飞灰含碳量过高的影响分析.doc

飞灰含碳量的影响因素概括起来主要有三方面：燃料特性、锅炉结构及其附属设备、锅炉的运行 燃料特性主要包括煤的热值、挥发分含量及煤的粒度。 一 燃料特性 1. 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 煤种对飞灰含碳量的影响很大，对于挥发分含量较高、结构比较松软的烟煤，褐煤和油叶岩等燃料，当煤进人流化床受到热解时，首先析出挥发分，煤粒变成多孔的松散结构，周围的氧向粒子内部扩散和燃烧产物向外扩散的阻力小，可以提高燃烧速率，降低飞灰含碳量。对于挥发分含量少，结构密实的无烟煤、石煤等，当煤粒表面燃烧后形成一层坚硬的灰壳，阻碍燃烧产物向外扩散和氧气向内扩散，燃煤燃层困难，灰壳所包覆的碳核中。 一般而言，飞灰含碳量随煤种干燥基挥发分含量增加而减少，但也要注意到挥发分高、含灰量低的烟煤的煤由于剧烈的一次破碎和二次破碎产生大量的细焦碳颗粒，从而增加飞灰含碳量。而对于含灰量高、含碳量低的煤颗粒增加，其燃烧所产生的飞灰颗粒的含碳量降低。经研究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。 2煤的粒径 煤的颗粒粒径影响流化质量和稀、浓相区的颗粒浓度。在一定的运行风速和给料量下，床料的粒度决定了颗粒在床内的行为。当煤的颗粒粒径增大后，稀相区颗粒浓度减小，而浓相区颗粒浓度增加。研究表明，颗粒浓度越高，颗粒的扰动也越大，相互间的碰撞的机会也越多，传热系数就大 。由此可知，当燃煤粒径增大后，燃烧室上部燃烧份额偏少，燃烧温度偏低，燃烧效果变差和受热面发挥不了应有的吸热作用，会造成过热蒸汽温度偏低，蒸汽参数得不到保证。 煤的颗粒粒径增加对蒸发量的影响主要表现在其循环颗粒量的减少。当大颗粒煤增多后，在一定的流化风速下，其沉积在浓相区，则飞出床层的颗粒量减少，这使锅炉往往不能维持正常的返料量，循环倍率下降，蒸发量下降。 通过计算可知，直径为2.00 mm的粒子运行速度已经超过了05 mm颗粒的飞出速度，因此燃料中0.5 mm以下的细颗粒进入流化床后，很快就会随烟气带出床层，飞灰中的碳主要来自这一部分细颗粒。 对粒径在20 以下的焦炭颗粒，虽然在炉内的停留时间很短，但是其反应表面积大，反应速度快，其停留时间仍大于燃尽所需时间，故颗粒在离开炉膛之前就可以燃尽。对粒径在4050间的焦炭颗粒，炉内停留时间小于其所需要的燃尽时间，所以该档颗粒的含碳量较高。对粒径大于100的焦炭颗粒，其停留时间较长，而且分离器能够捕捉到，能够返回炉内循环燃烧，所以燃尽情况较好。所以飞灰含炭量高的粒径主要集中于4050。 要避免出现分布不均，防止两极分化，入炉煤不能粒过细，一般1 mm以下的应小于30 ，特别是粒径小于0.1mm的比例应尽可能少，否则，飞灰含碳量就会增大。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 二 锅炉设备及其附属设备的影响 1.锅炉炉膛的高度 循环流化床锅炉炉膛高度是循环流化床设计的一个关键参数。炉膛越高锅炉的造价越高。因此一般在保证分离器不能捕集的细焦碳粒子在炉膛内一次通过时能够燃尽以及水循环的安全性保证的情况下尽可能地降低炉膛高度。德国80 th Circofh,id型CFB锅炉采用的流化速度35 ms5 ms。为了保证足够高的燃烧效率必须使大部分细颗粒能在悬浮段燃尽，因此为保证在悬浮段有足够的停留时间，采用了高大的悬浮段设计当流化速度为35 ms时，悬浮段的高度为17 m，再加上鼓泡床的高度达2Om左右，就能够保证40m 以下的细颗粒，在炉内停留6 s左右，可基本燃尽。 2.碎煤机、布风板、布煤设备及吹灰设备的影响 许多锅炉布风板布置选取不合理，布风装置布风不均匀，导致床内出现死区和粗颗粒沉淀，床层底部风帽附近的流化质量较差，影响了燃烧和传质交换过程，使得锅炉的燃烧热效率降低和飞灰含碳量增加。还有一些布风装置选取不合理，空气通过布风板后不能形成细流，使得初始气泡直径加大，这些气泡上升到床层表面破裂时，气泡尾涡携带更多的细颗粒抛向上部空间，加目前许多锅炉的煤粉破碎系统达不到设计要求，燃煤颗粒粒径分布不均，两极分化严重，粗颗粒和细颗粒均较多，呈两头多，中间少的粒径分布特点。