循環流化床鍋爐摻燒氣化爐細渣分析

李永剛（內蒙古博源工程有限責任公司，內蒙古　鄂爾多斯　　017000）

循環流化床鍋爐摻燒氣化爐細渣分析

李永剛
（內蒙古博源工程有限責任公司，內蒙古鄂爾多斯017000）

摘要：循環流化床鍋爐是一種新型燃燒方式的裝置，幾乎可以采用任何燃料進行能量轉換。它具有高效、低污染、成本低的特點，燃料產生的廢棄物較少，對環境污染較小，而且減少了不必要的浪費。正因為循環流化床鍋爐有著如此多的優點，使得其得到大范圍的應用。本文結合內蒙古博大實地化學有限公司實例進行分析，對3×180t/h循環流化床鍋爐摻燒氣化爐細渣燃燒狀況進行分析，并對出現的問題給予相應解決措施。本文給出的摻燒氣化爐細渣熱量核算以及相關理論，可供同行參考。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；摻燒；氣化爐細渣

1　概述

內蒙古博大實地化學有限公司氣化爐采用多元料漿氣化技術，產氣化爐粗渣16.67t/h，氣化爐細渣8.33t/h。氣化爐粗渣根據博大實地化學有限公司2015年3月殘碳檢測，其殘碳平均值為11.64%，含碳量較低，可送至水泥廠用于水泥生產。氣化爐細渣根據博大實地化學有限公司2015年3月殘碳檢測，其殘碳平均值為22.96%，含碳量較高，如送至水泥廠生產水泥，會降低混凝土的強度和耐久性，故氣化爐細渣不可以直接用于水泥生產。由于其有較高的含碳量，可以和鍋爐燃料煤混合后送至循環流化床鍋爐內燃燒，燃燒后的鍋爐灰渣則可以送至水泥廠生產水泥。但由于氣化爐細渣的一些固有特性，摻燒氣化爐細渣將會對鍋爐的正常運行產生諸多不利影響。

2　氣化爐細渣的摻燒

2.1摻燒氣化爐細渣節能對比

博大實地化學有限公司含碳量為19～25%氣化爐細渣的濕基低位發熱量為300～400kcal/kg左右。博大實地現在鍋爐燃料煤的收到基地位發熱量為4400～4900kcal/kg，將氣化爐細渣和燃料煤按1.5∶8.5的比例摻燒，摻燒后的混合燃料低位發熱量平均為4012kcal/kg。博大實地目前3臺180t/h的循環流化床鍋爐平均產蒸汽量為376.7t/h，則混合燃料消耗量經計算為：60.21t/h，其中燃料煤消耗量為：51.18t/h。在不摻燒氣化爐細渣時，3臺180t/h循環流化床鍋爐產376.7t/h蒸汽時的燃料煤消耗量經計算為：51.95t/h，則摻燒氣化爐細渣后可節約燃料煤0.77t/h，年節約燃料煤6160t。只要鍋爐燃燒時各項指標正常，氣化爐細渣的摻燒比例可以逐步增加。

2.2摻燒氣化爐細渣熱量核算

博大實地產氣化爐細渣8.33t/h，含水率50%，如摻入循環流化床中燃燒，氣化爐細渣中50%的水份進入鍋爐爐膛內要吸熱氣化成水蒸氣，鍋爐的排煙溫度為130℃，則這部分水蒸氣將已130℃的溫度離開鍋爐，從進入爐膛至排出鍋爐需吸收熱量為10.98GJ/h。剩余50%的干氣化爐細渣，按80%參與了鍋爐燃燒（20%隨煙氣排出了鍋爐），其發熱量為1750kcal/kg，則進入鍋爐爐膛內產生的熱量為24.37GJ/h。

根據以上比較，8.33t/h含水50%的氣化爐細渣進入鍋爐爐膛能為鍋爐提供熱量13.39GJ/h。按目前3臺鍋爐運行情況，每小時平均產蒸汽376.7t，需消耗發熱量為4650kcal/kg的煤51.95t/h，吸收來自燃料的熱量為969.36GJ/h，所以摻燒的氣化爐細渣為鍋爐燃燒提供的熱量占燃料提供總熱量的1.38%。

