張寶亮,胡志宏

（1.華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255054；2.山東電力研究院，山東 濟南 250002）

465 t/h循環(huán)流化床鍋爐灰渣含碳量優(yōu)化調(diào)整試驗

張寶亮1,胡志宏2

（1.華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255054；2.山東電力研究院，山東 濟南 250002）

灰渣含碳量是影響CFB鍋爐運行經(jīng)濟性的重要指標，通過一系列對比試驗，摸清了循環(huán)流化床鍋爐灰渣含碳量的影響因素，試驗結(jié)論對優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐運行狀態(tài)有重要的參考意義。

燃燒調(diào)整；灰渣含碳量；試驗

0 引言

CFB鍋爐因其燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、符合環(huán)保排放要求，在國內(nèi)得到廣泛推廣，但是實際運行中受燃煤煤質(zhì)變化、負荷波動、運行人員調(diào)整水平影響影響，鍋爐運行經(jīng)濟性變化較大，根據(jù)燃燒效率影響因素，機械未完全燃燒損失（q4）占有相當(dāng)大的部分，而灰、渣含碳量的高低直接決定q4的高低，同時CFB鍋爐爐渣含碳量的的大小對鍋爐效率的影響遠大于煤粉爐的影響。淄博公司465 t/h CFB鍋爐，近期爐渣含碳量有逐年升高的趨勢。為摸清CFB鍋爐灰、渣含碳量影響因素，提高機組運行經(jīng)濟性，通過一系列對比試驗，逐步了解了灰、渣含碳量的影響因素。

1 鍋爐設(shè)備狀況

哈鍋465 t/h循環(huán)流化床鍋爐為高溫超高壓、自然循環(huán)、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置汽包爐，鋼架雙排柱懸吊結(jié)構(gòu)。尾部對流煙道中布置兩級過熱器、一級低溫再熱器，省煤器、空氣預(yù)熱器。設(shè)計燃用貧煤、配2臺一次風(fēng)機、2臺二次風(fēng)機、2臺液粘調(diào)節(jié)吸風(fēng)機，3臺高壓流化風(fēng)機，投產(chǎn)初期配套2臺風(fēng)水聯(lián)合冷渣器，受排渣不暢影響，投產(chǎn)后改為滾筒水冷冷渣器，后期對排渣口進行了改造，由側(cè)排渣方式改為底部排渣。

2 燃燒調(diào)整試驗結(jié)果與分析

鍋爐運行的經(jīng)濟性，影響的因素較多，不單純涉及灰渣問題，進行燃燒調(diào)整，應(yīng)統(tǒng)籌考慮鍋爐效率的問題，對于經(jīng)濟性調(diào)整，在保證安全前提下，以鍋爐效率為最終調(diào)整目標，進而提高機組運行經(jīng)濟性。

試驗期間煤質(zhì)分析如表1所示。

表1 試驗期間煤質(zhì)分析

2.1 燃煤粒度變化

對于一定風(fēng)速、煤質(zhì)的燃煤，燃煤粒度決定了燃煤在爐內(nèi)的停留時間及燃燒狀況，CFB鍋爐在設(shè)計初期一般選用窄篩分粒度燃煤，由于受我國燃煤品種繁雜限制，后期改為寬篩分燃煤，不同的燃煤粒度，對鍋爐燃燒的經(jīng)濟性影響不同，試驗選取相同的煤質(zhì)，配風(fēng)方式，通過調(diào)整細碎機的破碎間隙，改變?nèi)济毫６?，進行對比試驗，結(jié)果如表2所示。

從試驗數(shù)據(jù)，燃煤粒度細顆粒份額較大，爐渣含碳量低，飛灰含碳量較高，究其原因，由于CFB鍋爐的燃燒特點，在密相區(qū)屬缺氧燃燒，細粒度較多，增加了稀相區(qū)的燃燒份額，使稀相區(qū)的燃燒份額超過設(shè)計值，導(dǎo)致一部分煤粉未完全燃燒排至分離器，由于分離器效率與粒度成正比，返料量降低，飛灰增大，同時細顆粒燃煤的反應(yīng)速度大于粗顆粒，爐渣含碳量較低。

