循环流化床锅炉飞灰回燃技术应用及分析

循环流化床锅炉飞灰回燃技术应用及分析
摘要：随着经济发展，循环流化床锅炉技术应用也在逐渐增多，但其在生产的
过程中会产生较多的飞灰，造成锅炉本身的生产稳定性较差，此外，飞灰中含有
的碳量较多，造成能源的过渡浪费。

本文中笔者通过对锅炉周围环境的实际调查，结合飞灰回燃技术来提高锅炉的整体运行效果。

通过飞灰回燃技术改造，其能够
有效提高锅炉的生产效率和稳定性，同时对锅炉内的空间进行调整。

此外，通过
该技术的应用还能更好的控制生产过程中的烟气指标，降低生产过程中的环境污染。

关键词：循环流化床锅炉；改造；飞灰
我国的煤冶炼行业，其早期的发展由于经验不足，造成大量的资源浪费，飞
灰含碳量居高不下，尽管如此，这对我国的整体经济发展仍有较大的影响。

为了
更好的促进我国经济的持续稳定发展，降低冶炼过程中的飞灰碳含量，从而保护
我国的环境健康，对锅炉进行改造工作迫在眉睫。

1 锅炉飞灰碳含量较高的原因分析
1.1锅炉设计煤种和实际燃烧煤种之间存在着较大的差异
据有关数据调查可发现，对于我国早期的锅炉燃烧生产，其设计工作中的煤
炭中各元素种类的含量和实际含量间存在着较大的差异性。

此外，通过数据对比
还发现，在锅炉生产的过程中，其发热量较高，但挥发性较低，表明在生产中，
煤炭燃烧产生的热量远高于实际的需求热量，其燃烧过程不充分，造成的大量的
煤炭资源浪费，从而使得整个生产过程出现能源的浪费现象。

1.2炉膛高度较小
对于循环流化床锅炉，其炉膛的高度设计对整个锅炉生产过程中的燃烧充分
性具有较大的影响，但炉膛的设计越高，其本身的价格也会较高，只有保证两者
间的平衡才能以最佳的设计实现最大的收益。

一般情况下，在生产的过程中，一
次燃烧并不能将其中的细碳颗粒进行充分的燃烧，但通过水循环方法能够实现降
低锅炉高度的基础上提高其燃烧率，这对锅炉生产安全性也具有较大的影响。

对于常见的锅炉设计流化速度，其一般控制在3.5m/s~5m/s，对于其中燃烧
过程中的沸腾段和悬浮段，其高度设计一般为13m，这种设计模式下的细碳颗粒
在锅炉炉膛中的停留时间最多3.7s，但这种设计方法并不能够满足碳充分燃烧的
最低5s停留时间，从而造成飞灰中的碳含量相对较高，造成能源的浪费。

1.3锅炉燃料粒度的影响分析
对于常见的锅炉生产，其往往采用的是细粉颗粒，这种颗粒的燃烧较为充分，但在当前的锅炉中，其采用细粉颗粒燃烧的充分性不足，一方面是由于无烟煤，
这种类型的煤燃烧的时间要远大于烟煤，另一个特点则是煤炭的破碎程度较大，
这就使得煤炭中的细小颗粒较多，造成燃烧过程中需要更多的空气支持。

对于循环流化床锅炉来说，其燃料的粒度是影响其燃烧性能的一个重要参数，颗粒过小或者过大都会对其燃烧性能造成较大的影响。

对于单位质量的燃料来说，其在燃烧的过程中，粒径越小，其表面的燃烧面积越大，这使得碳粒在燃烧过程
中的速度加快，燃烧释放的热量无法持续。

此外，若碳粒粒径过小，其在进入到
锅炉内后会被流化风带出浓相区，甚至一些碳粒来不及燃烧就被吹出炉膛，造成
飞灰中的碳含量增加。

此外，过小的碳粒无法被分离器捕捉，也是造成飞灰中碳
粒含量增加的一个主要原因。

此外，对于循环流化床锅炉来说，其燃料是否能飞
出锅炉还同循环流化床内的风速间具有一定的关系，为了能更好的提高燃料的燃
烧效率，同时降低飞灰中的碳含量，需保证燃料燃烧过程中的一次未燃尽飞灰能
通过有限的几次燃烧完成。

据理论研究，降低煤炭中的细颗粒数量能够有效降低
飞灰中的碳含量，在细颗粒燃烧的过程中，其会产生较多的100μm以下的细颗粒，或生成以下1nm以下的颗粒，这些颗粒的燃尽时间远长于颗粒在锅炉中的停留时间，从而使得整个燃烧过程中的飞灰碳含量增加。

