鍋爐飛灰含碳量對鍋爐效率的影響_羅韜

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第 4 期 鍋 爐 制 造 No 4 2012 年 7 月 BOILER MANUFACTURING Jul 2012 文章編號 CN23 1249 2012 04 0014 03 鍋爐飛灰含碳量對鍋爐效率的影響 羅 韜 唐山信德鍋爐集團有限公司 河北 唐山 063020 摘 要 分析造成鍋爐飛灰含碳量高的原因 提出改進措施 提高鍋爐效率 關(guān)鍵詞 鍋爐 飛灰含碳量 效率 中圖分類號 TK223 7 文獻標識碼 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 作者簡介 羅 韜 1984 男 漢族 助理工程師 2007 年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué) 一直從事鍋爐設(shè)計和研究工作 0 引 言 我公司為某市供熱公司生產(chǎn)了兩臺 58MW 循環(huán)流化床鍋爐 這是我公司引進先進的 CIR COFLUID 中溫分離技術(shù) 在原蒸汽鍋爐的技術(shù)基 礎(chǔ)上自行研制開發(fā)了 58MW 系列循環(huán)流化床熱 水鍋爐 該爐由于提高了燃燒效率 飛灰含碳量 大大降低 一般小于 10 左右 但是在運行過程 中 依舊發(fā)現(xiàn)鍋爐尾部電除塵器排灰的含碳量普 遍偏高 用戶所提供的數(shù)據(jù)見表 1 本文將以 2 爐為例 分析造成鍋爐飛灰含碳量偏高的原因 以 便使將來運行人員能正確地運行調(diào)節(jié) 減少不必 要的損失 保證鍋爐的經(jīng)濟效率 表 1 2 號爐飛灰含碳量分析數(shù)據(jù) 時間 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 平均 設(shè)計 可燃物含量 9 84 7 83 11 6 9 77 9 2 8 88 9 43 9 39 9 49 6 00 1 燃料在爐內(nèi)的燃燒過程 煤粒在流化床內(nèi)的燃燒是流化床鍋爐內(nèi)所發(fā) 生的最基本而又最為重要的過程 它涉及到流動 傳熱 化學(xué)反應(yīng)及相關(guān)的物理變化現(xiàn)象 當煤粒 通過給煤機進入爐內(nèi)之后 煤粒被加熱 煤中的水 分蒸發(fā) 揮發(fā)份逸出 煤粒的溫度也逐漸升高到著 火溫度 然后進入煤粒燃燒階段 當煤粒溫度升 高到著火溫度 而煤粒濃度又合適時 即開始著火 進入燃燒階段 燃燒階段是一個強烈的放熱階段 這一階段進行得快慢 主要決定于煤粒與氧的化 學(xué)反應(yīng)速度和空氣的接觸濃度 當爐內(nèi)溫度很 高 氧氣供應(yīng)充足而又與煤?；旌蠌娏液途鶆驎r 燃燒速度就快 反之則慢 在燃燒階段 未燃盡而 被灰包圍的少量固定碳在此階段繼續(xù)燃燒 直到 燃盡 2 燃燒的燃燒機理 根據(jù)燃燒的燃燒機理 影響鍋爐飛灰含碳量 高的因素 主要是由于煤在爐內(nèi)的不完全燃燒 q 4 由于飛灰可燃物與機械不完全燃燒損失 可建立如下關(guān)系 q 4 0 95 32892A y Qr Cfh 100 Cfh 100 其中 A y 為灰份應(yīng)用基 32892 為灰中殘留可燃物的發(fā)熱量 Cfh 為飛灰中 可燃物含碳量百分數(shù) Qr 為輸入鍋爐的熱量 若 煤種一定 A y 和 Qr 均為常數(shù) 所以 q 4 與 Cfh 有關(guān) 系 q 4 越高 Cfh 則越大 所以 飛灰含碳量與不 完全燃燒有相輔相成的關(guān)系 3 影響鍋爐飛灰含碳量高的主要原因 3 