浅谈如何降低煤粉炉的飞灰掺碳量

黄银柳 刘涛 周文正 张现鹏

摘  要：飞灰再燃技术应用于低倍率循环、中低温分离的CFB锅炉上，在燃用高热值的无烟煤时，能够解决飞灰可燃物高的问题，具有明显的经济价值。飞灰再燃技术可用于飞灰可燃物高、燃煤热值过高的CFB锅炉，会有较好的效果。本文就如何降低煤粉炉的飞灰掺碳量进行研究。

CFB锅炉属低温强化燃烧，密相区蓄热量大，入炉煤量一般只占床料的5%左右，燃烧时间充足，床内粒煤能够得到完全燃烧，即便是燃用挥发分低的无烟煤、石煤等，炉渣可燃物也不高，一般都能控制在2%以内。但燃煤被一次风夹带和扬析出的细颗粒在稀相区内的燃烧环境（炉膛温度及燃煤粒度）都不及煤粉炉优越，飞灰可燃物含量容易偏高。因此，CFB锅炉在设计上，用户选用煤种时应采取有效措施来弥补这方面缺陷。

1 原因分析

1.1CFB锅炉结构方面的影响

锅炉结构形式不同，其飞灰可燃物损失、电耗、磨损都存在差别。炉膛高度、炉膛横截面积、烟气流速、分离器结构、分离器效率、循环倍率、一次风速和一次风量、二次风和三次风配比、稀相区温度、入炉煤质和粒度，这些都是直接影响CFB锅炉飞灰可燃物偏高的因素。

1.2 CFBB燃料量控制系统构成

锅炉燃烧控制系统的任务是提供合理的燃烧量来满足锅炉蒸汽负荷的变化，保证锅炉的安全、经济运行。CFBB燃烧控制系统包括燃料量、送风量、吸风量三个变量，是一个多参数、多变量的控制系统，可由3个相对独立的单变量系统来实现。即主蒸汽压力控制、送风量控制、炉膛负压控制，这些控制系统各完成独立功能，同时又相互嵌入，实现燃烧最佳经济控制。并具备优点为：（1）系统燃烧率调整按目标负荷值及给煤机投运的数量值去调整给煤机的变频转速和高炉煤气量来实现;（2）给煤机变频转速信号作为煤量代表信号，该信号与风量、燃烧率等关联信号一起建立起锅炉的风/煤比函数和燃料—空气限制函数;（3）在自动方式时，每一层燃料风门挡板的开度应是该层给煤机转速信号的函数;（4）为加快给煤机根据燃料的不同发热量进行校正;（6）总燃料量与锅炉指令比较，综合成一个总燃料指令;（7）CFBB指令按送入锅炉的总的燃料量（包括所有辅助燃料）来限制风量，燃料指令应根据运行的给煤机数量进行修改以保证风量不低于燃料量[1]。根据上述负荷要求，对于负荷控制的实现，最终是通过改变燃料量来完成的。而燃料量的改变又必然将影响到各台锅炉各自的过热器出口压力，必将会导致炉床温度及炉膛出口温度的改变，故而控制系统必须考虑各参数的相互影响。

2采用飞灰再燃技术降低飞灰可燃物损失

飞灰再燃技术是将CFB锅炉燃烧后的飞灰，经尾部除尘器收集，储存在灰仓中（电除尘可利用单仓泵），通过一套气力输灰系统，将其返回炉膛再次燃烧，达到飞灰燃尽的目的。该项技术在国外的一些CFB锅炉中已开始应用，但在国内还很少采用。本文以引进LLB技术的CFB锅炉为例，采用一套简单、稳定、经济的飞灰再燃系统，来降低燃用无烟煤时的飞灰可燃物损失，创造一定的经济价值[2]。

2.1 原理分析

采用飞灰再燃的关键是增大循环倍率，同时也改变了密相区与稀相区的燃烧份额。对于低倍率的LLB技术的CFB锅炉（设计循环倍率为10），适当增加循环倍率，燃料颗粒循环次数增加，停留时间延长，会提高燃烧效率，降低飞灰可燃物损失。具體方法是将电除尘一电场（收集飞灰量，占总灰量的85%以上，且飞灰可燃物高达18%左右）除尘灰，通过一套LFB高效低耗料封泵系统，连续稳定地返送回炉膛密相区，达到飞灰的再燃烧的目的，能够大幅降低除尘灰的可燃物损失。连续可调，配有功率为15kW的罗茨风机，采用<108mm的输灰管路，输送距离小于30m，输送高度小于7m，流程工艺见图1。

LFB高效低耗料封泵系统的优点是运行安全可靠，能使除尘灰连续、均匀、稳定地输送，调整喷射器喷嘴的位移，可调节输送灰量的大小。整套系统简单可靠、操作方便、投资小。锅炉高负荷运行中，即可将飞灰再燃系统投入，保证该系统在稳定工况下运行，正常的床温波动仍靠原循环灰系统调节。随着锅炉负荷的增大，飞灰再燃回灰量也随之增大[3]。

2.2改造后的经济价值

采用飞灰再燃技术改造后，可以有效地降低飞灰可燃物损失。经验表明：飞灰经过炉内循环一次的燃烧率可达60%，国外的CFB锅炉应用飞明循环倍率小于15范围内，增大循环倍率对燃烧效率的提高是有较明显作用。当然，过高地增加循环倍率，如R>20后，对燃烧效率的提高作用已不明显，相反还会增加风机的电耗和磨损。

2.3飞灰再燃技术改造方案

引进LLB技术的CFB锅炉可采用飞灰再燃技术改造，来解决飞灰可燃物含量高的灰再燃技术，飞灰可燃物损失一般可降低50%以上。因此，LLB技术的CFB锅炉采用飞灰再燃技术改造后，飞灰可燃物损失按降低50%计算，从改造前飞灰可燃物损失为18%，改造后可降低到9%以下，这样，锅炉机械不完全燃烧损失大为降低。

3结语

飞灰再燃技术应用于低倍率循环、中低温分离的CFB锅炉上，在燃用高热值的无烟煤时，能够解决飞灰可燃物高的问题，具有明显的经济价值。飞灰再燃技术可用于飞灰可燃物高、燃煤热值过高的CFB锅炉，会有较好的效果。控制系统产生的经济效益主要体现提高循环流化床锅炉的热效率，降低煤耗和电耗，提升CFBB自控投运率和控制效果，获取可观的经济效益。

参考文献

[1]  吕俊复，佟博恒，董建勋，吴玉新，庞开宇.循环流化床内煤矸石一维燃烧模型[J].煤炭学报，2016，41（10）：2418-2425.

[2]  麻红波，余瑞锋，倪艳红，张彬.基于GSA-LSSVM的循环流化床锅炉飞灰含碳量预测[J].锅炉技术，2016，47（02）：53-56+72.

[3]  李永华，黄治坤.循环流化床锅炉降低飞灰含碳量研究[J].锅炉技术，2012，43（03）：24-27.