郝振興

【摘 要】眾所周知，煤炭是中國(guó)最主要的能源，從1980年至2011年，中國(guó)的煤炭生產(chǎn)量和消費(fèi)量都呈逐漸增加的趨勢(shì)，自2002來(lái)以來(lái)，煤炭的消費(fèi)量大幅度增加。在2011年，中國(guó)消費(fèi)40.5億噸，位居世界第一。在煤炭的消費(fèi)中，電廠用煤又占絕大數(shù)比例，約為70%。所以降低飛灰含碳量提高鍋爐效率，對(duì)于能源節(jié)約具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐;飛灰可燃物;診斷;燃燒優(yōu)化調(diào)整

引言

對(duì)于鍋爐來(lái)說(shuō)飛灰含碳量的高低直接影響到鍋爐效率的高低，隨著人們對(duì)節(jié)能降耗的重視，如何才能降低飛灰含碳量提高鍋爐效率成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題，本文根據(jù)流化床鍋爐的燃燒特點(diǎn)進(jìn)行分析并提出了優(yōu)化方案。

1鍋爐基本性能

循環(huán)流化床鍋爐通常是自然循環(huán)方式，單獨(dú)汽包。其結(jié)構(gòu)上主要包括前煙井和后煙井：前煙井作為爐膛，四周一般為模式水冷壁，爐膛上方會(huì)吊掛有屏式過(guò)熱器或水冷屏;后煙井由高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等部件組成;水平的煙道位于兩個(gè)豎井之間，內(nèi)部安裝旋風(fēng)分離器，回送裝置和分離器的末端相連接，這樣能分離沒(méi)有燃燒殆盡的灰渣，重新送回鍋爐內(nèi)進(jìn)行二次燃燒。循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際工作過(guò)程中，其燃料煤要加工到一定粒度標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)由給煤機(jī)送入循環(huán)流化床鍋爐的底部燃燒，燃料煤在燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的氣體會(huì)進(jìn)入煙井，經(jīng)層層過(guò)濾后，最后產(chǎn)生的廢氣通過(guò)煙筒排入到空氣中，顆粒物則會(huì)返回到爐內(nèi)進(jìn)行燃燒。

2控制飛灰含碳量的優(yōu)化措施

2.1控制飛灰含碳量的意義

（1）鍋爐熱效率。燃料熱量里有用的熱量所占取的比例值稱(chēng)之為鍋爐熱效率。若飛灰中的殘?zhí)剂吭龆?，?huì)使有效的燃料受到損耗，鍋爐熱效率便會(huì)減弱，燃料使用量增多加重，從而也增加了生產(chǎn)成本。下面以某公司熱電廠用煤狀況估算為例，若每天用煤量為350t，飛灰殘?zhí)济肯抡{(diào)1%，則每天縮減用煤量3.5t，整年就會(huì)縮減用煤量1050t，倘若每噸煤為200元估算，全年節(jié)儉約20萬(wàn)元人民幣;

（2）設(shè)備安全。飛灰含碳量的增多，會(huì)嚴(yán)重造成鍋爐的煙道內(nèi)的過(guò)熱器管壁與煙道之間的摩擦損耗，還會(huì)會(huì)形成后邊的區(qū)域溫度升高，爆管事故爆發(fā)的可能性增大，威脅到整個(gè)鍋爐安全實(shí)施過(guò)程;

（3）環(huán)境質(zhì)量。飛灰含碳量的加劇，必然使煤的燃燒效率的減低，用煤量便會(huì)隨之增多，在除塵效率不改變的狀況中，排泄到大氣層中的飛灰量隨之也會(huì)增加，使環(huán)境質(zhì)量遭受到嚴(yán)重的損壞。

