循环流化床锅炉降低飞灰含碳量专题研究

循环流化床锅炉循环流化床锅炉降低飞灰含碳量专题研究降低飞灰含碳量专题研究蔡新春山西国际能源集团是以电力为主业的山西省属重点企山西国际能源集团是以电力为主业的山西省属重点企业，——格盟国际是其合资企业。山西国际能源有国内第一座环保型资源综合燃用矸石发西国际能源有国内第座环保资源综合燃用矸石发电厂山西天石电力有限公司2*25MW，国内首台投产发电的国产300MW循环流化床煤矸石发电机组山西平朔煤矸石发电有限公司，已经投运的2*300MWCFB宏光电厂及昱光电厂，正参股公司，已经投运的宏光电厂及昱光电厂，正参股运行的右玉2*300MWCFB机组，正在调试中的2*350MW超临界CFB河坡电厂，正在筹建的2*350MW超临界CFB机组有山阴二期、启光电厂和崇光电厂。启光电厂和崇光电厂。目前裕光2*1000MW、2*660MW长治高河潞光、2*660MW赵庄金光超超临界机组正在筹建中。山西国际能源集团是山西省煤矸石发电行业技术中心（经山西国际能源集团是山西省煤矸石发电行业技术中心（经信委）和山西省循环流化床机组清洁发电工程研究中心（发改委）。在电力建设和运营方面具有人员少、效益高、管理先进的在电力建设和运营方面具有人员少、效益高、管理先进的优势，是全内最大的CFB机组发电运营商之一。0.飞灰含碳量高问题根据燃烧理论和实际经验，在流化根据燃烧理论和实际经验，在流化床燃烧室中要获得理想的燃烧效果必须遵循强烈的扰动高的温度和长的须遵循强烈的扰动、高的温度和长的停留时间。对于循环流化床锅炉飞灰停留时间。对于循环流化床锅炉飞灰含碳量的大小，主要由锅炉的设计特性燃煤特性给煤粒度及级配分布性、燃煤特性、给煤粒度及级配分布特性和运行参数决定。0飞灰含碳量高问题0.飞灰含碳量高问题•炉膛高度和炉膛截面积影响（停炉时间）布风板面积（次凤率）•布风板面积（一次凤率）•床料温度（床温）•分离器分离效率的影响•分离器分离效率的影响•二次风的影响*二次风速不均匀二次风速不均匀*二次风口的数量及二次风口之间的距离*二次风口离布风板的高度次风离布风板的高度•给煤粒度•煤质种类1.炉膛高度和炉膛截面积的影响•在烟气量一定时对于分离器不能捕•在烟气量一定时，对于分离器不能捕集的细颗粒在炉内的停留时间与炉膛高度和截面积有关。本质上就是分离器捕捉不到一次通过炉膛的细煤颗粒器捕捉不到次通过炉膛的细煤颗粒在炉内的停留（或燃烧）时间，对飞灰含碳量的影响很大。1.炉膛高度和炉膛的截面积（停炉时间）•国内几个220～240t/hCFB锅炉的炉膛高度和•国内几个220～240t/hCFB锅炉的炉膛高度和炉膛的截面积，及运行中的飞灰含碳量情况，炉膛截面积和炉膛高度对飞灰含碳量的大小炉膛截面积和炉膛高度对飞灰含碳量的大小影响很大，从细煤颗粒在炉内的停留时间看，若大于9秒钟就可保证较小的飞灰含碳量。1炉膛高度和炉膛的截面积（停炉时间）1.炉膛高度和炉膛的截面积（停炉时间）2012141618量（%）681012飞灰含碳量024飞67891011炉内停留时间（s）图1飞灰在炉内停留时间与含碳量关系2.布风板的截面积（一次风率）•布风板面积越大，一次风越多，二次风就越少，床温降低，同样条件下飞灰含碳量升高，一次风率越高，同时NOx生成也就越多。就越多•在同一装机容量，三大锅炉厂膛截面积和布风板面积的尺寸，以前设计时各有不同并且有一定差距；目前新的350MW超临界炉型面积趋于一致界炉型面积趋于致。3分离器分离效率对飞灰含碳量的影响3.分离器分离效率对飞灰含碳量的影响影响分离器分离效率的关键因素有：入口截面积、中心筒出口截面积、中心筒插入深度、分离器的直径、中心筒出截面积、中心筒插入深度、分离器的直径、分离器的入口形式等。*分离器入口速度的影响分离器中筒出速度的影响*分离器中心筒出口速度的影响4床料温度的影响4.床料温度的影响•通常认为CBF锅炉运行床温根据煤种的不同而有所区别般在850950℃对于难燃的贫煤和无区别，一般在850～950℃，对于难燃的贫煤和无烟煤取上限，但要根据煤种的结焦特性，应防止密相区床料结渣。另外，同时要考虑到最佳脱硫密相区床料结渣。另外，同时要考虑到最佳脱硫效果以及较低的NOx气体生成，运行床温应控制在870℃左右。高•提高运行床温可有效地降低飞灰含碳量，图2和图3分别是在80t/h锅炉上的试验结果。从实际测试结果可见随着运行床温的升高飞灰含碳量明结果可见，随着运行床温的升高，飞灰含碳量明显下降。5.