【摘要】 CFB锅炉(循环流化床锅炉)灰渣含碳量直接反映锅炉燃烧的好坏 ,灰渣含碳量对锅炉热效率有很大影响,也直接影响到灰渣的综合开发和利用。通过多年的运行实践,从运行调整方面得出CFB锅炉的燃煤粒径、床温、床压、一次风和二次风的配比等因素对灰渣含碳量的影响。
关键词:CFB锅炉、灰渣含碳量、锅炉热效率、
近年来,随着环保压力的增大,CFB锅炉因其燃料适应广、燃烧效率高、清洁燃烧,适合环保要求,在国内得到广泛的推广;但是,CFB锅炉在国内的研究起步比较晚 ,设计、运行等方面的技术还是不太成熟 ,如磨损、达不到额定出力、灰渣含碳量高、厂用电率高等问题。燃煤的成本超过电厂总成本的75%,灰渣含碳量的高低,直接关系到锅炉热效率和发电成本,进而影响企业的经济效益 ;并且灰渣含碳量高,还严重影响锅炉灰渣的综合利用和开发。
根据多年的运行经验,并查阅了一些资料,对降低CFB锅炉灰渣含碳量从运行工况的调整分析,总结为以下几点,供同仁们参考。
1、燃煤的粒径
CFB锅炉对燃煤粒径的大小要求范围比较大,但燃煤粗细份额大小影响到灰渣的含碳量,燃煤粒径太大,受热面的磨损加快,缩短运行周期,增加检修次数。
(1) 细煤粒份额比较大
根据CFB锅炉的燃烧动力场特点,在密相区属欠氧燃烧,形成了大量一氧化碳,大量的一氧化碳和未来得及燃烧的煤粉随烟气进入稀相区,增加了稀相区的燃烧份额,使稀相区的燃烧份额超过设计值,导致一部分一氧化碳和煤粉随烟气排出,造成了不完全燃烧,并且有可能造成旋风分离器和尾部烟道非常剧烈的二次燃烧。
(2) 粗煤粒份额比较大
粗煤粒份额比较大,使得许多大煤粒沉于密相区底部,燃烧不充分,随渣排出炉外;防止结焦,可能会加大一次风量,使大量细煤粒随烟气排出,还会加大对受热面的磨损。
国内目前CFB锅炉采用的燃煤径粒一般为0--10mm或0--8mm,通过多次实验,燃煤粒径在5--10mm的占80%且最大的不要超过13mm,灰渣的含碳量最理想,下面是以5 mm以下、5--10mm、10 mm以上的燃煤粒径占燃煤份额的80%以上所做的一组实验,通过调整其它参数得到灰渣的最佳含碳量:
煤的粒径(mm) |
飞灰含碳量(%) |
渣的含碳量(%) |
5以下 |
15 |
4 |
5—10 |
5 |
1.5以下 |
10 以上 |
7 |
8 |
2、床温
CFB锅炉床温的选定,应根据燃烧的稳定性、运行的经济性及环保等要求综合确定。
(1) 环保方面
环保要求对电厂控制的排放物主要是粉尘、硫的氧化物和氮的氧化物。CFB锅炉的旋风分离器具有一级除尘作用,加上高效的电除尘,粉尘对环境的污染已得到有效的扼制。
煤燃烧生成氮的氧化物有两种形式 ,一种是空气中的氮和氧化合生成氮的氧化物,这种氮的氧化物生成的可能性很小,因为它的生成温度要大于1300℃,而CFB锅炉床温控制在1000℃以内。另一种氮的氧化物生成是由煤中本身所含的氮(C-N)在燃烧中C-N键容易被破坏,生成氮的氧化物。通过查阅资料,温度在900℃左右氮的氧化物生成量最小,温度在900℃--950℃之间,氮的氧化物的生成量和温度在900℃左右相比相差不大。
温度会改变脱硫反应速度、脱硫剂性能等,从而影响脱硫效率和脱硫剂利用率,温度在830℃--930℃之间是常用脱硫剂高效脱硫的最佳脱硫温度区,床温控制在930℃--950℃对脱硫的效果基本没有影响。
(2) 经济性和安全性
根据CFB锅炉燃烧的特点,从旋风分离器出来的可燃物基本是焦炭,焦炭的燃烧温度在800℃以上,这些焦炭颗粒的燃烧大部分在稀相区完成,CFB锅炉二次风口一般布置在稀相区和密相区交界处,床温过低,稀相区温度达不到焦炭燃烧温度,使燃烧不完全,灰渣含碳量升高。控制床温在930℃--950℃之间,物料经过稀相区二次风口后,使稀相区温度高于800℃,基本可以解决这一问题;在这一温度区间,由于灰的变形温度一般高于1100℃,也不会产生结焦现象,保证锅炉稳定运行。
下面是某电厂#2CFB锅炉调整床温时所跟踪的一组数据:
床温(℃) |
炉膛出口温度(℃) |
飞灰含碳量(%) |
炉渣含碳量(%) |
870 |
820 |
13 |
3.5 |
900 |
850 |
12.34 |
2.95 |
924 |
868 |
9.93 |
2.64 |
930 |
872 |
9.46 |
2.55 |
946 |
878 |
8.8 |
2.3 |
3、一次风和二次风的配比
一次风从布风板下鼓入,主要是满足物料流化和密相区欠氧燃烧的需要,一次风量的大小,应依据床温、稀密相区燃烧份额、受热面磨损情况、经济性综合确定;二次风主要满足炉内扰动和助燃作用,从而决定了煤粒在炉内分布的均匀性和燃烧情况,二次风的大小应依据床温、过量空气系数、经济性综合确定。一次风和二次风合理配比,不但保证CFB锅炉高效低污染燃烧,还保证了CFB锅炉安全运行,防止受热面磨损。
对于不同型式的CFB锅炉,由于设计工况的不同,一次风和二次风配比与其燃烧份额也不相同。目前,国产CFB锅炉的一次风和二次风配比值大致为6:4、4:6、5:5,这些值是设计值,锅炉设计者很难设计出一个固定的适合不同CFB锅炉运行的配比值。这就要求运行人员在实际操作中,根据CFB锅炉本身特点,保证燃烧充分、风机电耗率低、减少受热面磨损的情况下,通过精心调整,摸索出适合某台CFB锅炉的一次风和二次风合理配比值。
4.床压
床压对CFB锅炉灰渣(特别是渣)的含碳量的高低有很大影响,随着一次风量的变化,床压也发生变化。在做燃烧调整时,保证安全、经济的情况下,尽量提高床压,使炉渣在炉内停留的时间长,燃烧充分,对降低渣的含碳量很明显。在调整燃烧时,必须保证在同负荷下一次风量确定的情况下,尽量保持高床压(约7—10Kpa),否则提高床压对降低灰渣含碳量意义不大。
结论
综上所述,降低CFB锅炉灰渣含碳量,从运行调整方面归纳为:
(1) 对燃煤选择合适的粒径
根据经验提供一个参考值:燃煤粒径在5--10mm的占80%且最大的不要超过13mm。
(2) 床温
床温控制在930℃--950℃,使稀相区的温度高于800℃。
(3) 选择合理的一、二次风配比。
(4) 在保证安全、风机电耗率小的情况下,尽量提高床压(约7—10Kpa)。
参考文献
【1】 《大气污染控制技术》(李广超主编)
【2】 《循环流化床燃烧技术》(四川电力工业局编)
【3】 《防止循环流化床锅炉磨损的探讨》(王非吾主编)
来源:华亭发电公司