飞灰再循环燃烧系统在燃用无烟煤循环流化床锅炉的应用.docx

飞灰再循环燃烧系统在燃用无烟煤循环流化床锅炉的应用柴滨林，蒋联群( 湖南耒阳综合利用发电厂，湖南 耒阳 421800)摘 要: 文中介绍了韶能集团下属耒阳综合利用发电厂飞灰再循环系统的设计方案和运行状况。运行结果显示: 飞灰再循环技术显著降低了燃用无烟煤的循环流化床锅炉飞灰含碳量、提高锅炉燃烧效率，节能降耗效果显著。关键词: 循环流化床锅炉; 飞灰再循环; 飞灰含碳量; 经济性中图分类号: TK229 6文献标志码:文章编号: 1009 3230( 2011) 08 0028 03Fly Ash Recirculation Combustion System in CFB BoilerBurning Anthracite ApplicationCHAI Bin-lin，JIANG Lian-qun( Leiyang Comprehensive Utilization Power Plant，Leiyang 421800，China)Abstract: This paper introduces Shaoneng group under the Leiyang comprehensive utilization powerplant fly ash recirculation system design and operation Running results show: Fly ash recyclingtechnology can dramatically reduce the anthracite in CFB boiler fly ash carbon content，improve thecombustion efficiency，obvious energy-saving effectKey words: CFB; Fly ash recycling; Carbon content of fly ash; Economy行成本高，容易造成废水排放等二次污染。干式分离法原理是将粉煤灰在滚筒中旋转带 电，利用灰碳带电荷能力不同，造成静电引力强弱 差异，再加上灰碳比重不同，利用旋转离心力将灰 碳分离。电选脱碳试验表明对煤粉炉的粉煤灰分 离效果较好。但 是 CFB 锅炉燃用的煤是靠在炉 内的二次破碎后进行燃烧的，其飞灰颗粒非常的 不规则，成疏松多孔状，干式电选法不能有效分离 CFB 锅炉的粉煤灰。为了降低锅炉的飞灰含碳量，提高锅炉效率，CFB 锅炉应当采用加装飞灰再循环系统的方式。采用这种方式可以有效增加灰粒燃烧时间，增大炉内循环热粒子浓度，强化对流和辐射换热效果。0引言循环流化床( CFB) 锅炉是目前应用最广的洁净煤发电技术之一，由于它在煤种适应性和变负荷特性以及污染物排放上具有的独特优势，使其 得到迅速发展，正常情况下燃用烟煤飞灰含碳量 在 5% 10% ，燃用褐煤则可控制在 3% 以 内，燃 用无烟煤则在 10% 20% ，甚至更高。为了解决 飞灰含碳量高的问题，主要方法包括: ( 1 ) 炉外处 理法，又分湿式分选法和干式分离法; ( 2 ) 炉内处 理法，主要是增加飞灰在炉内停留时间、增加循环 倍率、提高燃烧温度强化燃烧等办法。湿式分选法主要原理是利用灰、碳对 油 的 亲 和力不同，将粉煤灰浸入水油混合液搅拌，再利用 它们浸泡后的比重不同，在水中上下分层、分离处 理。这种方法的主要缺点是设备占地面积大，运1锅炉设备简介耒阳综合利用发电厂 CFB 锅炉型号 YG240 /9 8 M8，为高温高压、自然循环、平衡通风，固态排渣、全钢构架、悬吊结构汽包循环流化床锅炉。锅炉采用 H 型 布 置 方 式，由 炉 膛、高 温 汽 冷 旋 风收稿日期:作者简介:修订日期: 2011 05 102011 04 27柴滨林，高级工程师，耒阳综合利用发电厂。2011 年第 8 期( 总第 164 期)应用能源技术29电厂燃用设计煤种和校核煤种均为无烟煤，具体煤质参数如表 2 所示。该无烟煤为耒阳当地 无烟煤，挥发份低，着火温度高( 在 700 以上) ， 与福建安溪、晋江、龙岩等地无烟煤及为相似。分离器、自平 衡 U 型 返 料 器、尾部对流烟道等组 成，电除尘采用单室五电场。锅炉主要技术规范如表 1 所示。锅炉采用单炉膛布置方式，炉膛蒸发 受 热 面采用膜式水冷壁。采用水冷布风板，大直径钟罩 式风帽，两个高温汽冷旋风分离器布置在燃烧室 后墙，外壳由管子围成圆筒，形成第一级过热器， 筒内衬绝热材料及耐磨耐火材料，分离器上部为 圆筒形，下部为锥形。每个分离器回料腿下布置 一个返料器。尾部对流烟道中依次布置末级过热 器、低温过热器、省煤器、和空气预热器。