CFB锅炉燃烧劣质煤降低飞灰含碳量研究

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doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2009.05.010

能源技术与管理2009年第5期

CFB锅炉燃烧劣质煤降低飞灰含碳量研究

高文姜

（上海大屯能源股份有限公司发电厂，江苏徐州221611）

［摘

要］循环流化床锅炉具有高效、低污染、煤种适应性广等优点，在我国得到大力发展，但

目前国内流化床锅炉，尤其是大容量的流化床锅炉，普遍存在着飞灰可燃物高，锅炉燃烧效率达不到设计值的问题。对于135MW级的循环流化床锅炉，在投运初期，飞灰可燃物相对同容量的煤粉炉偏高，从而影响电厂的经济性。对上海大屯能源股份有限公司发电厂1台440t/h循环流化床锅炉存在飞灰可燃物含量偏高的问题进行分析，通过在运行中加强对床压、床温、给煤粒度等参数的监控，在降低锅炉飞灰可燃物方面取得了显著的效果，获得了良好的经济效益。

［关键词］循环流化床；飞灰可燃物高；分析调整

［中图分类号］TK227.1［文献标识码］B［文章编号］1672蛳9943(2009)05蛳0026蛳03

0引言

锅炉设计煤种煤矸石、中煤等劣质煤，煤种元素分析特性如表1所示。

表1

设计及校核煤种元素分析特性

设计煤种32.762.273.720.531.9848.7410.0036.0312401133014601490

校核煤种26.981.913.930.552.2054.4310.0037.2310023133014601490

煤种收到基碳分/%收到基氢分/%收到基氧分/%收到基氮分/%收到基硫分/%收到基灰分/%收到基全水分/%干燥无灰基挥发分/%收到基低位发热量/(kJ/kg)

灰的软化温度/℃灰的变形温度/℃灰的熔融温度/℃

上海大屯能源股份有限公司发电厂是中煤集团公司最大的煤矸石示范电站，6#锅炉是由东方锅炉厂设计制造的DG－440/13.7－Ⅱ2型锅炉，投产于2003年。它采用引进的FW公司的循环流化床燃烧技术，是超高压中间再热、自然循环汽包炉。投产后为了降低生产成本，决定燃用中煤和原煤掺烧煤矸配煤方案，同时将入炉煤发热量控制在12100~13380kJ/kg之间。该配煤方式经一段时间燃用后，发现飞灰可燃物偏大，一般在6%~9%之间，最高达11%。飞灰可燃物偏高后，不仅增大机组的供电煤耗，而且炉灰的综合利用方面也受到了很大的限制。

造成飞灰可燃物含量高的原因是多方面的，在实际运行中，发电厂通过认真分析，查阅了飞灰可燃物的形成机理与影响因素，结合在运行中加强对锅炉床压、床温、给煤粒度等参数的调整与监控，有效的降低了锅炉飞灰可燃物［1］。

2飞灰可燃物高的原因分析

上海大屯能源发电厂采用中煤+煤矸石的配

1锅炉主要参数介绍

煤煤种，该配煤方式经一段时间燃用后，发现飞灰

可燃物增大，一般在6%~10%，最高达12%。但炉渣含碳量较低，一般维持在2%~4%。

入炉煤煤质工业分析及飞灰可燃物含量如表2所示。

具体分析如下：

）由于上海大屯能源发电厂是在更换煤种（1后，造成飞灰可燃物增大的。所以，不同的煤种对飞灰可燃物的含量高低是有较大的影响的，一般来讲，燃用挥发分比较高的煤种飞灰含碳量较低，

6#锅炉主汽压力13.7MPa，主汽温度538℃，

主汽流量440t/h,采用6台皮带式给煤机前墙给煤方式，共6个给煤点；设2个排渣口，炉膛左右墙各有一排渣口，原来采用风水冷联合冷渣器，后来改造为松灵滚筒冷渣器；锅炉点火方式采用床

油枪均为下点火的启动方式，启动燃烧器共2只。

回油式机械雾化油枪，燃用0#轻柴油。

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表2

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入炉煤煤质工业分析及飞灰可燃物含量

煤

种

入炉煤15.11.1855.0912.430.610909109067.242.3

入炉煤24.91.0857.8512.100.612085120808.912.67

3

3.1

采取降低飞灰可燃物的措施

控制入炉煤粒度入炉煤中矸石多，碎煤机磨损大，造成入炉煤

收到基全水分/%空气干燥基水分/%收到基灰分/%收到基挥发分/%空气干燥基硫分/%低位发热量/(kJ/kg)低位发热量/(kJ/kg)综合灰样飞灰可燃物/%综合渣样炉渣含碳量/%