细颗粒和循环燃烧的飞灰被一次风吹到炉膛上部燃烧，并带走下部热量，使流化床下部温度降低，上部温度升高，过热器超温。细颗粒过多从床内层析的颗粒增加，导致飞灰含碳量的偏高。大了飞灰的扬析，缩短了细颗粒的炉内停留时间，导致飞灰含碳量的偏高 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。 吹灰设备不正常工作，致使炉内各受热面积灰严重，换热能力大幅下降，汽温汽压等主要参数受到影响，为保证主要参数正常，如炉燃料量增加，烟气流速增大，使飞灰含炭量升高。 碎煤机和分离器不正常工作则直接影响入炉煤的粒度分布，造成分布不均，增大飞灰含炭量 3.分离器效率及中心筒的高度 旋风分离器分离效果的好坏，直接影响飞灰含碳量的多少 旋风分离器首先必须要有足够高的分离效率，提供足够高的物料循环以保证锅炉燃烧、传热、脱硫和负荷调节的需要分离器的分离效率是衡量分离器分离气流中固体颗粒的能力分离粒径越小，表示分离下来的颗粒直径越小，则被带走的细碳粒子越少，飞灰含碳量越小。 提高分离器效率，使更多的细颗粒被收集送回炉膛循环燃烧，增加细颗粒在燃烧室内的停留时间，降低飞灰可燃物含量。 循环流化床锅炉的分离器是用来拦截未燃尽的大颗粒飞灰，使其返回炉膛继续燃烧，拦截份额的多少，其中心筒长度起主要作用。中心筒长度偏短，飞灰一次性排出份额就大，飞灰含炭量就高。合理增加中心筒长度，可增强分离效果。如：热电厂用75th循环流化床锅炉，中心筒长度由原来18m改为21m后，飞灰含炭量由原来的12降至4以下。 将入口烟道缩口适当提高分离器进口风速或适当加长中心简长度都可以提高 分离器效率。 但研究发现分离器对小于100的细小颗粒捕捉上收效甚微。 4.燃烧室水冷度 锅炉燃烧室下部水冷度偏大；燃烧室下部容积小，床蓄热量小，当燃煤，一、二次风送入燃烧室下部，以及大量温度为300 左右的二级返料回送至料层中时，炉膛承受不了如此大的冷冲击 故当投一边返料器中的灰时， 燃烧室上下温度能基本稳定。而当两个返料器中的灰全部回送时，流化床下部温度马上下降，上部温度及燃烧室出口温度升高，锅炉不能稳定燃烧，甚至熄火。如不全投二次返料，飞灰含碳量高，燃烧效果不好，经济性差，发电成本高。 三 锅炉运行水平 1. 床温的影响 提高床温有利于提高燃烧速率和缩短燃尽时间但床温提高受到灰熔点和最佳脱硫温度的限制，通常床温控制在800950内 稀相区的温度也特别重要，对于燃烧细颗粒份额较高和挥发分含量大的燃料，提高稀相区的温度可以使这部分可燃物进一步燃烧，降低烟气中可燃物的损失对于难燃煤种，适当提高床温可以降低飞灰可燃物。当然要综合考虑脱硫反应的最佳温度和煤的变形温度等，床温的控制不宜超过950 。对于无烟煤等较难燃烧的可以适当提高运行温度。 2. 风量的影响 包括总风量 一次二次风比 上下二次风比等 当排烟氧量增加，飞灰可燃物降低，燃烧效率上升。综合考虑不致使排烟热损失过度增大的前提下，适当提高过剩氧量。适当增加总风量，有助于降低飞灰含碳量。 一次风从布风板下鼓进，主要是满足物料流化的需要；其次是对密相区燃料进行欠氧燃烧。一次风量直接影响密相区和稀相区的燃烧份额，从而影响着飞灰含碳量的高低。一次风量的加入有最佳的风量，太少或太高都会使得锅炉飞灰含 碳量增加，从而影响锅炉燃烧效率。因此一次风量不宜太高或太低 二、三次风量较高时，其射流的穿透深度越强，炉内扰动越剧烈，煤炭颗粒和挥发物的横向扩散也越强烈，从而使煤粒在床内分布得越均匀，燃烧也越完全，进而飞灰含碳量越少。 一、二次风比由1175降低到0908，飞灰含碳量降低了125。适当降低一次风量，增加二次风量，有助于降低飞灰含碳量。 下、上二次风比降低189，飞灰含碳量降低了078 3、床压的影响 适当降低床压差运行，由于底部密相区和过渡区物料浓度降低，从而增加了二次风的穿透能力，使得更多氧气进入中央贫氧区，提高了碳的燃烧效率，进而降低了飞灰中的碳含量。但也不能过低，细颗粒煤粒未经过高温料层就被烟气带入稀相区，在稀相区停留时间太短，即使有较高的温度也得不到充分完全的燃烧，增大了飞灰含碳的热损失。所以需要在运行中调整，找到一个最佳值。 4、炉内气固混合情况 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