表2 燃煤粒度對灰渣含碳量的影響

燃煤粒度粗顆粒份額較多，使得許多大煤粒沉于密相區(qū)底部，燃燒不充分，隨渣排出，特別是對于矸石含量高的燃煤，熱值相對較低，排渣量增大，而矸石燃燒中不能產(chǎn)生爆碎現(xiàn)象，燃燒需要的時間相對增長，導(dǎo)致爐渣含碳量升高。另一方面，燃煤粒度粗顆粒較多，是造成結(jié)焦的首要原因，為防止結(jié)焦，必會加大一次風(fēng)量，使大量細煤粒隨煙氣排出，導(dǎo)致飛灰增大，同時加大了對受熱面的磨損。

2.2 負荷變化

負荷變化時由于燃煤量和空氣量都隨之變化，床溫、流化風(fēng)速隨之變化，導(dǎo)致燃燒效率變化，試驗選取相同的煤質(zhì)，配風(fēng)方式，通過給煤量及總風(fēng)量的調(diào)整，改變負荷，進行對比試驗，結(jié)果如表3所示。

表3 負荷對灰渣含碳量的影響

負荷降低由于床溫、物料循環(huán)降低較多，爐內(nèi)熱強度降低，導(dǎo)致飛灰、爐渣增大，效率降低。

2.3 床壓變化

在維持配風(fēng)方式不變的情況下，通過調(diào)整床料高度，改變床壓，以對比床壓變化對經(jīng)濟性的影響，結(jié)果如表4所示。

隨床壓的降低，爐渣含碳量逐漸增大，分析原因，由于目前的排渣方式為底部排渣，床料中渣、煤混合，排渣時部分原煤不可避免隨爐渣被排出，床料高時，原煤在床料中份額相對較少，同時原煤在爐內(nèi)的燃燒時間增長，隨床壓降低，原煤份額增大，在爐內(nèi)的燃燒時間縮短，爐渣含碳量增大。

飛灰含碳量隨床壓的降低而降低，究其原因，在煤質(zhì)一定情況下，床壓增大需增大爐內(nèi)運行風(fēng)速，相對細小的飛灰顆粒在分離器內(nèi)返回的幾率降低，燃燒時間縮短，導(dǎo)致飛灰的增大，同時高床壓風(fēng)機電耗增大、磨損增大。

表4 床壓對灰渣含碳量的影響

2.4 床溫變化

在維持運行氧量、總風(fēng)等不變的情況下，通過一、二次風(fēng)配比的調(diào)整，改變床溫，以對比床溫變化對經(jīng)濟性的影響，結(jié)果如表5。

表5 床溫對灰渣含碳量的影響

理論上講，較高的爐膛溫度對爐內(nèi)燃燒是有利的，但從試驗數(shù)據(jù)上，CFB鍋爐并非爐膛溫度越高，經(jīng)濟性越高，分析原因，由于正常運行中CFB鍋爐床溫的調(diào)整，是以調(diào)整配風(fēng)為手段，配風(fēng)不同造成經(jīng)濟性不同，隨著送風(fēng)的增加，床溫降低，而床溫降低到一定數(shù)值，稀相區(qū)燃燒強度降低，導(dǎo)致燃燒不完全，飛灰、爐渣含碳量升高，經(jīng)濟性降低。

2.5 一次風(fēng)量變化

在維持運行氧量、總風(fēng)量等運行參數(shù)不變的情況下，通過調(diào)整一二次風(fēng)量，改變一二次風(fēng)配比，以對比不同一次風(fēng)量對經(jīng)濟性的影響，結(jié)果如表6所示。

表6 一次風(fēng)量對灰渣含碳量的影響

在一定范圍內(nèi)，隨著一次風(fēng)量的升高，爐渣含碳量降低，飛灰可燃物降低，鍋爐效率升高，但風(fēng)量增至一定數(shù)值后，繼續(xù)增加一次風(fēng)量，鍋爐效率呈降低趨勢。

