锅炉飞灰含碳量对锅炉效率的影响_罗韬

第 4 期锅炉制造No 4 2012 年 7 月BOILER MANUFACTURING Jul 2012 文章编号 CN23 1249 2012 04 0014 03 锅炉飞灰含碳量对锅炉效率的影响 罗韬 唐山信德锅炉集团有限公司 河北 唐山 063020 摘要 分析造成锅炉飞灰含碳量高的原因 提出改进措施 提高锅炉效率 关键词 锅炉 飞灰含碳量 效率 中图分类号 TK223 7文献标识码 A The Effect of Fly Ash Carbon Content to Boiler Efficiency Luo Tao Tangshan Xinde Boiler Group Tangshan 063020 China Abstract Reason of high carbon content of fly ash in boiler is analyzed and improvement is given to enhance boiler efficiency Key words boiler carbon content of fly ash efficiency 收稿日期 2012 03 12 作者简介 罗韬 1984 男 汉族 助理工程师 2007 年毕业于河北工业大学 一直从事锅炉设计和研究工作 0引言 我公司为某市供热公司生产了两台 58MW 循环流化床锅炉 这是我公司引进先进的 CIR COFLUID 中温分离技术 在原蒸汽锅炉的技术基 础上自行研制开发了 58MW 系列循环流化床热 水锅炉 该炉由于提高了燃烧效率 飞灰含碳量 大大降低 一般小于 10 左右 但是在运行过程 中 依旧发现锅炉尾部电除尘器排灰的含碳量普 遍偏高 用户所提供的数据见表 1 本文将以 2 炉为例 分析造成锅炉飞灰含碳量偏高的原因 以 便使将来运行人员能正确地运行调节 减少不必 要的损失 保证锅炉的经济效率 表 1 2 号炉飞灰含碳量分析数据 时间4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月平均设计 可燃物含量 9 847 83 11 69 779 28 889 439 399 496 00 1燃料在炉内的燃烧过程 煤粒在流化床内的燃烧是流化床锅炉内所发 生的最基本而又最为重要的过程 它涉及到流动 传热 化学反应及相关的物理变化现象 当煤粒 通过给煤机进入炉内之后 煤粒被加热 煤中的水 分蒸发 挥发份逸出 煤粒的温度也逐渐升高到着 火温度 然后进入煤粒燃烧阶段 当煤粒温度升 高到着火温度 而煤粒浓度又合适时 即开始着火 进入燃烧阶段 燃烧阶段是一个强烈的放热阶段 这一阶段进行得快慢 主要决定于煤粒与氧的化 学反应速度和空气的接触浓度 当炉内温度很 高 氧气供应充足而又与煤粒混合强烈和均匀时 燃烧速度就快 反之则慢 在燃烧阶段 未燃尽而 被灰包围的少量固定碳在此阶段继续燃烧 直到 燃尽 2燃烧的燃烧机理 根据燃烧的燃烧机理 影响锅炉飞灰含碳量 高的因素 主要是由于煤在炉内的不完全燃烧 q4 由于飞灰可燃物与机械不完全燃烧损失 可建立如下关系 q4 0 95 32892Ay Qr Cfh 100 Cfh 100 其中 Ay为灰份应用基 32892 为灰中残留可燃物的发热量 Cfh 为飞灰中 可燃物含碳量百分数 Qr 为输入锅炉的热量 若 煤种一定 Ay和 Qr 均为常数 所以 q4与 Cfh 有关 系 q4越高 Cfh 则越大 所以 飞灰含碳量与不 完全燃烧有相辅相成的关系 3影响锅炉飞灰含碳量高的主要原因 3 1空气量对飞灰含量的影响 碳在完全燃烧时的化学反应为 C O2 CO2 12 kgC 22 4 Nm3O2 22 4 Nm3CO2 1 kgC 1 866 Nm3O2 1 866 Nm3CO2 由上可以看出 煤在炉内燃烧的好坏与送入 炉内的空气的质量有很大的系 如果按理论空气 量供给空气 由于在炉膛中不能保证每一个可燃 质分子与氧分子都充分接触 因此会造成不完全 燃烧损失 如果送入的空气量大于理论空气量 又 会使排烟量增加 造成排烟热损失 甚至可能降低 炉膛温度 影响正常燃烧 因此为保证燃烧料的完 全充分燃烧 炉膛应保持最佳的过量空气系数 氧含量与过量空气系数之间的关系见表 2 所示 表 2氧含量与过量空气系数关系 21 21 氧含量 23 456 过量空气系数1 1051 1671 2351 3121 4 根据运行情况来看 当氧含量控制在 3 5 其过量空气系数在最佳范围内 根据有关数据表 明 过量空气系数与飞灰含碳量之间存在如下 关系 如图 1 所示 随着过量空气系数的增加 锅炉 的飞灰含碳量成下降趋势 但是随着趋势超过一 定范围时 