粒度大（最大约10cm），为保证床料的正常流化，锅炉一次风量偏大，“扬析”量增加且低负荷时造成锅炉床温偏低，燃烧强度下降，影响碳颗粒的燃烬。为保证锅炉入炉煤煤质，采用在煤仓入口加装篦子进行过滤杂质，同时定期检查更换碎煤机环锤，控制入炉煤粒度100%＜10mm，为炉运人员的经济调整提供了安全保障。3.2

调整配煤方式，稳定入炉煤发热量

由于入厂煤来自多个煤矿，来煤发热量变化

燃用挥发分低的煤种飞灰含碳量较高。根据相关资料显示，对于挥发分含量较高、结构比较松散的烟煤、褐煤和油页岩等燃料，燃烧速率较高，飞灰对于挥发分含量低，结构密实的无烟可燃物较小。煤、石煤等相同条件下飞灰可燃物要高出很多。（2）入炉煤粒径。碳颗粒的燃烬时间随粒径的增大而延长，对单位质量燃料而言，粒径减小，粒子数增加，碳粒的总表面增加，碳粒的燃烧速度增加，燃烬时间缩短．但如果细颗粒过多，其颗粒的燃烬时间远远长于其炉内停留时间，将会导致飞灰可燃物增加。因此保持入炉煤粒径在一个合理的范围内，对降低飞灰可燃物是有益的。（3）氧量。氧量增大，流化气体与碳粒子之间传质系数增大，燃烧速度增大，但当氧量增大到某一值后，燃烧速度达到极限。而过高氧量降低了细煤粒在床内的停留时间，导致飞灰可燃物增加。实际运行中控制炉膛出口过量空气系数1.25左右，既保证碳粒子的充分燃烧，又防止截面流速过大。

（4）床层温度。床温增加，碳粒的燃烬时间缩短，可降低飞灰可燃物。但流化床床层运行温度上限受灰分的变形温度限制，并综合考虑脱硫效果、NO生成量和结焦，一般认为流化床最佳运行温度为850℃~950℃。因此为了降低飞灰可燃物，床温应根据运行情况确定运行上限。

（5）均匀布煤。上海大屯能源发电厂流化床锅炉采用前墙给煤方式，给煤通过皮带式给煤机送入前墙6个落煤口中。这种给煤方式如落煤口气动插班门调整不均匀，会存在布煤不均问题。而入炉煤不均匀，容易造成部分给煤口附近煤量过于集中，形成缺氧区，从而增加了飞灰可燃物。

（6）床层高度。要尽量维持恰当的料层高度，如果料层过高，不仅会增大风机电耗，而且会增大气泡尺寸和扬析损失。料层过薄，又会导致燃烧工况不稳定，燃料在床内的停留时间缩短。

大，燃运配煤时很难均匀掌握，造成锅炉入炉煤煤

质变化大，入炉煤发热量不稳定，炉运人员调整困难。发电厂要求入炉煤发热量不高于12540kJ/kg，为此，对于不同的来煤要采用不同的配比。该厂输煤系统分为1#~5#皮带，皮带分甲、乙双侧。1#~5#将中煤或矸石上运入1#、2#筒仓（1#筒仓内为中煤、2#筒仓内为矸石），然后根据煤质情况，调整中煤和矸石的配比，以达到控制入炉煤发热量的目的。

3.3控制风量，控制氧量在锅炉入炉煤煤质得到了保证后，炉运人员加强了分析、调整，具体情况如下：（1）严格控制好锅炉总风量，保证锅炉过剩空气系数，将锅炉氧量控制在3.5%~7%之间，不低于3.5%，保证碳粒的完全燃烧。（2）一次流化风量在高负荷时控制在160kNm3/h左右，并控制一次风压不低于17kPa，保证燃煤进入炉膛后与床料的掺混，并注意保证床温在900℃~950℃之间，床温调节可由下环二次风来实现。在条件允许的情况下，床温尽量保持上限。一次流化风量在低负荷时控制在140kNm3/h左右，并控制一次风压不低于10kPa，当发现煤质变化时及时调整，防止床温出现大的波动。

（3）下环二次风量在高负荷时，可保证在50kNm3/h左右，具体情况根据床温来细调。下环二次风量在低负荷时，可保证在15kNm3/h左右（注意床温变化，及时调整），但必须保证足够的二次风压，以保证风量的横向扰动，防止在燃烧区出现局部缺氧的现象，保证碳粒的均匀燃烧