2.2氧含量調(diào)控

氧含量的調(diào)控，實(shí)際上就是對(duì)一次風(fēng)和二次風(fēng)實(shí)行合規(guī)的風(fēng)量調(diào)配。對(duì)一次風(fēng)和二次風(fēng)的總風(fēng)量做到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂?，以確保鍋爐的過(guò)?？諝庀禂?shù)，使燃料煤可以全部燃燼，還能預(yù)防燃料煤留存時(shí)長(zhǎng)過(guò)短、截面風(fēng)流速過(guò)大。一次風(fēng)和二次風(fēng)的比值與飛灰含碳量的多少成正比，調(diào)控好一次風(fēng)和二次風(fēng)的比值，減弱一次風(fēng)量加大二次風(fēng)量，利于減弱飛灰含碳量。所以一次風(fēng)速愈快、一次風(fēng)愈大，燃料煤著火需要的熱量就越高，著火需要的時(shí)長(zhǎng)也就越長(zhǎng)，著火點(diǎn)則被推延。一次風(fēng)過(guò)大，使二次風(fēng)的擾動(dòng)動(dòng)力缺乏，爐內(nèi)燃燒不均衡。風(fēng)速過(guò)大會(huì)使燃料煤不能燃盡，因其中的顆粒大的因動(dòng)能太大而穿過(guò)燃燒區(qū)。有助燃功效二次風(fēng)在運(yùn)營(yíng)中所具備的特點(diǎn)，充足的二次風(fēng)穿透能力精良的，為使?fàn)t內(nèi)固體顆粒與煙氣混雜均衡，需距離水冷壁壁面的區(qū)域協(xié)助燃燒。

2.3增加鍋爐爐膛受熱面

熱電企業(yè)在循環(huán)流化床鍋爐中應(yīng)用飛灰回燃技術(shù)，對(duì)增強(qiáng)鍋爐燃燒穩(wěn)定性、提高經(jīng)濟(jì)效益具有積極影響，由于提高鍋爐爐膛高度的造價(jià)比較高，所以適用范圍相對(duì)較窄，一般性熱電企業(yè)沒(méi)有充足資金對(duì)鍋爐進(jìn)行改造，對(duì)此企業(yè)可以采用飛灰回燃技術(shù)增加鍋爐爐膛受熱面的方式，提高爐膛內(nèi)部燃燒充分性。

第一，在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)添加封料泵，該泵的主要作用是加快飛灰流化、提高輸送效率，屬于稀相輸灰方式，由于封料泵的輸灰管道上并沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，所以運(yùn)行磨損率、風(fēng)機(jī)功率相對(duì)較小，加上其具有的操作簡(jiǎn)便、節(jié)約能源、全封閉性等優(yōu)點(diǎn)，高效性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性極強(qiáng)。第二，在鍋爐爐膛內(nèi)部添加三片屏式過(guò)熱器，因?yàn)檠h(huán)流化床爐膛高度較低，內(nèi)部物料無(wú)法得到充分燃燒，若是能夠提高爐膛內(nèi)部溫度，物料充分燃燒幾率便會(huì)大大提高，所以熱電企業(yè)可以采用規(guī)格為“42×6”、材質(zhì)為“12Cr1MoV”的合金管，該類(lèi)型的合金管不僅耐高溫且使用壽命較長(zhǎng)，利用其增加鍋爐爐膛受熱面，對(duì)提高鍋爐飛灰循環(huán)量、降低空氣飛灰碳含量具有重要意義，需要熱電企業(yè)予以高度重視。

3鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)基本原理

過(guò)?？諝庀禂?shù)和風(fēng)量配比。循環(huán)流化床鍋爐送風(fēng)的作用是保證爐內(nèi)物料的正常流化和充分有效的燃燒。適量提高過(guò)剩空氣系數(shù)，增加燃燒區(qū)的氧氣濃度，有助于提高燃燒效率。但是，當(dāng)爐膛出口過(guò)剩空氣系數(shù)超過(guò)1.15以后，燃燒效率幾乎不變，當(dāng)超過(guò)1.4以后，燃燒效率將向相反方向發(fā)展，并會(huì)加劇爐內(nèi)受熱面的磨損，風(fēng)機(jī)電耗增大，排煙熱損失增高，鍋爐熱效率和經(jīng)濟(jì)性降低;一次風(fēng)的主要作用是保證物料處于良好的流化狀態(tài)，同時(shí)為燃料燃燒提供部分氧氣（根椐床溫來(lái)調(diào)整）;二次風(fēng)量主要根據(jù)煙氣含氧量調(diào)整，補(bǔ)充燃燒所需空氣，起到擾動(dòng)作用，加強(qiáng)了氣固兩相混合，二次風(fēng)可分多段送入，下層二次風(fēng)壓高于上層二次風(fēng)壓，一、二次風(fēng)從不同位置分別送入流化床;循環(huán)流化床鍋爐中的貧氧核心區(qū)。通過(guò)測(cè)試某100MWCFB鍋爐爐內(nèi)氧量場(chǎng)分布發(fā)現(xiàn)，爐膛二次風(fēng)上部有一個(gè)貧氧核心區(qū)，顯然這是由于二次風(fēng)的穿透擴(kuò)散效果不佳而使空氣不能到達(dá)爐膛中部所造成，這對(duì)核心區(qū)細(xì)顆粒的燃燒產(chǎn)生了負(fù)面影響。因此，在調(diào)整二次風(fēng)量的同時(shí)，還應(yīng)特別注意二次風(fēng)壓的調(diào)整，使二次風(fēng)具有一定的剛度，以保證二次風(fēng)的穿透深度。

3.2鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)

根據(jù)以上原因分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)基本實(shí)施條件，組織了2號(hào)爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，調(diào)整前飛灰和爐渣可燃物分別為6.87%、1.51%。①主要調(diào)整內(nèi)容。水冷風(fēng)室壓力由11.9kPa降至11.1kPa、上二次風(fēng)擋板開(kāi)度由40%增開(kāi)至100%、下二次風(fēng)擋板開(kāi)度由75%增開(kāi)至100%、爐膛負(fù)壓由-140Pa升高至70Pa。②調(diào)整前后相關(guān)參數(shù)變化。運(yùn)行氧量由3%增加至3.5%，因二次風(fēng)與爐膛差壓提高，進(jìn)入鍋爐的二次風(fēng)量增加;二次風(fēng)機(jī)電流降低13A（因二次風(fēng)與爐膛差壓提高，鍋爐運(yùn)行氧量提高至4.5%，為降低運(yùn)行氧量，降低了二次風(fēng)機(jī)出力）;一次風(fēng)機(jī)電流降低13A（降低床壓影響）;引風(fēng)機(jī)電流增加，因鍋爐運(yùn)行氧量同比調(diào)整前增加了0.7%;飛灰和爐渣可燃物分別為3.45%、1.35%，同比調(diào)整前分別降低了3.42%、0.16%。③燃燒優(yōu)化調(diào)整后節(jié)能潛力分析。調(diào)整前后風(fēng)機(jī)（一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)）電流降低21A，按年運(yùn)行10個(gè)月估算，兩臺(tái)爐年節(jié)約電量約251萬(wàn)kW·h，年降低廠用電率約0.16%，按廠用電率每降低一個(gè)百分點(diǎn)影響煤耗降低3.55g/（kW·h）估算，使得1號(hào)、2號(hào)機(jī)組煤耗分別降低約0.56g/（kW·h）;飛灰可燃物降低3.42%，大渣可燃物降低0.16%，影響煤耗降低約2.2g/（kW·h）;綜合以上兩項(xiàng)節(jié)能潛力，1號(hào)、2號(hào)機(jī)組煤耗分別降低約2.76g/（kW·h）。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，熱電企業(yè)的主要任務(wù)是熱、電等相關(guān)資源產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售，是保證居民生活質(zhì)量的重要單位。企業(yè)若想在提高熱力供應(yīng)量的同時(shí)避免對(duì)環(huán)境造成污染，必須保證循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部物料充分燃燒。對(duì)此，企業(yè)可以利用飛灰回燃技術(shù)優(yōu)化鍋爐，通過(guò)發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與作用，切實(shí)提高燃燒效率。

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[2]王長(zhǎng)安，唐冠韜.燃煤循環(huán)流化床鍋爐急冷脫硫底渣作為水泥混合材的性能[J].化工進(jìn)展，2019.

（作者單位：冀中能源峰峰集團(tuán)九龍矸石熱電廠）