465 t/h循環流化床鍋爐灰渣含碳量優化調整試驗

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循環流化床鍋爐灰渣含碳量優化調整試驗

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鍋爐運行經濟性的重要指標，通過一系列對比試驗，摸清了循環流化床鍋爐灰渣含碳量的影響因素，試驗結論對優化循環流化床鍋爐運行狀態有重要的參考意義。

燃燒調整；灰渣含碳量；試驗

0 引言

CFB鍋爐因其燃料適應性廣、燃燒效率高、符合環保排放要求，在國內得到廣泛推廣，但是實際運行中受燃煤煤質變化、負荷波動、運行人員調整水平影響影響，鍋爐運行經濟性變化較大，根據燃燒效率影響因素，機械未完全燃燒損失（q4）占有相當大的部分，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 鍋爐設備狀況

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

2 燃燒調整試驗結果與分析

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

試驗期間煤質分析如表1所示。

表1 試驗期間煤質分析

2.1 燃煤粒度變化

對于一定風速、煤質的燃煤，燃煤粒度決定了燃煤在爐內的停留時間及燃燒狀況，CFB鍋爐在設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，對鍋爐燃燒的經濟性影響不同，試驗選取相同的煤質，配風方式，通過調整細碎機的破碎間隙，改變燃煤粒度，進行對比試驗，結果如表2所示。

從試驗數據，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，在密相區屬缺氧燃燒，細粒度較多，增加了稀相區的燃燒份額，使稀相區的燃燒份額超過設計值，導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生爆碎現象，燃燒需要的時間相對增長，導致爐渣含碳量升高。另一方面，燃煤粒度粗顆粒較多，是造成結焦的首要原因，為防止結焦，必會加大一次風量，使大量細煤粒隨煙氣排出，導致飛灰增大，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、流化風速隨之變化，導致燃燒效率變化，試驗選取相同的煤質，配風方式，通過給煤量及總風量的調整，改變負荷，進行對比試驗，結果如表3所示。

表3 負荷對灰渣含碳量的影響

負荷降低由于床溫、物料循環降低較多，爐內熱強度降低，導致飛灰、爐渣增大，效率降低。

2.3 床壓變化

在維持配風方式不變的情況下，通過調整床料高度，改變床壓，以對比床壓變化對經濟性的影響，結果如表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，同時原煤在爐內的燃燒時間增長，隨床壓降低，原煤份額增大，在爐內的燃燒時間縮短，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，在煤質一定情況下，床壓增大需增大爐內運行風速，相對細小的飛灰顆粒在分離器內返回的幾率降低，燃燒時間縮短，導致飛灰的增大，同時高床壓風機電耗增大、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、總風等不變的情況下，通過一、二次風配比的調整，改變床溫，以對比床溫變化對經濟性的影響，結果如表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燃燒是有利的，但從試驗數據上，CFB鍋爐并非爐膛溫度越高，經濟性越高，分析原因，由于正常運行中CFB鍋爐床溫的調整，是以調整配風為手段，配風不同造成經濟性不同，隨著送風的增加，床溫降低，而床溫降低到一定數值，稀相區燃燒強度降低，導致燃燒不完全，飛灰、爐渣含碳量升高，經濟性降低。

2.5 一次風量變化

在維持運行氧量、總風量等運行參數不變的情況下，通過調整一二次風量，改變一二次風配比，以對比不同一次風量對經濟性的影響，結果如表6所示。

表6 一次風量對灰渣含碳量的影響

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

分析原因，從燃燒角度，由于循環物料從密相區返回，一次風和燃煤也是從此加入，密相區作為一個穩定的加熱源，須保證密相區有一定的燃燒份額，才能保證該區域的溫度，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，必須在密相區送入足夠空氣，使這部分燃煤燃燒或氣化。但當一次風過高，二次風將減弱，分段燃燒的比率降低，同時細顆粒停留時間減小，導致飛灰增大。

2.6 氧量變化

在維持一二次風配比，床壓等運行參數不變的情況下，通過總風量的增減，改變爐膛氧量，以對比鍋爐運行氧量對燃燒經濟性的影響，探索鍋爐最佳運行氧量，結果如表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，導致爐內缺氧燃燒，從配風角度，隨著送風增加，床溫降低，但爐內氧量充足、燃燒環境增強，鍋爐效率增高。但是根據CFB鍋爐磨損情況，增大風量后，必然導致爐內磨損加劇，因此，在保證降低飛灰，提高鍋爐效率的同時，兼顧爐內磨損情況，保持適宜的運行氧量。

2.7 上下二次風配比變化

在維持運行氧量、總風、一二次風量等運行參數基本不變的情況下，通過調整上下二次風箱進風擋板，改變上下二次風配比，以對比上下二次風量變化對經濟性的影響。結果如表8所示。

表8 二次風配比對灰渣含碳量的影響

二次風配風方式，增大上二次風風量，可實現爐內分段燃燒的要求，減少密相區燃燒份額、增大稀相區份額，同時上二次風尚有壓火，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律性較差，由于前墻給煤，落煤點受撥煤風的影響，落煤點并非一定落至前墻位置，導致不同的冷渣器運行，爐渣含碳量無規律變化。

3 結論

1）選擇適當的燃煤粒度，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。選擇適當的床壓，床壓控制以料層高度，減小一次風量調床壓現象。

3）床溫控制以配風調節為主，正常隨煤質、負荷變化，保持在850~950℃間。

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

5）綜合考慮風量與經濟性及磨損關系，確定最佳氧量3.5%~4.5%。

6）控制上層二次風高于下層二次風，有利于提高燃燒效率。

7）根據撥煤風、給煤量的大小，調整前后墻冷渣器運行方式。

［1］岑可法，倪明江，等.循環流化床鍋爐理論設計與運行［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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