分析原因，從燃燒角度，由于循環(huán)物料從密相區(qū)返回，一次風(fēng)和燃煤也是從此加入，密相區(qū)作為一個穩(wěn)定的加熱源，須保證密相區(qū)有一定的燃燒份額，才能保證該區(qū)域的溫度，特別對于我們寬篩分燃煤，本身會有部分大顆粒停留在密相區(qū)，必須在密相區(qū)送入足夠空氣，使這部分燃煤燃燒或氣化。但當(dāng)一次風(fēng)過高，二次風(fēng)將減弱，分段燃燒的比率降低，同時細顆粒停留時間減小，導(dǎo)致飛灰增大。

2.6 氧量變化

在維持一二次風(fēng)配比，床壓等運行參數(shù)不變的情況下，通過總風(fēng)量的增減，改變爐膛氧量，以對比鍋爐運行氧量對燃燒經(jīng)濟性的影響，探索鍋爐最佳運行氧量，結(jié)果如表7所示。

表7 運行氧量對灰渣含碳量的影響

隨著運行氧量的升高，飛灰、爐渣降低，鍋爐效率升高，初步分析，低氧量運行，導(dǎo)致爐內(nèi)缺氧燃燒，從配風(fēng)角度，隨著送風(fēng)增加，床溫降低，但爐內(nèi)氧量充足、燃燒環(huán)境增強，鍋爐效率增高。但是根據(jù)CFB鍋爐磨損情況，增大風(fēng)量后，必然導(dǎo)致爐內(nèi)磨損加劇，因此，在保證降低飛灰，提高鍋爐效率的同時，兼顧爐內(nèi)磨損情況，保持適宜的運行氧量。

2.7 上下二次風(fēng)配比變化

在維持運行氧量、總風(fēng)、一二次風(fēng)量等運行參數(shù)基本不變的情況下，通過調(diào)整上下二次風(fēng)箱進風(fēng)擋板，改變上下二次風(fēng)配比，以對比上下二次風(fēng)量變化對經(jīng)濟性的影響。結(jié)果如表8所示。

表8 二次風(fēng)配比對灰渣含碳量的影響

二次風(fēng)配風(fēng)方式，增大上二次風(fēng)風(fēng)量，可實現(xiàn)爐內(nèi)分段燃燒的要求，減少密相區(qū)燃燒份額、增大稀相區(qū)份額，同時上二次風(fēng)尚有壓火，降低火焰中心作用。

2.8 排渣方式對比

在維持運行正常運行參數(shù)不變的情況下，改變冷渣器的運行方式，以對比不同冷渣器運行對爐渣含碳量的影響。

冷渣器運行方式對于爐渣含碳量變化規(guī)律性較差，由于前墻給煤，落煤點受撥煤風(fēng)的影響，落煤點并非一定落至前墻位置，導(dǎo)致不同的冷渣器運行，爐渣含碳量無規(guī)律變化。

3 結(jié)論

1）選擇適當(dāng)?shù)娜济毫６?，正常情況最大粒度不大于7 mm，特別是矸石含量高的煤種。

2）飛灰含碳量隨床壓升高而升高，爐渣含碳量隨床壓升高而降低。選擇適當(dāng)?shù)拇矇?，床壓控制以料層高度，減小一次風(fēng)量調(diào)床壓現(xiàn)象。

3）床溫控制以配風(fēng)調(diào)節(jié)為主，正常隨煤質(zhì)、負荷變化，保持在850~950℃間。

4）飛灰含碳量與一次風(fēng)量成正比，爐渣含碳量與一次風(fēng)量成反比，選擇合適的一次風(fēng)量，正常保持16~17萬m3/h。

5）綜合考慮風(fēng)量與經(jīng)濟性及磨損關(guān)系，確定最佳氧量3.5%~4.5%。

6）控制上層二次風(fēng)高于下層二次風(fēng)，有利于提高燃燒效率。

7）根據(jù)撥煤風(fēng)、給煤量的大小，調(diào)整前后墻冷渣器運行方式。

［1］岑可法，倪明江，等.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運行［M］.北京：中國電力出版社.

Optimized Adjustment Test on the Content of Carbon in Ash of 465 t/h CFB

The content of carbon in ash is an important index about efficiency of CFB boiler.Through a series of compara tive tests,the rules of many factors affecting content of carbon in ash are and the results can be used to guide CFB boiler operation.

combustion adjustment；the content of carbon in ash,；test

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TK264.1

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