）二次风量的调整原则。高负荷时，在保证（4

足够一次风量的前提下，二次风量用于控制锅炉

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氧量不低于6%，并保证二次风压力不低于6.5kPa。低负荷时，在保证足够一次风量的前提下，二次风量用于控制锅炉氧量不低于6%，并保证二次风压力不低于4.5kPa。

（5）上环二次风与下环二次风的风量配比。高负荷时，由于锅炉燃烧强度大，煤量大、床温高，加大下环二次风的风量，即可以增加锅炉燃烧区的横向扰动，又可以防止锅炉燃烧区出现局部缺氧，此时二次风量保持在满足锅炉氧量不低于6%，保证锅炉燃烧区有充足的氧量。低负荷时，由于锅炉燃烧强度降低，床温下降，下环二次风量不能保持太大（约15kNm3/h左右，可根据床温水平及时调整），已防止床温下降太多，此时二次风量保持在80kNm3/h左右，满足锅炉氧量不低于6%，保证锅炉燃烧区有充足的氧量。

（6）给煤口密封风、给煤机密封风的调整。给煤口密封风：在高负荷时保证每个落煤口风量不低于9kNm3/h，低负荷时保证每个落煤口风量不低于6kNm3/h，即保证热烟气不反窜就可以。给煤机密封风用于保护一级皮带给煤机，经过调整、观察，不论高负荷、低负荷，只要保证对应负荷下的一次风压，其手动风门开启70%即可满足需要。

（7）锅炉炉膛负压的调整。锅炉炉膛负压保持太小，燃烧烟气进入旋风分离器后离心力下降，进入烟道的碳粒增多，飞灰可燃物增大。锅炉炉膛负压保持太大，燃烧烟气进入高温旋风分离器后离心力增大，进入烟道的碳粒减少，但尾部受热面磨损增加。经过观察分析，现保持在-100~+100Pa。3.4

床压的调整

随着入炉煤发热量的下降，燃用煤量增加，机

3.5保证锅炉6个落煤口下煤稳定均匀，防止出

现燃烧热偏差

（1）由于上海大屯能源发电厂采用6台皮带式给煤机，6个落煤口下煤量经常出现偏差，通过调整给煤机转速的方法，尽量保证6个落煤口下煤均匀。防止锅炉燃烧时，炉内局部煤量偏大而供风不足，燃烧区出现局部缺氧的现象。

（2）减少煤仓出口和给煤机进口堵煤，防止锅炉燃烧出现大的扰动。由于上海大屯能源发电厂干煤棚设计存在严重缺陷，干煤棚跨度较小，当雨季来临时，煤湿，煤仓出口堵煤频繁，此种情况下运行，危害极大。该厂把方煤仓改造为双曲线煤斗，并且加装振动器，基本上解决了煤仓下煤不畅的问题。

3.6机组加减负荷时的注意事项

加减负荷过程中，要注意勤调整，应采用多次少量的原则，根据锅炉床温、床压、风量、氧量、煤量、主汽压力、炉膛负压等多个参数灵活掌握，逐步调节。避免因调整过快影响碳粒的燃烬。主要是控制氧量不能大幅度波动。

4效果

经过采取上述措施后，锅炉飞灰可燃物大幅下降，维持在1%左右，在煤质变化大的情况下一般都小于2%，实践证明，循环流化床锅炉燃烧劣质煤飞灰含碳量高，通过设备改造和在运行中采取针对措施，可以有效降低飞灰含碳量，保证了锅炉运行的经济性和炉灰的综合利用。可以预见上海大屯能源发电厂关于流化床机组燃烧劣质煤降低飞灰含碳量的经验措施将被积极推广和应用。

［参考文献］

［1］李俊，田子平，等.降低循环流化床飞灰可燃物［J］.锅

炉技术,2004,35(4).［作者简介］

组排渣量大大增加，当锅炉排渣出现困难时，锅炉床压高，炉一次风量大，为了保持床温，二次风量减小，造成局部燃烧区域的氧量不足，影响碳颗粒的燃烬。

运行中考虑到锅炉带负荷能力，在机组满负

低负荷下一般控荷下，床压一般控制在7~9kPa，

制在6kPa左右，保证燃烧效率和床温，不至于床温过高和过低。

高文姜（1970-），男，江苏邳州人，工程师，1991年毕业于南京电力专科学校热能动力工程专业，长期从事电站锅炉生产技术管理工作。

［收稿日期：2009-09-20］

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/a9x4.html