1 空氣量對飛灰含量的影響 碳在完全燃燒時的化學(xué)反應(yīng)為 C O 2 CO 2 12 kgC 22 4 Nm 3 O 2 22 4 Nm 3 CO 2 1 kgC 1 866 Nm 3 O 2 1 866 Nm 3 CO 2 由上可以看出 煤在爐內(nèi)燃燒的好壞與送入 爐內(nèi)的空氣的質(zhì)量有很大的系 如果按理論空氣 量供給空氣 由于在爐膛中不能保證每一個可燃 質(zhì)分子與氧分子都充分接觸 因此會造成不完全 燃燒損失 如果送入的空氣量大于理論空氣量 又 會使排煙量增加 造成排煙熱損失 甚至可能降低 爐膛溫度 影響正常燃燒 因此為保證燃燒料的完 全充分燃燒 爐膛應(yīng)保持最佳的過量空氣系數(shù) 氧含量與過量空氣系數(shù)之間的關(guān)系見表 2 所示 表 2 氧含量與過量空氣系數(shù)關(guān)系 21 21 氧含量 2 3 4 5 6 過量空氣系數(shù) 1 105 1 167 1 235 1 312 1 4 根據(jù)運行情況來看 當氧含量控制在 3 5 其過量空氣系數(shù)在最佳范圍內(nèi) 根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表 明 過量空氣系數(shù)與飛灰含碳量之間存在如下 關(guān)系 如圖 1 所示 隨著過量空氣系數(shù)的增加 鍋爐 的飛灰含碳量成下降趨勢 但是隨著趨勢超過一 定范圍時 飛灰含碳量改變不會太大 更加說明了 當氧含量控制在 3 5 時 即過量空氣系數(shù)在 1 17 1 25 時為最佳控制值 圖 1 過量空氣系數(shù)與飛灰含碳量的關(guān)系 3 2 爐膛溫度的影響 爐膛溫度越高 燃燒越快 著火區(qū)周圍的溫度 高 可以促使煤粒很快著火 燃盡階段燃燒速度就 越快 在煤粒離開爐膛之前 容易達到完全燃燒 所以提高床溫有利于煤粒充分燃燒 降低鍋爐飛 灰含碳量 但爐膛溫度過高可能造成脫硫效率下 降及爐膛內(nèi)的結(jié)焦 一般地說 爐膛溫度在脫硫 時床溫控制在 850 到 900 為宜 實際操作過 程中控制在 900 左右 在不脫硫的情況下床溫 控制在 900 到 950 左右 實際操作過程宜偏 上限操作 3 3 一次風(fēng)和二 三次風(fēng)的配比 一次風(fēng)提供鍋爐床料流化動力及燃燒所需部 分空氣量 大約占總空氣量的 55 二 三次風(fēng)主 要用于補充燃料及加強擾動 改善燃燒效果 約占 總空氣量的 45 一次風(fēng)和二 三次風(fēng)的配比不 是固定的 調(diào)整其比例可以改變鍋爐各段燃燒份 額 由于一次風(fēng)在爐膛密相區(qū)的燃燒屬于不完全 燃燒 因此增加一次風(fēng)對降低鍋爐的飛灰含碳量 作用不大 可以保證一次風(fēng)量大于臨界流化風(fēng)量 的前提下 適當加大二 三次風(fēng)的比例 加強爐膛 上部燃燒 減少鍋爐不完全燃燒損失 3 4 燃料的顆粒特性和燃燒時間 燃煤的顆粒特性影響燃料的燃盡時間 各部 分燃燒份額及物料的流化特性 燃料粒度較大或 者顆粒成份較多時 一方面造成大量燃燒浮沉于 密相區(qū) 參與循環(huán)的物料減少 導(dǎo)致密相區(qū)燃燒份 51 第 4 期 羅 韜 鍋爐飛灰含碳量對鍋爐效率的影響 額過大 使燃燒及傳熱惡化 密相區(qū)由于熱量聚集 而超溫結(jié)焦 另一方面 床層加厚風(fēng)阻增加 同時 為了控制床層阻力 必然加大排渣量 從而縮短了 煤的燃燒時間 使爐渣含碳量上升 增加了固體不 完全燃燒損失 而燃料粒度較小或細顆粒成份較 多時 與粗顆粒成份較多的情況正好相反 由于 細顆粒隨氣流運動 將造成爐膛上部燃燒份額增 加 在同等分離效率下 