为此，想要降低飞灰中碳含量，同时保证煤炭燃烧过程中的热量能应用在实际生产中，需保持煤粒径处于一个合
理的范围内。

1.4分离器分离效率较低
对于分离器在锅炉燃烧过程中的应用，其捕灰效率对整个循环床的燃烧率和
飞灰中的碳含量具有直接的影响。

分离器的捕灰率越高，则飞灰中的碳含量越低，且煤炭在使用中的燃烧率越高。

在当前的锅炉中，其大部分采用惯性分离器，这
种分离器的效率能达到80%，且其本身携带有分离器。

但由于不同的锅炉其设计
煤种不同，造成煤炭燃烧过程中产生的细小颗粒较多，从而造成分离器本身的效
率受到较大的影响。

对于一般的锅炉生产，其降低飞灰中碳量的方法是通过对锅炉中的循环流化
风和煤炭的颗粒大小进行控制，但这些控制措施不能从根本上解决飞灰中碳含量
较高的因素。

2 循环流化床锅炉飞灰回燃系统改造分析
2.1 改造前提
在对锅炉的结构进行改造前，由于其炉膛的高度和分离器的分离方式等已经
确定，改造的主要方法只能集中在飞灰的再燃烧方面。

对于早期的锅炉改造，其
将炉水膜除尘器更改为电除尘器，这种改造方法使得飞灰回炉燃烧变为可能，在
这一前提下，通过静电除尘器能根据飞灰本身的电阻率对其中的碳含量进行确定，电场中不同位置处的飞灰中的碳含量不同，越靠近底部的碳含量较高，其可通过
回炉技术对其进行二次燃烧，从而提高煤炭的燃烧效率。

此外，通过静电除尘器
得到的飞灰为干灰，其在燃烧的过程中更加容易输送。

据相关调查研究得知，对
于静电除尘器在锅炉燃烧中的应用，其能将碳含量较高的飞灰直接泵入到燃烧室
再次进行燃烧，从而大大提高了煤炭的燃烧率，且这种方法操作较为简单。

2.2 料封泵结构和工作原理分析
对于料封泵是当前一种采用空气动力学原理进行飞灰回炉燃烧的方法，其将
飞灰进行流化，同时混合煤炭实现对飞灰的稀释，一方面提高输送效率，另一方
面还能提高煤炭的燃烧效率。

对于这种输送方法，其最大的特点则是整个输送管
道上没有部件的运转，同时运转过程中的风机功率较低，既能降低费用和磨损，
同时还能减少能源的浪费，设备的投入成本较少，生产过程中的操作较为简便，
且大大降低了生产中的劳动力强度。

在生产中整个锅炉系统处于封闭状态，其产
生的飞灰不会流出到外界环境中，从而降低了对环境的污染。

2.3 系统改造
对于当前的锅炉系统改造，其水膜除尘器已经更改为了静电除尘器，返灰系
统也已采用飞灰复燃技术，但由于飞灰本身的粒径和含碳量不同，不同的锅炉中
的底部飞灰含碳量也会存在着一定的差异性。

在本次研究中采用低压空气作为循
环流化床中的飞灰循环技术，同时通过返灰泵对飞灰进行循环利用，最后通过微
正压稀相输灰技术将整个锅炉中的飞灰返回到炉膛中进行二次燃烧。

其中的飞灰
复燃技术，其采用的是料封泵方法，这种方法在应用过程中一方面能够通过输送
方式中的返灰泵实现最小的设备磨损，同时对于输灰量进行有效的控制，从而保
证飞灰复燃过程中的效率和稳定性。

另外，将飞灰中碳含量较高的部分进行二次
燃烧，同时对于锅炉中的飞灰进行等级区分，从而更好的进行二次复燃，大大提
高了飞灰的燃烧效率。

通过这一改造技术的应用，尽管不能对锅炉燃烧率低的情况进行彻底的改善，但通过返灰系统的应用能够将煤炭燃烧过程中的能源浪费降低5%左右，同时飞
灰的燃烧热也有所下降，大大提高了锅炉的整体燃烧效率。

3 总结
综合上述所说，对于循环流化床锅炉飞灰燃烧技术的应用，其在当前是一种
提高锅炉燃烧率和降低资源浪费的重要方法，通过对锅炉的飞灰燃烧技术等进行
改造，既能节约大量的煤炭资源，同时还能将煤炭燃烧过程中释放的能力最大程
度上应用在生产上，具有非常重要的意义。

参考文献：
[1]刘娟娟.循环流化床锅炉飞灰回燃技术应用及分析[J].煤,2018,27(11):77-78.
[2]常军素.循环流化床锅炉飞灰含碳量高的原因分析及飞灰回燃技术改造[J].河北煤炭,2012(04):47-49.。