循环流化床锅炉飞灰含碳量的分析_章明铁
第6期 2008年11月
锅 炉 制 造
BO I L ER MANUF ACT UR I N G
No . 6 Nov . 2008
文章编号:CN23-1249(2008) 06-0018-03
循环流化床锅炉飞灰含碳量的分析
章明铁, 祁晓锋, 夏继胜
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(1. 景德镇陶瓷学院热能与动力工程系, 江西景德镇333001; 2. 江西中电电力工程有限责任公司, 江西景德镇333001)
摘 要:循环流化床锅炉飞灰含碳量对于锅炉效率有重要的影响, 通过分析影响飞灰含碳量的因数, 得出降低飞灰含碳量的方法。同时通过工业实验研究, 关键词:循环流化床锅炉; 飞灰含碳量; 一二次风中图分类号:TK229 文献标识码:A
Content i n Fly Ash for
C i rcul ati n g Flui di zed Bed Boilers
Zhang M ingtie , Q i X iaofeng , X ia J isheng
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(1. Dep t of Ther mal Engineering, J ingdezhen Cera m ic I nstitute, J ingdezhen 333001, China;
2. J iangxi Zhongdian Electric Power Engineering Co . L td, J ingdezhen333001, China ) Abstract:The carbon content in fly ash str ongly affects the efficiency of circulating fluidized bed boilers, the influence of affecting carbon content in fly ash is analysed, and the methods of reducing carbon content in fly ash are f ound. A t the sa me ti m e with the hel p of industrial tests, the influence of the distributi on of p ri m ary and secondary air t o contr ol the carbon content in fly ash is elaborated . Key words:circulating fluidized bed boiler ; carbon content in fly ash:the p ri m ary and secondary air
0 引言
循环流化床锅炉相对于燃煤锅炉, 具有很多优点, 它的燃料适应性广, 氮氧化物排放量低, 同时负荷易于调节[1]。但循环流化床锅炉也有一些不足的地方, 例如炉内受热面磨损严重, 飞灰含碳量高, 这些都影响着锅炉的效率。
某电厂配有1台475t/hCF B 锅炉系SG -475/13. 7-M567超高压中间再热锅炉。它采用
旋风分离器、循环流化床燃烧方式、滚筒式冷渣器, 后烟井内布置受热面。它的飞灰含碳量远高于设计值, 降低飞灰含碳量对于提高锅炉的经济效益有着重要的实际意义, 本文将从影响它的因素着手, 研究可行措施降低飞灰中的含碳量。
1 飞灰取样点对飞灰含碳量的影响
电厂锅炉的飞灰取样较常采用的是撞击式飞灰取样器, 但它对循环流化床锅炉飞灰取样存在较大的误差。通过对比实验, 在CRT 显示4. 5%左右, 电除尘含碳量可达12%左右。这主要是由
单锅筒自然循环、集中下降管、平衡通风、绝热式
收稿日期:2008-09-19
作者简介:章明铁(1982-) , 男, 景德镇陶瓷学院热能与动力工程专业毕业, 工学学位, 现攻读景德镇陶瓷学院热能与动力工程硕士学位, 研究方向为动力仿真。
第6期 章明铁, 等:循环流化床锅炉飞灰含碳量的分析
表1 不同粒径碳颗粒燃烬时间
颗粒粒径/μm
[1**********]
800℃16. 5536. 9959. 2182. 66107. 08
900℃8. 7519. 5431. 2843. 6756. 58
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(s )
CF BB 的飞灰颗粒分布以及各颗粒存在较大偏差
所造成。
2 入炉煤质和煤粒的影响
燃煤煤质的变化对CF B 锅炉的燃烧及运行参数控制有重大的影响, 当煤质发生变化时, 床温床压会出现大幅度波动, 虽然可以通过配风进行调整, 但燃烧出现的恶化必然导致飞灰含碳量的增加。对单位质量燃料而言, 粒径减少, 粒子数增加, 碳粒的总表面增加, 碳粒的燃烧速度增加, 燃尽时间缩短, 但如果细颗粒过多或煤燃烧过程中生成较多的50左右的细颗粒, 其颗粒的燃烬时间远远长于其燃炉内的停留时间, 将会导致飞灰含碳量增加, 造成固体不完全燃烧热损失2]
