，尽量完善。 在不断对链条炉进行改进和完善的同时，又发展了悬浮燃烧技术，即煤粉炉。它的燃烧方式是煤通过制粉系统，将煤磨到80um以下，用风将煤输送到炉膛燃烧。这种锅炉能燃用无烟煤及低热值的烟煤，且能够大型化。目前，我国现已经 运行最大的煤粉炉达到2000t/h，这种锅炉，热效率高，最高可达90以上。煤粉炉必须配备制粉系统，所以设备投资高，运行电耗