淺談如何降低煤粉爐的飛灰摻碳量

黃銀柳 劉濤 周文正 張現(xiàn)鵬

摘 ?要：飛灰再燃技術(shù)應(yīng)用于低倍率循環(huán)、中低溫分離的CFB鍋爐上，在燃用高熱值的無(wú)煙煤時(shí)，能夠解決飛灰可燃物高的問(wèn)題，具有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。飛灰再燃技術(shù)可用于飛灰可燃物高、燃煤熱值過(guò)高的CFB鍋爐，會(huì)有較好的效果。本文就如何降低煤粉爐的飛灰摻碳量進(jìn)行研究。

CFB鍋爐屬低溫強(qiáng)化燃燒，密相區(qū)蓄熱量大，入爐煤量一般只占床料的5%左右，燃燒時(shí)間充足，床內(nèi)粒煤能夠得到完全燃燒，即便是燃用揮發(fā)分低的無(wú)煙煤、石煤等，爐渣可燃物也不高，一般都能控制在2%以?xún)?nèi)。但燃煤被一次風(fēng)夾帶和揚(yáng)析出的細(xì)顆粒在稀相區(qū)內(nèi)的燃燒環(huán)境（爐膛溫度及燃煤粒度）都不及煤粉爐優(yōu)越，飛灰可燃物含量容易偏高。因此，CFB鍋爐在設(shè)計(jì)上，用戶(hù)選用煤種時(shí)應(yīng)采取有效措施來(lái)彌補(bǔ)這方面缺陷。

1 原因分析

1.1CFB鍋爐結(jié)構(gòu)方面的影響

鍋爐結(jié)構(gòu)形式不同，其飛灰可燃物損失、電耗、磨損都存在差別。爐膛高度、爐膛橫截面積、煙氣流速、分離器結(jié)構(gòu)、分離器效率、循環(huán)倍率、一次風(fēng)速和一次風(fēng)量、二次風(fēng)和三次風(fēng)配比、稀相區(qū)溫度、入爐煤質(zhì)和粒度，這些都是直接影響CFB鍋爐飛灰可燃物偏高的因素。

1.2 CFBB燃料量控制系統(tǒng)構(gòu)成

鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)是提供合理的燃燒量來(lái)滿(mǎn)足鍋爐蒸汽負(fù)荷的變化，保證鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。CFBB燃燒控制系統(tǒng)包括燃料量、送風(fēng)量、吸風(fēng)量三個(gè)變量，是一個(gè)多參數(shù)、多變量的控制系統(tǒng)，可由3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單變量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。即主蒸汽壓力控制、送風(fēng)量控制、爐膛負(fù)壓控制，這些控制系統(tǒng)各完成獨(dú)立功能，同時(shí)又相互嵌入，實(shí)現(xiàn)燃燒最佳經(jīng)濟(jì)控制。并具備優(yōu)點(diǎn)為：（1）系統(tǒng)燃燒率調(diào)整按目標(biāo)負(fù)荷值及給煤機(jī)投運(yùn)的數(shù)量值去調(diào)整給煤機(jī)的變頻轉(zhuǎn)速和高爐煤氣量來(lái)實(shí)現(xiàn);（2）給煤機(jī)變頻轉(zhuǎn)速信號(hào)作為煤量代表信號(hào)，該信號(hào)與風(fēng)量、燃燒率等關(guān)聯(lián)信號(hào)一起建立起鍋爐的風(fēng)/煤比函數(shù)和燃料—空氣限制函數(shù);（3）在自動(dòng)方式時(shí)，每一層燃料風(fēng)門(mén)擋板的開(kāi)度應(yīng)是該層給煤機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的函數(shù);（4）為加快給煤機(jī)根據(jù)燃料的不同發(fā)熱量進(jìn)行校正;（6）總?cè)剂狭颗c鍋爐指令比較，綜合成一個(gè)總?cè)剂现噶?（7）CFBB指令按送入鍋爐的總的燃料量（包括所有輔助燃料）來(lái)限制風(fēng)量，燃料指令應(yīng)根據(jù)運(yùn)行的給煤機(jī)數(shù)量進(jìn)行修改以保證風(fēng)量不低于燃料量[1]。根據(jù)上述負(fù)荷要求，對(duì)于負(fù)荷控制的實(shí)現(xiàn)，最終是通過(guò)改變?nèi)剂狭縼?lái)完成的。而燃料量的改變又必然將影響到各臺(tái)鍋爐各自的過(guò)熱器出口壓力，必將會(huì)導(dǎo)致?tīng)t床溫度及爐膛出口溫度的改變，故而控制系統(tǒng)必須考慮各參數(shù)的相互影響。