系。图1
4. 6210. 3316. 5323. 0829. 89
4 一、二次风的影响
一次风从密相区布风板进入, 其风量首先满足床料的流化, 烧, 它直接, 从而影。
二次风补充炉内燃烧的氧量, 使炉内呈富氧燃烧并强化气固两相物料的充分混合, 让炉内的烟气获得较强烈的搅拌。循环流化床锅炉在运行时有大量的固体物料从密相区扬析出来, 因此燃烧空气与炉膛内固体颗粒的混合将受到影响。在炉膛中心区域固体浓度小, 在近壁区域, 存在颗粒的回落, 固体浓度较高。研究表明, 循环流化床锅炉中心区为贫氧区域造成这一区域颗粒不完全燃烧, 从而使飞灰含碳量增加。
图1 不同粒径飞灰含碳量的分布
5 工业试验设计及运行结果
从上面的分析可以看出, 一、二次风与飞灰含碳量有着紧密的联系, 所以通过实际运行工况来研究风量配比对于飞灰含碳量的影响有现实的意义。
试验主要涉及两个方面, 即一、二次风量的配比以及上下二次风配比对于飞灰含碳量的影响。
一、二次风量的配比试验在130MW 负荷下保持总风量48万Nm /h 不变, 研究一、二次风量比在25. 5:22. 5、26. 5:21. 5、27. 5:20. 5的运行状况。
从图2中可以看出, 随着一、二次风量比的增加, 也即一次风从25. 5万Nm /h 上升到27. 5万Nm /h,二次风从22. 5万Nm /h下降到20. 5万Nm /h,飞灰含碳量相应提高了1. 26%。从数据
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3
3 床层温度的影响
流化床燃烧具备低温强化燃烧的特点, 流化床层中煤粒挥发物的析出和碳粒的反应速率随床温增加而加大, 碳粒的燃烬时间随着常温的上升而缩短, 这样有利于飞灰含碳量的降低。表1反应了不同粒径颗粒在不同温度下的燃烬时间
[3]
。但同时我们应该考虑到流化床床层运
行温度上限受灰份的变形温度的限制, 如果不加限制增加床温, 不仅会引起高温结焦, 而且增加排烟热损失, 同时还会影响到脱硫效果, 所以一般考虑流化床最佳运行温度为850~950℃。稀相区的温度很重要, 对于燃烧细颗粒份额较高和挥发份含量大的燃料, 提高稀相区的温度可以使这部分可燃物进一步燃烧, 降低烟气中可燃物的损失, 通过旋风分离器收集细小飞灰颗粒送回炉膛, 其中主要是固定碳, 这部分需在800℃以上才能燃烧。
可以得出, 随着一次风量的增加, 飞灰含碳量也有上升的趋势。原因在于在一定的范围内随着风速的增加相应增加了密相区的燃烧份额, 减少了稀相区燃烧的份额, 造成了不完全燃烧, 从而使得飞灰含碳量升高。因此要根据流化速度和燃料特性
・20・
锅 炉 制 造 总第212期
以及炉内的燃烧情况, 选择合理的一次风量。上下二次风配比试验在130MW 负荷下维持
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总风量48万Nm /h, 二次风22万Nm /h, 保持上二次风量门全开, 下二次风门开度从70%变化到100%。
由图2我们可以知道, 在130MW 负荷时, 在总风量不变情况下, 随着下二次风门开大, 上二次
风量减小, 飞灰可燃物含量由7. 42%逐渐上升到10. 14%。原因在于随着上二次风量的下降, 上二
次风的穿透能力进一步受到限制, 在炉膛的中心区氧浓度较低, 富氧区域则比较靠近壁面。由于有贫氧区的存在, 使得炉膛中央的焦炭颗粒很难燃烬, 这就会导致飞灰含碳量的增加。图3所示的是下二次风量与飞灰含碳量的关系
。
图2 一、
二次风量比与飞灰含碳量的关系图3 下二次风量与飞灰含碳量的关系
6 结 论
通过分析可知, 循环流化床锅炉飞灰含碳量高是由多种因素造成的, 对于此我们应该从以下各方面着手。
(1) 控制给煤粒度, 保证粒度在10mm 以下, 而且1~5mm 的份额占80%左右, 这样有利于燃烧和减少飞灰含碳量。
(2) 提高锅炉床温有利于完全燃烧, 降低灰的含碳量, 所以尽可能保持床温在900~950℃。
(3) 合理调整送风, 一、二次风量比从1. 34下降到1. 13, 飞灰含碳量下降了1. 26%, 所以适
当降低一次风, 提高二次风, 对于降低飞灰含碳量是可行的。同时增加上二次风, 也有利于降低飞
灰含碳量。
参考文献
[1] 樊泉桂, 阎维平, 等, 锅炉原理, 北京:中国电力出版
社, 2004. [2] 吕俊复, 张守玉, 刘 青, 等. 循环流化床锅炉的飞灰含碳量问题[J ].动力工程,
2004, 24(2) :170-174.
[3] 邱 燕, 田茂诚, 等. 降低循环流化床锅炉飞灰含碳
量的理论及其应用[J ].热能与动力工程, 2005, 20
(4) :370-372.
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