锅炉飞灰再循环节能技术应用案例探讨

袁振 赵光年 李海 江修林

摘要：循环流化床锅炉在运行时，如果入炉煤种与设计煤种存在差异，特别是入炉煤种热值、挥发份等差异过大时，易造成飞灰中含碳量高，锅炉效率低下，带负荷不足。通过实施锅炉飞灰再循环节能技术改造项目，可以有效提高炉膛内飞灰浓度，提高飞灰传热系数，从而提高锅炉效率。

关键词：循环流化床锅炉;飞灰再循环;含碳量;锅炉效率

1、 前言

上世纪五十年代末，中科院最早开始研究循环流化床技术，到八十年代国内逐步形成循环流化床技术研究的高峰期，如何实现循环流化床锅炉运行清洁高效、大幅降低成本成为当时研究的关键技术。经过国内外科研工作者的共同努力，循环流化床锅炉终于在八十年代初真正开始应用于工业生产，由于循环流化床锅炉具有使用燃料范围广、燃烧效率高、负荷调节范围宽、燃烧过程中直接脱硫、NOX排放浓度低，灰渣易于综合利用等特点，因此在国内外得到了迅速推广。循环流化床锅炉相比其他炉型的锅炉是有很多优点，但是循环流化床锅炉燃烧机理复杂，且循环流化床锅炉技术不断朝着大型化和高参数方向发展，其复杂的过程特性、运行安全特性和经济特性均需提高或强化[1]，国内外研究者在此方面也做了大量的研究工作。

根据理论分析，煤的性质直接影响着飞灰含碳量的高低。如果以干燥无灰基挥发份与发热量的比值作为煤质的一个指标，即定义煤指数I为单位热值中挥发份的质量[2]：I=Vdaf/Qar.net式中：I—煤指数，g/MJ; Vdaf—煤的挥发份，g; Qar.net—煤的发热量，MJ。根据以上理论分析，循环流化床锅炉在实际运行过程中，由于设计入炉煤种与实际入炉煤种总是存在差异，如果入炉煤是低热值、高灰分燃料时，那么飞灰中含碳量就会升高且易造成锅炉效率有所降低，这是循环流化床锅炉飞灰含碳量高的根本原因，除此以外，入炉煤粒径、燃烧温度、入炉风量等因素也是造成飞灰含碳量高的原因。

循环流化床锅炉飞灰含碳量高会造成燃料使用效率降低，锅炉效率下降，生产成本升高，飞灰再循环技术可以有效延长灰粒燃烧时间，提高炉膛内部飞灰颗粒浓度，强化对流和辐射换热效果，对于飞灰含碳量高的循环流化床锅炉来说是一种有效的解决方案。

2、 改造前现状分析

山东海化集团热电公司6#循环流化床锅炉设计负荷220t/h，根据锅炉运行数据统计，改造前锅炉平均负荷145t/h，只有设计负荷的66.4%，锅炉效率相对比较低。经过公司技术人员分析对比，结合6#循环流化床锅炉设计特点，由于燃烧目前煤种与设计入炉煤种差异较大，导致锅炉飞灰含碳量高，而且炉膛内循环灰量少，炉膛温度偏低，造成锅炉效率低。

3、改造方案确定及实施

根据6#循环流化床锅炉的运行现状和现场布置情况，通过论证可以采用飞灰再循环技术来提高6#循环流化床锅炉的运行负荷。该技术是把锅炉除尘器分离下来的细灰有选择性的再输送至炉膛内部，根据锅炉压差来控制炉膛内飞灰的合理浓度，提高炉膛内飞灰的传热系数，以达到提高锅炉热效率的目的。

锅炉飞灰再循环节能装置示意图如下：

具体改造方案：在6#循环流化床锅炉安装两组输灰系统。两组输灰系统分别从1#、2#、3#布袋除尘器灰斗下部收口处接出DN200管道并分別设置安装一个DN200阀门控制下灰，煤灰经1#、2#电动变频供料器，进入气固混合加速室，由压缩空气通过DN100无缝钢管输送到锅炉下二次风口处进入炉膛内。

按照确定的改造方案，6#循环流化床锅炉飞灰再循环节能改造项目于2015年8月29日正式开工，2015年9月20日完成机械完工验收并正式投入运行。

4、实施效果及经济效益分析

4.1 锅炉负荷变化

6#循环流化床锅炉飞灰再循环节能改造项目建成投运后，锅炉负荷由145t/h提高到182/h。

4.2项目经济效益分析

（1）分析采用的基础数据如下表所示

（2）计算公式：根据经验公式Q=4.19×81×C%÷4.2进行计算[3]（3）收益部分：每1kg灰中3%碳的热值为：Q=4.19×81×3÷4.2=242.4kCal/kg，则每小时5t灰可再利用的发热量为：5000kg×242.4kCal/kg=1212000kCal。相当于节标煤0.17t/h，按6#循环流化床锅炉年有效运行时数5040 小时计算，年可节标煤856.8t，标煤单价按850元/吨计算，可节约燃煤成本72.8 万元。（4）运行成本，新增罗茨风机及供料器全年耗电量为：（22+0.75）kw×2×5040h=22.9万kwh

。折合运行成本费用：0.47 元/kwh×22.9万kwh=10.8万元;

（5）新增维护检修费用按项目投资总额的3%计2.0 万元;（6）折旧费6.5万元。

（7）总体经济效益核算72.8-10.8-2.0-6.5=53.5万元。通过计算，6#循环流化床锅炉应用飞灰复燃技术改造后，一年产生的经济效益为53.5万元。

参考文献

[1] 李建峰，郝继红，吕俊复，等，中国循环流化床锅炉机组运行现状分析[J].锅炉技术，2010，41（2）：33-38.

[2]吕俊复，张守玉，刘青，张建胜，杨海瑞，岳光溪，等，循环流化床锅炉的飞灰含碳量问题[J].动力工程，2004，02：171-172.

[3]柴滨林，蒋联群，飞灰再循环燃烧系统在燃用无烟煤循环流化床锅炉的应用.

应用能源技术，2011，08：28-30.

作者简介：赵光年（1968-），高级工程师，工学学士，从事装置技术改造项目管理工作。