3　氣化爐細渣摻燒對鍋爐運行的影響

3.1氣化爐細渣含水量高對鍋爐運行的影響

由于氣化爐細渣含水分較高，可達到50%～60%，其進入爐膛后由于水分氣化需要吸熱，會使鍋爐的熱效率降低，還可能發生使鍋爐熄火的重大事故；再有過高的水分會引起鍋爐給煤系統的堵塞，影響鍋爐正常運行。氣化爐細渣進入鍋爐燃燒后，由于其含水率較高，將導致鍋爐煙氣含水增加，排煙量及排煙溫度升高，換熱面積灰加重，影響換熱效率。

3.2摻燒氣化爐細渣會增加系統飛灰量

氣化爐細渣摻燒后，由于其灰分很高，且粒度非常小，部分未來得及燃燒就直接被吸入尾部煙道，所以進入尾部煙道的飛灰量將增加，現有輸灰系統可能會滿足不了工況需求。

3.3飛灰含碳量高、省煤器磨損嚴重

燃用煙煤的循環流化床鍋爐其飛灰含碳量為5%左右，摻燒15%的氣化爐細渣后，飛灰中的含碳量可達到10%～12%。分析原因，系氣化爐細渣的顆粒燃燒困難，且粒度極小，部分在爐膛中沒有燃盡的碳粒飛到鍋爐尾部，造成飛灰含碳量高。循環流化床鍋爐省煤器處煙溫為600℃左右。在這樣較低的溫度下，碳粒的硬度較高。由于飛灰中含碳量高，所以對省煤器沖刷嚴重。又因為省煤器通常采用錯列、密排的Φ32碳鋼管結構，再加上煙氣轉彎時造成的灰粒不均勻分布，使省煤器的局部磨損更進一步加劇。

4　氣化爐細渣摻燒問題的處理措施

4.1解決氣化爐細渣含水量高的問題

氣化爐細渣含水量高對鍋爐運行的影響是嚴重性的，這一問題必須得到解決。針對氣化爐細渣含水量高對鍋爐穩定運行的影響，可以先將氣化爐細渣放置在儲煤場上進行晾曬，使其水分大量蒸發后，再摻到燃料煤中運輸至鍋爐原煤倉內。

4.2解決飛灰量增加的問題

關于飛灰量的增加的問題，需對熱電站的輸灰系統進行擴能改造，增大單位時間內飛灰的流量，采用相關措施加快飛灰的運行速度，使飛灰能盡快排除，以緩解輸灰壓力；或是選用高熱值低灰分燃料煤，這樣從源頭上限制了飛灰的產生量，進而減少排灰量，輸灰系統不必做任何改進，即可正常運行。

4.3解決飛灰含碳量高、省煤器磨損嚴重的問題

要解決解決飛灰含碳量高、省煤器磨損嚴重的問題，可增加爐膛高度，延長碳粒的燃燒時間，使其充分燃盡，使飛灰中含碳量大幅度降低，將后燃提前到爐膛內燃燒，從而減少循環灰中的含碳量。爐膛高度的增加還使護膛內的灰循環加強，使飛灰量大為減少，這就降低了對省煤器的沖刷磨損。

結語

氣化爐細渣由于其含碳量較高，可以和燃料煤混合后送入循環流化床鍋爐內燃燒，既能通過再燃燒降低其含碳量，便于綜合利用，又能減少一部分燃料煤消耗量，取得一定的經濟效益。但是摻燒操作必須得法，并對鍋爐系統進行一定的改造，才能使循環流化床鍋爐系統穩定運行。

參考文獻

[1]岑可法，倪明江，駱仲泱．循環流化床鍋爐理論設計與運行[M]．北京：中國電力出版社，1998．

[2]白成春．循環流化床鍋爐燃燒過程控制研究[J]．陜西電力，2007，35（05）：24-27．

中圖分類號：TQ536

文獻標識碼：A