經(jīng)旋風(fēng)分離器后的煙氣含 塵量上升 分離下來的灰量增加 為了控制床溫 必然增加排灰量 不管是飛灰還是排灰量的增 加 都增加了從爐膛一次性通過燃料量 也就增加 了飛灰 排灰含碳量 降低了鍋爐效率 設(shè)計的燃 料粒度及分布為 最大粒徑為 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 而實際運行過程 中 由于碎煤機環(huán)錘磨損 造成環(huán)錘與鋼板間隙增 加 使得煤粒粒徑最大的有 50 mm 粒徑分布的不 均衡 就使有的煤粒得不到完全燃燒 所以 在實 際運行中控制好環(huán)錘與鋼板之間的間距 使煤粒 粒徑分布比較均衡 才能保證燃料的完全燃燒 從 而減少不必要的損失 燃燒時間對煤粒的完全燃 燒影響也很大 因為煤粒的燃燒需要一定的時間 煤粒必須在從回送裝置進入爐內(nèi)密相區(qū)到爐膛出 口處這段時間內(nèi)完全燃燒掉 否則到了爐膛出口 處 因受熱面多 煙氣溫度很快下降 燃燒就停止 了 從而造成不完全燃燒損失 燃燒停留時間的 長短取決于鍋爐煙氣流速和飛灰循環(huán)倍率 降低 一次風(fēng)和增大循環(huán)灰量可以使煤粒的燃燒停留時 間延長 3 5 旋風(fēng)分離器的分離效率對飛灰含碳量的 影響 爐膛出口旋風(fēng)分離器的分離效率高低是保證 循環(huán)流化床鍋爐安全穩(wěn)定運行的一個重要因素 由于高溫煙氣夾帶著固定顆粒在煙溫降到 434 額定負荷 后 進入旋風(fēng)分離器進行氣固分離 分離下來的再循環(huán)灰進入回送裝置 通過給料口 被回送到爐內(nèi)密床 其量的大小以床溫的高低開 控制 剩余部分從旋風(fēng)分離器出來 經(jīng)尾部豎井 后 由電除塵排出 由于分離效果不好 將使大量 未完全燃燒的燃料被夾帶到尾部 造成電除塵負 荷增加 飛灰含碳量增加 4 結(jié)束語 綜上所述 降低鍋爐飛灰含碳量 使燃燒在爐 內(nèi)迅速而完全燃燒的必要條件如下 1 保持合適的爐膛溫度 2 適當?shù)目諝饬?3 一次風(fēng)和二 三次風(fēng)的配比 4 燃料的顆粒特性和充足的燃燒時間 5 提高分離器的分離效率等以降低飛灰含 碳量 減少不必要的損失 提高鍋爐效率 參考文獻 1 鍋爐運行 遼寧省電力工業(yè)局編 中國電力出 版社 2001 2 循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運行 岑可法 倪明 江 等著 北京 電力出版社 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 頁 2 燃用印尼煤的原煤倉煤位應(yīng)不超過 70 并盡可能的燒完 存留時間不允許超過 3 天 3 印尼煤在煤場的存放時間盡可能控制不 超過 20 天 4 燃料上煤和原煤倉不得有火星存在 4 結(jié) 語 從廣東粵電靖海發(fā)電有限公司 3 4 號 2 1000MW 機組燃燒印尼煤時的成功運行經(jīng)驗來 看 只要研究清楚印尼煤的煤種特點 結(jié)合機組設(shè) 備特性 運用正確有效的燃燒印尼煤控制技術(shù)策 略 一定能確保機組安全 穩(wěn)定 經(jīng)濟運行 1000MW 機組燃燒印尼煤控制策略的提出 將為國內(nèi)同類 型機組在燃用或摻燒印尼煤時提供極其重要的參 考價值 參考文獻 1 廣東粵電靖海發(fā)電有限公司 3 4 號 1000MW 超超 臨界鍋爐系統(tǒng)運行說明書 2 林詩莊 摻燒印尼煤對電站鍋爐的影響 J 湖北電 力 2008 32 4 3 王 勝 燃用印尼煤時直吹式制粉系統(tǒng)安全運行探 討 J 鍋爐制造 2006 4 61 鍋 爐 制 造 總第 234 期