2采用飛灰再燃技術(shù)降低飛灰可燃物損失

飛灰再燃技術(shù)是將CFB鍋爐燃燒后的飛灰，經(jīng)尾部除塵器收集，儲(chǔ)存在灰倉(cāng)中（電除塵可利用單倉(cāng)泵），通過(guò)一套氣力輸灰系統(tǒng)，將其返回爐膛再次燃燒，達(dá)到飛灰燃盡的目的。該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外的一些CFB鍋爐中已開(kāi)始應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)還很少采用。本文以引進(jìn)LLB技術(shù)的CFB鍋爐為例，采用一套簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的飛灰再燃系統(tǒng)，來(lái)降低燃用無(wú)煙煤時(shí)的飛灰可燃物損失，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。

2.1 原理分析

采用飛灰再燃的關(guān)鍵是增大循環(huán)倍率，同時(shí)也改變了密相區(qū)與稀相區(qū)的燃燒份額。對(duì)于低倍率的LLB技術(shù)的CFB鍋爐（設(shè)計(jì)循環(huán)倍率為10），適當(dāng)增加循環(huán)倍率，燃料顆粒循環(huán)次數(shù)增加，停留時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)提高燃燒效率，降低飛灰可燃物損失。具體方法是將電除塵一電場(chǎng)（收集飛灰量，占總灰量的85%以上，且飛灰可燃物高達(dá)18%左右）除塵灰，通過(guò)一套LFB高效低耗料封泵系統(tǒng)，連續(xù)穩(wěn)定地返送回爐膛密相區(qū)，達(dá)到飛灰的再燃燒的目的，能夠大幅降低除塵灰的可燃物損失。連續(xù)可調(diào)，配有功率為15kW的羅茨風(fēng)機(jī)，采用<108mm的輸灰管路，輸送距離小于30m，輸送高度小于7m，流程工藝見(jiàn)圖1。

LFB高效低耗料封泵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行安全可靠，能使除塵灰連續(xù)、均勻、穩(wěn)定地輸送，調(diào)整噴射器噴嘴的位移，可調(diào)節(jié)輸送灰量的大小。整套系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、操作方便、投資小。鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行中，即可將飛灰再燃系統(tǒng)投入，保證該系統(tǒng)在穩(wěn)定工況下運(yùn)行，正常的床溫波動(dòng)仍靠原循環(huán)灰系統(tǒng)調(diào)節(jié)。隨著鍋爐負(fù)荷的增大，飛灰再燃回灰量也隨之增大[3]。

2.2改造后的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

采用飛灰再燃技術(shù)改造后，可以有效地降低飛灰可燃物損失。經(jīng)驗(yàn)表明：飛灰經(jīng)過(guò)爐內(nèi)循環(huán)一次的燃燒率可達(dá)60%，國(guó)外的CFB鍋爐應(yīng)用飛明循環(huán)倍率小于15范圍內(nèi)，增大循環(huán)倍率對(duì)燃燒效率的提高是有較明顯作用。當(dāng)然，過(guò)高地增加循環(huán)倍率，如R>20后，對(duì)燃燒效率的提高作用已不明顯，相反還會(huì)增加風(fēng)機(jī)的電耗和磨損。

2.3飛灰再燃技術(shù)改造方案

引進(jìn)LLB技術(shù)的CFB鍋爐可采用飛灰再燃技術(shù)改造，來(lái)解決飛灰可燃物含量高的灰再燃技術(shù)，飛灰可燃物損失一般可降低50%以上。因此，LLB技術(shù)的CFB鍋爐采用飛灰再燃技術(shù)改造后，飛灰可燃物損失按降低50%計(jì)算，從改造前飛灰可燃物損失為18%，改造后可降低到9%以下，這樣，鍋爐機(jī)械不完全燃燒損失大為降低。

3結(jié)語(yǔ)

飛灰再燃技術(shù)應(yīng)用于低倍率循環(huán)、中低溫分離的CFB鍋爐上，在燃用高熱值的無(wú)煙煤時(shí)，能夠解決飛灰可燃物高的問(wèn)題，具有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。飛灰再燃技術(shù)可用于飛灰可燃物高、燃煤熱值過(guò)高的CFB鍋爐，會(huì)有較好的效果?？刂葡到y(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)提高循環(huán)流化床鍋爐的熱效率，降低煤耗和電耗，提升CFBB自控投運(yùn)率和控制效果，獲取可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] ?呂俊復(fù)，佟博恒，董建勛，吳玉新，龐開(kāi)宇.循環(huán)流化床內(nèi)煤矸石一維燃燒模型[J].煤炭學(xué)報(bào)，2016，41（10）：2418-2425.

[2] ?麻紅波，余瑞鋒，倪艷紅，張彬.基于GSA-LSSVM的循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳量預(yù)測(cè)[J].鍋爐技術(shù)，2016，47（02）：53-56+72.

[3] ?李永華，黃治坤.循環(huán)流化床鍋爐降低飛灰含碳量研究[J].鍋爐技術(shù)，2012，43（03）：24-27.