循环流化床锅炉飞灰含碳量的分析_章明铁

收稿日期 : 2008 - 09 - 19 作者简介 :章明铁 (1982 - ) ,男 ,景德镇陶瓷学院热能与动力工程专业毕业 ,工学学位 ,现攻读景德镇陶瓷学院热能与动力工程硕士学 位 ,研究方向为动力仿真 。
第 6期
章明铁 ,等 :循环流化床锅炉飞灰含碳量的分析
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CFBB 的飞灰颗粒分布以及各颗粒存在较大偏差 所造成 。
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5 工业试验设计及运行结果
从上面的分析可以看出 ,一、二次风与飞灰含 碳量有着紧密的联系 ,所以通过实际运行工况来研 究风量配比对于飞灰含碳量的影响有现实的意义 。
试验主要涉及两个方面 ,即一 、二次风量的配 比以及上下二次风配比对于飞灰含碳量的影响 。
一 、二次风量的配比试验在 130MW 负荷下 保持总风量 48万 Nm3 / h不变 ,研究一 、二次风量 比在 25. 5: 22. 5、26. 5: 21. 5、27. 5: 20. 5的运行状 况。
2 入炉煤质和煤粒的影响
燃煤煤质的变化对 CFB 锅炉的燃烧及运行 参数控制有重大的影响 ,当煤质发生变化时 ,床温 床压会出现大幅度波动 ,虽然可以通过配风进行 调整 ,但燃烧出现的恶化必然导致飞灰含碳量的 增加 。对单位质量燃料而言 ,粒径减少 ,粒子数增 加 ,碳粒的总表面增加 ,碳粒的燃烧速度增加 ,燃 尽时间缩短 ,但如果细颗粒过多或煤燃烧过程中 生成较多的 50左右的细颗粒 ,其颗粒的燃烬时间 远远长于其燃炉内的停留时间 ,将会导致飞灰含 碳量增加 ,造成固体不完全燃烧热损失 。这一趋 势与煤粒在燃烧过程中的传质 、传热有很大的关 系 。图 1给出了不同粒径飞灰含碳量的分布 [ 2 ] 。
第 6期 2008年 11月
锅 炉 制 造 BO ILER MANUFACTUR ING
文章编号 : CN23 - 1249 (2008) 06 - 0018 - 03
No. 6 Nov. 2008
循环流化床锅炉飞灰含碳量的分析
章明铁 1 ,祁晓锋 1 ,夏继胜 2
(1. 景德镇陶瓷学院 热能与动力工程系 ,江西 景德镇 333001; 2. 江西中电电力工程有限责任公司 ,江西 景德镇 333001)
Abstract: The carbon content in fly ash strongly affects the efficiency of circulating fluidized bed boilers, the influence of affecting carbon content in fly ash is analysed, and the methods of reducing carbon content in fly ash are found . A t the same time w ith the help of industrial tests, the influence of the distribution of p rimary and secondary air to control the carbon content in fly ash is elaborated. Key words: circulating fluidized bed boiler ; carbon content in fly ash: the p rim ary and secondary air
风量减小 ,飞灰可燃物含量由 7. 42%逐渐上升到 10. 14%。原因在于随着上二次风量的下降 ,上二 次风的穿透能力进一步受到限制 ,在炉膛的中心 区氧浓度较低 ,富氧区域则比较靠近壁面 。由于 有贫氧区的存在 ,使得炉膛中央的焦炭颗粒很难 燃烬 ,这就会导致飞灰含碳量的增加 。图 3 所示 的是下二次风量与飞灰含碳量的关系 。
摘 要 :循环流化床锅炉飞灰含碳量对于锅炉效率有重要的影响 ,通过分析影响飞灰含碳量的因数 ,得出降低 飞灰含碳量的方法 。同时通过工业实验研究 ,详细阐述一二次风配比对于飞灰含碳量的影响 。 关键词 :循环流化床锅炉 ;飞灰含碳量 ; 一二次风 中图分类号 : TK229 文献标识码 : A
Ana lysis of the Carbon Con ten t in Fly A sh for C ircula ting Flu id ized Bed Bo ilers
Z hang M ing tie1 , Q i X iaofeng1 , X ia J isheng2
(1. Dep t of Therm al Engineering, J ingdezhen Ceram ic Institute, J ingdezhen 333001, China; 2. J iangxi Zhongdian Electric Power Engineering Co. L td, J ingdezhen333001, China)
表 1 不同粒径碳颗粒燃烬时间
颗粒粒径 /μm
800百度文库℃
900 ℃
20
16. 55
8. 75
40
36. 99
19. 54
60
59. 21
31. 28
80
82. 66
43. 67
100
107. 08
56. 58
( s)
4. 62 10. 33 16. 53 23. 08 29. 89
4 一 、二次风的影响
参考文献
[ 1 ] 樊泉桂 ,阎维平 ,等 ,锅炉原理 ,北京 :中国电力出版 社 , 2004. [ 2 ] 吕俊复 ,张守玉 , 刘 青 ,等. 循环 流化床锅炉 的 飞 灰 含 碳 量 问 题 [ J ]. 动 力 工 程 , 2004, 24 (2) : 170 - 174.
[ 3 ] 邱 燕 ,田茂诚 ,等. 降低循环流化床锅炉飞灰含碳 量的理论及其应用 [ J ]. 热能与动力工程 , 2005, 20 (4) : 370 - 372.
