某75 t/h循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳量高的原因分析及驗(yàn)證

王新鋼

（煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司，山東煙臺(tái)264006）

1 75 t/h循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行概況

近年來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐以其優(yōu)越的環(huán)保特性、燃料適應(yīng)性受到人們的廣泛關(guān)注，并得到迅速發(fā)展，但也存在水冷壁磨損嚴(yán)重、飛灰含碳量整體偏高等問(wèn)題。

河南某75 t/h循環(huán)流化床鍋爐是濟(jì)南鍋爐廠生產(chǎn)的高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐，型號(hào)為YG-75/5.29-M20。該鍋爐為單鍋筒，自然循環(huán)，П型布置。常規(guī)入爐煤質(zhì)：以鶴壁煤為主，還有神木煤及其他煤種。該鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸如表1所示。

表1 鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸

該鍋爐于2017年進(jìn)行技改后運(yùn)行穩(wěn)定，飛灰含碳量較技改前變化不大。2018年6月下旬，鍋爐設(shè)備在沒(méi)有任何異常的情況下飛灰含碳量逐漸升高，7月以后飛灰含碳量由原來(lái)的14%～18%升高到25%～32%。飛灰含碳量的大幅升高嚴(yán)重影響了鍋爐效率，降低飛灰含碳量對(duì)提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益有著重要的實(shí)際意義[1]。本文結(jié)合前期對(duì)該鍋爐的追蹤調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)一系列燃燒調(diào)整，找出造成飛灰含碳量升高的主要原因，并進(jìn)行了驗(yàn)證。

2 飛灰含碳量高的原因分析

循環(huán)流化床鍋爐降低飛灰含碳量的燃燒調(diào)整主要從兩方面考慮：首先，延長(zhǎng)物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間；其次，提高物料在爐內(nèi)的燃燒速率，縮短燃盡時(shí)間。為此，本文分別從一二次風(fēng)風(fēng)量調(diào)整、二次風(fēng)風(fēng)量上下分配比例調(diào)整、爐內(nèi)料層調(diào)整、氧量調(diào)整等方面進(jìn)行改進(jìn)。鍋爐通過(guò)以上燃燒調(diào)整，飛灰含碳量變化不明顯，說(shuō)明運(yùn)行操作手段對(duì)造成飛灰含碳量升高的影響十分有限。因此，考慮從煤質(zhì)變化和燃煤粒徑變化方面分析造成飛灰含碳量高的原因。

2.1 煤質(zhì)變化的影響

本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)飛灰含碳量變化前后的入爐煤情況發(fā)現(xiàn)，6月與8月入爐煤前后有較大變化。其中，6月23號(hào)之前入爐煤工業(yè)分析揮發(fā)分平均在19.4%左右，灰分平均在30%左右，其間#1和#2爐飛灰含碳量平均在16%～17%。8月入爐煤工業(yè)分析揮發(fā)分平均在14%左右，灰分平均在36%左右，其間飛灰含碳量平均值在25%～33%。

通過(guò)以上對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，燃煤揮發(fā)分和灰分的高低對(duì)飛灰含碳量有較大影響。低揮發(fā)分會(huì)造成煤粉推遲著火及延長(zhǎng)其燃盡時(shí)間，高灰分則會(huì)阻礙焦炭與氧氣的接觸，增加燃料著火和燃盡的困難[2-3]。

2.2 燃煤粒徑的影響

鍋爐實(shí)際入爐煤為混煤，其中主要煤源為鶴壁貧煤。燃煤細(xì)顆粒份額嚴(yán)重偏多，尤其是100 μm以下的細(xì)顆粒。皮帶取煤擠壓后煤粒成團(tuán)狀，說(shuō)明細(xì)顆粒份額嚴(yán)重過(guò)多。

鍋爐燃煤細(xì)顆粒份額過(guò)大時(shí)，受到75 t/h循環(huán)流化床鍋爐高度的限制，細(xì)顆粒在爐內(nèi)停留時(shí)間很短，來(lái)不及燃盡即飛出爐膛，而細(xì)微顆粒無(wú)法被分離器捕捉，從而導(dǎo)致飛灰含碳量增大。

3 驗(yàn)證

通過(guò)以上分析認(rèn)為，飛灰含碳量升高一方面是煤質(zhì)變化影響，另一方面是燃煤粒徑變化影響?？紤]到更換煤種帶來(lái)的生產(chǎn)成本等因素，因此本文通過(guò)改變?nèi)济毫絹?lái)驗(yàn)證以上分析的正確性。

入爐煤粒徑調(diào)整前后，在皮帶處進(jìn)行取樣，獲取變更前后粒徑配比數(shù)據(jù)，在保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，摻燒粒徑變更前后的入爐煤，對(duì)比粒徑變更前后飛灰含碳量的變化情況。試驗(yàn)前后燃煤顆粒粒徑配比數(shù)據(jù)如表2所示。試驗(yàn)前后飛灰含碳量變化情況如表3所示。

表2 試驗(yàn)前后燃煤顆粒粒徑配比數(shù)據(jù)

從表2可以看出，1 mm以下燃煤顆粒比例較之前有明顯變化，基本在22.6%～27.8%，從3次化驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，細(xì)粉顆粒度整體上較之前有明顯改善。

從表3可以看出，飛灰含碳量化驗(yàn)結(jié)果也有較大改善，飛灰含碳量較摻配試驗(yàn)前降低7%左右。

表3 試驗(yàn)前后飛灰含碳量變化情況

通過(guò)上述試驗(yàn)可以看出，燃煤顆粒中細(xì)粉比例對(duì)飛灰含碳量有明顯影響。燃煤顆粒中1 mm以下粒徑比例在29.5%～39.4%時(shí)，飛灰含碳量在27%～30%；燃煤顆粒中1 mm以下粒徑比例在22%～27%時(shí)，飛灰含碳量基本控制在22%～24%。

4 結(jié)論

（1）燃燒調(diào)整手段對(duì)降低飛灰含碳量沒(méi)有明顯效果。

（2）分析煤質(zhì)變化和燃煤粒徑變化，可以找到造成飛灰含碳量升高的主要因素。

（3）改變細(xì)粉粒徑比例，飛灰含碳量較之前降低了7%左右，驗(yàn)證了上述分析的正確性。