表 2燃用煤质参数项目符号单位设计煤种校核煤种收到基全水份空气干燥基水份 收到基灰份 空气干燥基挥发份收到基低位发热量 收到基碳MtMat Aar Vad4 2491 20848 9194 433 8441 20757 6084 55Qnet，v，arKJ / Kg1505012220表 1锅炉主要技术规范Car42 7634 668项目单位B MCR收到基氢Har1 5531 554过热蒸汽流量过热蒸汽出口压力 过热蒸汽出口温度t / hMPa( g)2409 8540收到基氧Oar1 7011 698收到基氮Nar0 4190 32收到基硫Sar0 3990 319给水温度215热风温度200如果按照飞灰与底渣比为 5 5。设备年利用小时数 5 500 h，日运行 24 小时计算，则日常运行的灰渣情况如表 3 所示。排烟温度140锅炉保证热效率%85表 3锅炉灰渣排放情况小时灰渣量( t / h)日最大灰渣量( t / h)年灰渣量( 万 t / h)灰渣灰渣灰渣灰渣灰渣灰渣设计煤种校核煤种13 0318 3113 0318 3126 0636 62312 7439 4312 7367 3625 4878 97 16610 0717 16610 07114 33320 142颗粒团，提高物料在炉内的停留时间。2改造前锅炉运行状况锅炉自投运以来飞灰含碳量一直偏高 ( 在3飞灰再循环系统改造方案根据电除尘设计一电场的除灰 量 为 80% 左23% 25% ) ，虽然从锅炉的总风量、一二次风配比、料层差压等方面对其进行了多次调整试验，始终未取得良好效果，锅炉热效率维持在 80% 左 右，低于设计值。从结构设计角度出发，锅炉炉膛净高 度 只 有31 2 m，布风板面积只有 26 m2 ，计算烟气流速为6 m / s，相比其它锅炉厂生产的同等级锅炉炉膛净高度一般为 33 m，布风板面积 31 m2 ，烟气流速为5 m / s，物料颗粒在炉膛内的停留时间短，飞 灰 含碳量会受到相应影响。显然，必须通过延长物料在炉内停留 时 间 来 改善锅炉运行，通过安装飞灰再循环是较为有效 的办法，采用这种手段可以增加物料浓度形成的右，可以选取一电场除下的灰送回炉内再燃烧。相应的在电除尘器一电场旁边建造中间灰仓，利 用一电场下的仓泵将灰直接送往中间灰仓。灰仓 顶设布袋除尘器、压力真空释放阀; 在中间灰仓下 面布置罗茨风机与旋转给料机，旋转给料机后接 管道架空并接入锅炉后墙上二次风口，将灰送入 锅炉密相区上部。罗茨风机与旋转给料机电源从电除尘变压器 接入，电除尘往中间灰仓的控制接入电除尘值班 室仓泵操作系统，由电除尘值班人员操作; 罗茨风 机与旋转给料机的控制则接入集控室 DCS 系统， 由锅炉 运 行 人 员 操 作。运行方式为系统每投运 2011 年第 8 期( 总第 164 期)30应用能源技术2 h，电除尘器一电场灰输 向 中 间 灰 仓; 然 后 系 统停运 2 h，电除尘器一电场灰输向灰库。图 1 飞灰再循环系统图由于日常实际燃用煤种发热量约为 3 000 kcal /kg，灰份 55% ，发电机组满负荷运行时每小时燃煤量为 55 t / h，实际灰渣总量为 30 t / h，灰 渣 各50% 。按照电除尘器一电场除灰量约为 80% ，灰的堆积密度 按 700 kg / m3 计 算，则每小时收集灰 的体积为 17 14 m3 ; 按 80% 的充满系数设计可储灰 1 2 h 的中间灰仓的容积为 25 m3 。按电除尘器一电场每小时 12 t 灰全部送回炉膛燃烧，并考虑给料机选型 1 2 倍的富裕系数，选用输送能力为 10 15 t / h，匹配风机风量35 m3 /min，工作压力98 kPa，匹配电机功率 2 2 kW 的旋转给料机。根据给料机选型所配套风机风量 35 m3 / min，参考山东章丘鼓风机厂生产的罗茨风机选型 表，考 虑 1 5 倍的富裕系数选用该公司 生 产 的 RRE 200 型 罗 茨 风 机，其 最 大 流 量 为 54 3 m3 / min，最大工作压力 78 4 kPa，匹配电机功率 78 kW。磨损未见明显增加。飞灰再循环系统投运后，飞灰含碳量 由 原 来 的 23% 25% 降至 18% 20% ，按经验公式 Q =4 19 81 C% 4 2 计 算 每 1 kg 灰 中 5% 碳 的发热量为: Q = 4 19 81 5 4 2 = 404 kCal / kg，则每小时 12 t 灰可再利用的 发 热 量 为: 12 000 kg 404 kCal / kg = 4 848 000 kCal，相当于每小时节 标煤 0 69 t，按锅炉目前运行状况，每年可节约节标煤 3 795 t，经济效益显著。5结束语飞灰再循环系统对增加循环流化床锅炉循环倍率，提高使稀相区的颗粒浓度，形成颗粒团以延长颗粒在炉内的停留时间，降低燃用无烟煤锅炉 的飞灰含碳量，提高锅炉燃烧效率具有明显效果。 系统 系 统 投 资 小，运 行 成 本 低，具有良好的经济 效益。参考文献1 孙献斌，黄中 大型循环流化床锅炉技术与工程应用M 中国电力出版社，20092 冯俊凯，岳光溪，吕俊复 循环流化床燃烧锅炉M中国电力工业出版社，20033 齐立强 燃煤飞碳化学成份