二次风的影响•二次风速不均匀•二次风速不均匀•二次风口的数量(二次风口之间的距离)•二次风口离布风板的高度二次风的穿透性氧量场分布不均问题——二次风的穿透性，氧量场分布不均问题，二次风进入的时间5.二次风的影响•目前为了降低NOx浓度，均采用分级燃烧降低NOx的生成。•在炉膛高度方向上加大了二次风的分级燃烧力度，提高炉膛下二次风口距离部分板的高度，下部炉膛的还原性气氛提高同时下二次风的穿透性增加燃烧的充分性提高提高，同时下二次风的穿透性增加，燃烧的充分性提高。•各层二次风的标高距布风板距离及数量是关键数据：已投运的循环流化床锅炉下二次风口距离布风板的高度般运的循环流化床锅炉，下二次风口距离布风板的高度一般在500—2000mm，并且相差很大；目前三大制造厂在设计时，下二次风距离布风板的高度都相对提高了，均在时，下二次风距离布风板的高度都相对提高了，均在2000mm左右。上二次风口距布风板均在5000mm左右。6给煤粒度的影响6.给煤粒度的影响•适当的燃料粒径和级配是循环流化床锅炉正常运行的关键和保证入炉煤中的细颗正常运行的关键和保证，入炉煤中的细颗粒偏多，会造成飞灰含碳量的偏高。•循环流化床锅炉飞灰中的颗粒主要来源有•循环流化床锅炉飞灰中的颗粒主要来源有：一部分为燃煤颗粒燃烧过程的破碎和磨损形成的它与煤种的挥发份和灰份的含量形成的，它与煤种的挥发份和灰份的含量有关，是煤种的特性决定的，另一部分是给煤中细颗粒带入锅炉的，与原煤的破碎给煤中细颗粒带入锅炉的，与原煤的破碎设备有关。6造成给煤粒度过粗过细的原因6.造成给煤粒度过粗过细的原因•造成入炉煤颗粒过细的原因：*没有筛分装置，或筛分效率较差*来煤全部经过破碎机*选择了破碎率很高的环锤式破碎机燃用煤种热值较高*燃用煤种热值较高*燃用煤种挥发分较高•造成入炉煤粗颗粒偏多的原因：造成入炉煤粗颗粒偏多的原因：*选择了破碎率很低的齿辊式破碎系统*燃用煤种热值较低、煤矸石较多*燃用煤种挥发分较低*煤矸石没有采取独立破碎7.破碎设备•现用于循环流化床锅炉燃料制备的破碎机•现用于循环流化床锅炉燃料制备的破碎机主要有以下几种:环锤破碎机、可逆锤式破碎机齿辊破碎机筛分布料体破碎机碎机、齿辊破碎机、筛分布料一体破碎机。7破碎设备7.破碎设备1、环锤破碎机环锤式破碎机破碎筛板为孔或条孔型，物料进入破碎仓破碎时，筛板孔容易被物料堵塞，内部成板块大量集成转子受主电机的高速运内部成板块、大量集成，转子受主电机的高速运转，转子上的锤头起到破碎、输送两大功能，直接与物料板结进行摩擦，加快环锤的磨损，破碎间隙增大，造成大粒度的增多。内部也无法排放有效粒度，过破碎严重，造成破碎机堵塞，卡死，最后被迫停机进行清理检修困难工作部件因最后被迫停机进行清理。检修困难，工作部件因磨损大更换频率高，运行费用高,工作量大。7.破碎设备7.破碎设备.破碎设备2、可逆锤破碎机（又称：锤头式破碎机）锤头式破碎机锤头是采用是长方型锤锤头式破碎机锤头是采用是长方型锤头，破碎面在两直角上，角的磨损是相当快物料在破碎腔内为全进全出对符合快，物料在破碎腔内为全进全出，对符合粒度要求的物料也进行了破碎，造成物料的过粉碎同时过细的物料也加剧了锤头的过粉碎。同时过细的物料也加剧了锤头和破碎板的磨损。造成检修困难，工作部件因磨损大更换频率高，运行费用高、工件因磨损大更换频率高，运行费用高、工作量大。7破碎设备7.破碎设备7.破碎设备7.破碎设备3、齿辊式破碎机齿辊式破碎机内部齿板磨损相当快，一但齿被齿辊式破碎机内部齿板磨损相当快，但齿被磨损摩擦减小，煤泥，高水份料流动性小，造成两齿辊打滑,进料口堵塞。煤矸石进入破碎，矸石硬度使两齿辊同时退让物料全进全出在破碎硬度使两齿辊同时退让，物料全进全出，在破碎煤矸石时破碎齿磨损严重，无法保证粒度。齿板使用寿命短，而且装拆相当困难，费工费时，工使用寿命短，而且装拆相当困难，费工费时，工作量大，运行维护费用高。齿辊式破碎机两齿辊上的齿高在10mm内、而采用挤压功能，煤矸石，煤泥高水份等物料的破碎对齿高10范围煤泥，高水份等物料的破碎，对齿高10mm范围7破碎设备7.破碎设备破碎设备7.破碎设备4筛分布料一体破碎机4、筛分布料体破碎机筛分布料一体破碎机将物料有效粒度进行预先分筛同时进行布料除铁使进行预先分筛，同时进行布料，除铁，使转子均匀受料破碎，确保偏位磨损，破碎机内部独特设计多级破碎多级分筛机内部独特设计、多级破碎，多级分筛，物料在内部成松散破碎运动，减少环锤磨损和过破碎现象确保破碎粒度运行无损和过破碎现象，确保破碎粒度，运行无堵塞。7破碎设备7.破碎设备