飞灰含碳量改变不会太大 更加说明了 当氧含量控制在 3 5 时 即过量空气系数在 1 17 1 25 时为最佳控制值 图 1过量空气系数与飞灰含碳量的关系 3 2炉膛温度的影响 炉膛温度越高 燃烧越快 着火区周围的温度 高 可以促使煤粒很快着火 燃尽阶段燃烧速度就 越快 在煤粒离开炉膛之前 容易达到完全燃烧 所以提高床温有利于煤粒充分燃烧 降低锅炉飞 灰含碳量 但炉膛温度过高可能造成脱硫效率下 降及炉膛内的结焦 一般地说 炉膛温度在脱硫 时床温控制在 850 到 900 为宜 实际操作过 程中控制在 900 左右 在不脱硫的情况下床温 控制在 900 到 950 左右 实际操作过程宜偏 上限操作 3 3一次风和二 三次风的配比 一次风提供锅炉床料流化动力及燃烧所需部 分空气量 大约占总空气量的 55 二 三次风主 要用于补充燃料及加强扰动 改善燃烧效果 约占 总空气量的 45 一次风和二 三次风的配比不 是固定的 调整其比例可以改变锅炉各段燃烧份 额 由于一次风在炉膛密相区的燃烧属于不完全 燃烧 因此增加一次风对降低锅炉的飞灰含碳量 作用不大 可以保证一次风量大于临界流化风量 的前提下 适当加大二 三次风的比例 加强炉膛 上部燃烧 减少锅炉不完全燃烧损失 3 4燃料的颗粒特性和燃烧时间 燃煤的颗粒特性影响燃料的燃尽时间 各部 分燃烧份额及物料的流化特性 燃料粒度较大或 者颗粒成份较多时 一方面造成大量燃烧浮沉于 密相区 参与循环的物料减少 导致密相区燃烧份 51 第 4 期罗韬 锅炉飞灰含碳量对锅炉效率的影响 额过大 使燃烧及传热恶化 密相区由于热量聚集 而超温结焦 另一方面 床层加厚风阻增加 同时 为了控制床层阻力 必然加大排渣量 从而缩短了 煤的燃烧时间 使炉渣含碳量上升 增加了固体不 完全燃烧损失 而燃料粒度较小或细颗粒成份较 多时 与粗颗粒成份较多的情况正好相反 由于 细颗粒随气流运动 将造成炉膛上部燃烧份额增 加 在同等分离效率下 经旋风分离器后的烟气含 尘量上升 分离下来的灰量增加 为了控制床温 必然增加排灰量 不管是飞灰还是排灰量的增 加 都增加了从炉膛一次性通过燃料量 也就增加 了飞灰 排灰含碳量 降低了锅炉效率 设计的燃 料粒度及分布为 最大粒径为 10 mm 小于或等于 8 mm 的占 99 小于或等于 1 5 mm 的占 50 小于或等于 1 mm 的占 30 而实际运行过程 中 由于碎煤机环锤磨损 造成环锤与钢板间隙增 加 使得煤粒粒径最大的有 50 mm 粒径分布的不 均衡 就使有的煤粒得不到完全燃烧 所以 在实 际运行中控制好环锤与钢板之间的间距 使煤粒 粒径分布比较均衡 才能保证燃料的完全燃烧 从 而减少不必要的损失 燃烧时间对煤粒的完全燃 烧影响也很大 因为煤粒的燃烧需要一定的时间 煤粒必须在从回送装置进入炉内密相区到炉膛出 口处这段时间内完全燃烧掉 否则到了炉膛出口 处 因受热面多 烟气温度很快下降 燃烧就停止 了 从而造成不完全燃烧损失 燃烧停留时间的 长短取决于锅炉烟气流速和飞灰循环倍率 降低 一次风和增大循环灰量可以使煤粒的燃烧停留时 间延长 3 5旋风分离器的分离效率对飞灰含碳量的 影响 炉膛出口旋风分离器的分离效率高低是保证 循环流化床锅炉安全稳定运行的一个重要因素 由于高温烟气夹带着固定颗粒在烟温降到 434 额定负荷 后 进入旋风分离器进行气固分离 分离下来的再循环灰进入回送装置 通过给料口 被回送到炉内密床 其量的大小以床温的高低开 控制 剩余部分从旋风分离器出来 经尾部竖井 后 由电除尘排出 由于分离效果不好 将使大量 未完全燃烧的燃料被夹带到尾部 造成电除尘负 荷增加 飞灰含碳量增加 4结束语 综上所述 降低锅炉飞灰含碳量 使燃烧在炉 内迅速而完全燃烧的必要条件如下 1 保持合适的炉膛温度 2 适当的空气量 3 一次风和二 三次风的配比 4 燃料的颗粒特性和充足的燃烧时间 5 提高分离器的分离效率等以降低飞灰含 碳量 减少不必要的损失 提高锅炉效率 参考文献 1 锅炉运行 辽宁省电力工业局编 中国电力出 版社 2001 2 循环流化床锅炉理论设计与运行 岑可法 倪明 江 等著 北京 电力出版社 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 2002 上接第 3 页 2 燃用印尼煤的原煤仓煤位应不超过 70 并尽可能的烧完 存留时间不允许超过 3 天 3 印尼煤在煤场的存放时间尽可能控制不 超过 20 天 4 燃料上煤和原煤仓不得有火星存在 4结语 从广东粤电靖海发电有限公司 3 4 号 2 1000MW 机组燃烧印尼煤时的成功运行经验来 看 只要研究清楚印尼煤的煤种特点 结合机组设 备特性 运用正确有效的燃烧印尼煤控制技术策 略 一定能确保机