240 t/h CFB锅炉飞灰含碳量偏高原因分析及对策

栾志勇

240 t/h CFB锅炉飞灰含碳量偏高原因分析及对策

栾志勇

(太原理工大学，山西 太原 030024)

介绍了采用方形水冷分离器240 t/h循环流化床(CFB)锅炉的特点，针对该锅炉运行中存在的飞灰含碳量偏高的情况，对锅炉结构、入炉煤的粒度分布及方形水冷分离器的分离效率进行了分析，并采取了相应的解决办法，提高了锅炉效率，取得了显著的经济效益。

循环流化床锅炉;方形分离器;飞灰含碳量

西山热电厂选用无锡锅炉厂制造的UG－240/9.8－M4 240 t/h方形水冷分离器CFB锅炉。该炉具有高温分离，带负荷容易，启动迅速等突出的优点。

锅炉为高温高压、单锅筒横置式、单炉膛、自然循环、全悬吊结构、全钢架∏型布置。炉膛采用膜式水冷壁、锅炉中部是并列的两只方型水冷分离器，分离器截面5 425 mm×5 425 mm，分离器入口处由炉膛后墙一部分管子向后弯制形成加速段，分离器两侧墙和中间隔墙与后墙均为d51×5的膜式水冷壁管，整个分离器由膜式壁组成，结构简单紧凑，和锅炉炉膛融成一体。尾部竖井烟道布置两级四组对流过热器、过热器下方布置两组省煤器及一、二次风各两组空气预热器。

西山热电三台锅炉燃烧西山官地、西铭的原煤+煤矸石，自2005年相继投入生产运行以来，存在锅炉飞灰含碳量一直居高不下的问题。从灰库中取得的灰样可燃物最高可达到40% ～50%，甚至在电除尘的灰斗中发生过积灰二次燃烧结焦的事故，严重影响了电厂的安全运行和经济效益。为了降低飞灰含碳量，提高锅炉效率，在#2炉增加了飞灰回燃系统，#3炉进行了返料器的改造，降低了飞灰含碳量，提高了锅炉效率，取得了显著的经济效益。

1 飞灰含碳量偏高原因分析

1)返料器结构原因。循环流化床的方形水冷分离器虽然有着结构紧凑、节约钢材、水冷不易结焦的特点，但与目前流化床机组常用的圆形分离器相比，其分离效果明显较低。旋风分离器的分离效率可达99%以上，而方形水冷分离器的效率却只有90%，使细的碳颗粒不能分离下来，被烟气携带而走，导致锅炉的灰循环倍率低、飞灰可燃物含量高。

式中：

an—飞灰循环倍率;

ηf—分离器效率，%;

af—飞灰份额。

可知，在循环流化床锅炉处于最佳燃烧工况、飞灰份额相同的情况下，较低的分离效率将造成较低的锅炉循环倍率。较低的锅炉循环倍率造成了较低的锅炉燃烧效率，影响了碳的燃尽程度。

3)入炉煤粒度分布偏离设计值太大。入厂煤不稳定，配煤有时采用原煤+矸石组合，有时采用中煤+矸石组合。造成入炉煤大颗粒多，煤粉多，中间颗粒少。对流化床锅炉来说煤颗粒的粒度太粗，造成炉膛底部沉积，加大了底灰排放。通过现场对入炉煤粒度筛分试验的结果可看出，燃煤粒度分布呈细颗粒多，大颗粒多，中间颗粒少分布;大颗粒多再加上掺烧矸石，炉膛排渣造成排渣热损失大;煤颗粒粒度太细，分离器难以捕捉，会被烟气携带而走，导致飞灰可燃物量高，不利于燃尽。入炉煤粒度分布见图1。

图1 入炉煤粒度分布图

2 采取的对策

根据化验三台锅炉飞灰的可燃物可以发现，综合飞灰可燃物在14% ～25%左右，三、四电场飞灰可燃物可达到45%以上。西山热电厂锅炉飞灰含碳量见表1。

表1 西山热电厂锅炉飞灰含碳量

为了降低飞灰的含碳量，提高锅炉热效率，为#2锅炉增加了三、四电场的飞灰回燃系统。把三、四电厂的灰通过气力输灰系统从二次风管内送回炉膛循环燃烧，加大了循环灰量，改善了飞灰燃尽效果，降低了煤耗，一小时可节约燃煤0.5 t左右。

飞灰含碳量高最根本的原因是方形水冷分离器分离效率低，难以将细小颗粒捕捉到。如果想把方形水冷分离器改造为圆形的旋风分离器，难度很大，费用太高。因此，西山热电采取了分离器内部耐磨耐火浇筑料改造的办法，将分离器内四个角的耐磨耐火浇筑料加厚，使分离器形成一个圆形。因为增加了吨浇注料，因此，后墙顶部水冷壁集箱及返料器顶部水冷壁集箱都相应增加了吊杆。

方形分离器改造示意图见图2。

图2 方形分离器改造示意图

由图2可知，在标高25.647 m至36.388 m的区域内的三个角，增加了将近90 t的耐磨耐火浇注料，使分离器上部形成一个圆形。

经过局部烘炉后，投入运行。经过一段时间的运行检验，虽然耐磨耐火浇注料减小了返料器受热面的吸热量，但是对于锅炉带负荷能力未造成明显影响。重要的是，锅炉峰飞灰含碳量明显降低，飞灰含碳量可降至10%以下。分离器改造后，提高了分离器的分离效率，提高了锅炉的热经济性，取得了良好的经济效益。

3 结论

方形水冷分离器循环流化床锅炉，有着结构紧凑、用钢量少的特点，因其降低了返料温度而不易在返料器中结焦等优点。但是方形分离器的较低的分离效率，也造成了飞灰含碳量高的弊端。

通过对方形水冷分离器内耐火耐磨浇注料结构的改造和增加飞灰回燃系统，可有效的降低飞灰含碳量，提高锅炉的热经济性，为类似的方形水冷分离器循环流化床锅炉提供了改造的方向。

［1］ 朱国桢，徐 洋.循环流化床锅炉设计与计算［M］.北京：清华大学出版社，2004：16－18.

Cause Analysis and Countermeasures on Higher Carbon Content of Fly－ash of 240 t/h CFB Boiler

Luan Zhi－yong

Introduces the characteristics of 240 t/h circulating fluidized bed(CFB)boiler which adopt the square water－cooled separator，according to the situation of higher carbon content of fly－ash in the operation of boiler，analyzes boiler structure，particle size distribution of fired coal and separation efficiency of the square watercooled separator，and takes the corresponding solution，improves the boiler efficiency and obtains remarkable economic benefits.

Circulating fluidized bed boiler;Square separator;Carbon content of fly－ash

TD612

A

1672－0652(2011)10－0006－02

2011－10－09

栾志勇(1981—)，男，山西太原人，2003年毕业于中国矿业大学，工程师，主要从事电厂锅炉燃烧、热力系统技术管理工作(E －mail)13754843566@139.com