旋风分离器 、循环流化床燃烧方式 、滚筒式冷渣 器 ,后烟井内布置受热面 。它的飞灰含碳量远高 于设计值 ,降低飞灰含碳量对于提高锅炉的经济 效益有着重要的实际意义 ,本文将从影响它的因 素着手 ,研究可行措施降低飞灰中的含碳量 。
1 飞灰取样点对飞灰含碳量的影响
电厂锅炉的飞灰取样较常采用的是撞击式飞 灰取样器 ,但它对循环流化床锅炉飞灰取样存在 较大的误差 。通过对比实验 ,在 CRT显示 4. 5% 左右 ,电除尘含碳量可达 12%左右 。这主要是由
一次风从密相区布风板进入 ,其风量首先满 足床料的流化 ,其次是满足密相区燃料的欠氧燃 烧 ,一次风量对锅炉的影响是显而易见的 ,它直接 影响着炉膛密相区和稀相区的燃烧份额 ,从而影 响着飞灰含碳量的高低 。
二次风补充炉内燃烧的氧量 ,使炉内呈富氧 燃烧并强化气固两相物料的充分混合 ,让炉内的 烟气获得较强烈的搅拌 。循环流化床锅炉在运行 时有大量的固体物料从密相区扬析出来 ,因此燃 烧空气与炉膛内固体颗粒的混合将受到影响 。在 炉膛中心区域固体浓度小 ,在近壁区域 ,存在颗粒 的回落 ,固体浓度较高 。研究表明 ,循环流化床锅 炉中心区为贫氧区域造成这一区域颗粒不完全燃 烧 ,从而使飞灰含碳量增加 。
(2)提高锅炉床温有利于完全燃烧 ,降低灰 的含碳量 ,所以尽可能保持床温在 900～950 ℃。
(3 ) 合理调整送风 ,一 、二次风量比从 1. 34 下降到 1. 13,飞灰含碳量下降了 1. 26% ,所以适
当降低一次风 ,提高二次风 ,对于降低飞灰含碳量 是可行的 。同时增加上二次风 ,也有利于降低飞 灰含碳量 。
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锅 炉 制 造
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以及炉内的燃烧情况 ,选择合理的一次风量 。 上下二次风配比试验在 130MW 负荷下维持
总风量 48万 Nm3 / h,二次风 22万 Nm3 / h,保持上 二次风量门全开 ,下二次风门开度从 70%变化到 100 % 。
由图 2我们可以知道 ,在 130MW 负荷时 ,在 总风量不变情况下 ,随着下二次风门开大 ,上二次
图 1 不同粒径飞灰含碳量的分布
3 床层温度的影响
流化床燃烧具备低温强化燃烧的特点 ,流化 床层中煤粒挥发物的析出和碳粒的反应速率随 床温增加而加大 ,碳粒的燃烬时间随着常温的 上升而缩短 ,这样有利于飞灰含碳量的降 低 。 表 1反应了不同粒径颗粒在不同温度下的燃烬 时间 [ 3 ] 。但同时我们应该考虑到流化床床层运 行温度上限受灰份的变形温度的限制 ,如果不加 限制增加床温 ,不仅会引起高温结焦 ,而且增加排 烟热损失 ,同时还会影响到脱硫效果 ,所以一般考 虑流化床最佳运行温度为 850～950 ℃。稀相区 的温度很重要 ,对于燃烧细颗粒份额较高和挥发 份含量大的燃料 ,提高稀相区的温度可以使这部 分可燃物进一步燃烧 ,降低烟气中可燃物的损失 , 通过旋风分离器收集细小飞灰颗粒送回炉膛 ,其 中主要是固定碳 ,这部分需在 800 ℃以上才能燃 烧。
图 2 一 、二次风量比与飞灰含碳量的关系
图 3 下二次风量与飞灰含碳量的关系
6 结 论
通过分析可知 ,循环流化床锅炉飞灰含碳量 高是由多种因素造成的 ,对于此我们应该从以下 各方面着手 。
(1)控制给煤粒度 ,保证粒度在 10 mm 以下 , 而且 1～5 mm 的份额占 80%左右 ,这样有利于燃 烧和减少飞灰含碳量 。
0 引言
循环流化床锅炉相对于燃煤锅炉 ,具有很多 优点 ,它的燃料适应性广 ,氮氧化物排放量低 ,同 时负荷易于调节 [ 1 ]。但循环流化床锅炉也有一 些不足的地方 ,例如炉内受热面磨损严重 ,飞灰含 碳量高 ,这些都影响着锅炉的效率 。
某电厂配有 1 台 475 t/ h CFB 锅炉系 SG 475 /13. 7 - M567 超高压中间再热锅炉 。它采用 单锅筒自然循环 、集中下降管 、平衡通风 、绝热式
从图 2中可以看出 ,随着一 、二次风量比的增 加 ,也即一次风从 25. 5万 Nm3 / h上升到 27. 5万 Nm3 / h,二次风从 22. 5 万 Nm3 / h 下降到 20. 5 万 Nm3 / h,飞灰含碳量相应提高了 1. 26%。从数据 可以得出 ,随着一次风量的增加 ,飞灰含碳量也有 上升的趋势 。原因在于在一定的范围内随着风速 的增加相应增加了密相区的燃烧份额 ,减少了稀 相区燃烧的份额 ,造成了不完全燃烧 ,从而使得飞 灰含碳量升高 。因此要根据流化速度和燃料特性