循环流化床锅炉掺烧气化炉细渣分析

李永刚（内蒙古博源工程有限责任公司，内蒙古　鄂尔多斯　　017000）

循环流化床锅炉掺烧气化炉细渣分析

李永刚
（内蒙古博源工程有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯017000）

摘要：循环流化床锅炉是一种新型燃烧方式的装置，几乎可以采用任何燃料进行能量转换。它具有高效、低污染、成本低的特点，燃料产生的废弃物较少，对环境污染较小，而且减少了不必要的浪费。正因为循环流化床锅炉有着如此多的优点，使得其得到大范围的应用。本文结合内蒙古博大实地化学有限公司实例进行分析，对3×180t/h循环流化床锅炉掺烧气化炉细渣燃烧状况进行分析，并对出现的问题给予相应解决措施。本文给出的掺烧气化炉细渣热量核算以及相关理论，可供同行参考。

关键词：循环流化床锅炉；掺烧；气化炉细渣

1　概述

内蒙古博大实地化学有限公司气化炉采用多元料浆气化技术，产气化炉粗渣16.67t/h，气化炉细渣8.33t/h。气化炉粗渣根据博大实地化学有限公司2015年3月残碳检测，其残碳平均值为11.64%，含碳量较低，可送至水泥厂用于水泥生产。气化炉细渣根据博大实地化学有限公司2015年3月残碳检测，其残碳平均值为22.96%，含碳量较高，如送至水泥厂生产水泥，会降低混凝土的强度和耐久性，故气化炉细渣不可以直接用于水泥生产。由于其有较高的含碳量，可以和锅炉燃料煤混合后送至循环流化床锅炉内燃烧，燃烧后的锅炉灰渣则可以送至水泥厂生产水泥。但由于气化炉细渣的一些固有特性，掺烧气化炉细渣将会对锅炉的正常运行产生诸多不利影响。

2　气化炉细渣的掺烧

2.1掺烧气化炉细渣节能对比

博大实地化学有限公司含碳量为19～25%气化炉细渣的湿基低位发热量为300～400kcal/kg左右。博大实地现在锅炉燃料煤的收到基地位发热量为4400～4900kcal/kg，将气化炉细渣和燃料煤按1.5∶8.5的比例掺烧，掺烧后的混合燃料低位发热量平均为4012kcal/kg。博大实地目前3台180t/h的循环流化床锅炉平均产蒸汽量为376.7t/h，则混合燃料消耗量经计算为：60.21t/h，其中燃料煤消耗量为：51.18t/h。在不掺烧气化炉细渣时，3台180t/h循环流化床锅炉产376.7t/h蒸汽时的燃料煤消耗量经计算为：51.95t/h，则掺烧气化炉细渣后可节约燃料煤0.77t/h，年节约燃料煤6160t。只要锅炉燃烧时各项指标正常，气化炉细渣的掺烧比例可以逐步增加。

2.2掺烧气化炉细渣热量核算

博大实地产气化炉细渣8.33t/h，含水率50%，如掺入循环流化床中燃烧，气化炉细渣中50%的水份进入锅炉炉膛内要吸热气化成水蒸气，锅炉的排烟温度为130℃，则这部分水蒸气将已130℃的温度离开锅炉，从进入炉膛至排出锅炉需吸收热量为10.98GJ/h。剩余50%的干气化炉细渣，按80%参与了锅炉燃烧（20%随烟气排出了锅炉），其发热量为1750kcal/kg，则进入锅炉炉膛内产生的热量为24.37GJ/h。

根据以上比较，8.33t/h含水50%的气化炉细渣进入锅炉炉膛能为锅炉提供热量13.39GJ/h。按目前3台锅炉运行情况，每小时平均产蒸汽376.7t，需消耗发热量为4650kcal/kg的煤51.95t/h，吸收来自燃料的热量为969.36GJ/h，所以掺烧的气化炉细渣为锅炉燃烧提供的热量占燃料提供总热量的1.38%。

3　气化炉细渣掺烧对锅炉运行的影响

3.1气化炉细渣含水量高对锅炉运行的影响

由于气化炉细渣含水分较高，可达到50%～60%，其进入炉膛后由于水分气化需要吸热，会使锅炉的热效率降低，还可能发生使锅炉熄火的重大事故；再有过高的水分会引起锅炉给煤系统的堵塞，影响锅炉正常运行。气化炉细渣进入锅炉燃烧后，由于其含水率较高，将导致锅炉烟气含水增加，排烟量及排烟温度升高，换热面积灰加重，影响换热效率。

3.2掺烧气化炉细渣会增加系统飞灰量

气化炉细渣掺烧后，由于其灰分很高，且粒度非常小，部分未来得及燃烧就直接被吸入尾部烟道，所以进入尾部烟道的飞灰量将增加，现有输灰系统可能会满足不了工况需求。

3.3飞灰含碳量高、省煤器磨损严重

燃用烟煤的循环流化床锅炉其飞灰含碳量为5%左右，掺烧15%的气化炉细渣后，飞灰中的含碳量可达到10%～12%。分析原因，系气化炉细渣的颗粒燃烧困难，且粒度极小，部分在炉膛中没有燃尽的碳粒飞到锅炉尾部，造成飞灰含碳量高。循环流化床锅炉省煤器处烟温为600℃左右。在这样较低的温度下，碳粒的硬度较高。由于飞灰中含碳量高，所以对省煤器冲刷严重。又因为省煤器通常采用错列、密排的Φ32碳钢管结构，再加上烟气转弯时造成的灰粒不均匀分布，使省煤器的局部磨损更进一步加剧。

4　气化炉细渣掺烧问题的处理措施

4.1解决气化炉细渣含水量高的问题

气化炉细渣含水量高对锅炉运行的影响是严重性的，这一问题必须得到解决。针对气化炉细渣含水量高对锅炉稳定运行的影响，可以先将气化炉细渣放置在储煤场上进行晾晒，使其水分大量蒸发后，再掺到燃料煤中运输至锅炉原煤仓内。

4.2解决飞灰量增加的问题

关于飞灰量的增加的问题，需对热电站的输灰系统进行扩能改造，增大单位时间内飞灰的流量，采用相关措施加快飞灰的运行速度，使飞灰能尽快排除，以缓解输灰压力；或是选用高热值低灰分燃料煤，这样从源头上限制了飞灰的产生量，进而减少排灰量，输灰系统不必做任何改进，即可正常运行。

4.3解决飞灰含碳量高、省煤器磨损严重的问题

要解决解决飞灰含碳量高、省煤器磨损严重的问题，可增加炉膛高度，延长碳粒的燃烧时间，使其充分燃尽，使飞灰中含碳量大幅度降低，将后燃提前到炉膛内燃烧，从而减少循环灰中的含碳量。炉膛高度的增加还使护膛内的灰循环加强，使飞灰量大为减少，这就降低了对省煤器的冲刷磨损。

结语

气化炉细渣由于其含碳量较高，可以和燃料煤混合后送入循环流化床锅炉内燃烧，既能通过再燃烧降低其含碳量，便于综合利用，又能减少一部分燃料煤消耗量，取得一定的经济效益。但是掺烧操作必须得法，并对锅炉系统进行一定的改造，才能使循环流化床锅炉系统稳定运行。

参考文献

[1]岑可法，倪明江，骆仲泱．循环流化床锅炉理论设计与运行[M]．北京：中国电力出版社，1998．

[2]白成春．循环流化床锅炉燃烧过程控制研究[J]．陕西电力，2007，35（05）：24-27．

中图分类号：TQ536

文献标识码：A