降低飞灰含碳量措施

北锅“circofluid”型CFB锅炉降低飞灰可燃物措施

一、简述

北锅BG—75/5.29－M1型CFB锅炉为中温分离、半塔式炉膛结构，燃烧室（密相区+稀相区）净高度约16m，炉膛内烟气流速为3.5～4.5m/s,细灰粒被烟气夹带一次通过炉膛燃烧时间约4s。采用低倍率循环燃烧，旋风分离效率达80％左右，床温安全易控，锅炉负荷调节方便、迅速是国内75t/h循环流化床锅炉优势最大的炉型。

二、飞灰含碳量高的原因分析

1、该厂燃用煤种（无烟煤+烟煤）发热量5000大卡/公斤，挥发分10～15％，属

低挥发分难燃煤，对于中温分离的CFB锅炉不太适合。燃烧过程中，飞灰粒径小于40µm（分离器当量直径）的细灰，被烟气一次带走，燃烧时间只有4

秒，这样，对于结构较密实的无烟煤，挥发分不易析出，挥发分析出时间较长，且在400℃以上才能析出，周围的氧气也不易进入内部，着火点也高，这些都是不利于燃烬的因素。

2、炉膛结构未按无烟煤设计，主要反映在浓相区出口的炉膛截面未能扩大，不

能降低烟气流速来增加细灰在炉内停留时间。

3、燃用无烟煤相对于褐煤、烟煤需要更大的一次风量，来提高密相区出口的过

剩空气系数。该炉如大幅增加一次风量，对密相区燃烧虽有利，但增大一次风量又会使烟气流速提高，缩短细灰在炉内停留时间不利于飞回的燃烬，这是一对矛盾的问题，对于一台成型的锅炉是很难解决的。

4、该厂锅炉运行中一、二、三次风量的配比、烟气含氧量、床温、床位、入炉

煤粒度及自动投入率未能十分尽美，需优化调整。

三、降低飞灰含碳量的措施

1、运行调整措施

⏹一次风量的调整：一次风量是保证床料流化与燃烧，可控制在36000～

41000m3/h，一次风量过小会使密相区燃烧份额减小，造成炉渣可燃物升

高。一次风量过大会使飞灰夹带量增大，烟气流速增大，造成飞灰可燃

物升高。两方面兼顾考虑可维持在38000～40000 m3/h。

⏹二、三次风量的调整：二、三次风量调整原则是保证密相区出口及稀相

区燃烧所需充足氧量，同时还要维持稀相区有较高的温度。该炉为了降

低飞灰含碳量，一次风量不能过大，二次风量要加大补充密相区出口氧

量，燃用无烟煤时所需的二、三次风总量应加大，努力保证稀相区燃烧

份额达45～50％充足燃烧条件。

⏹烟气含氧量：该炉低省后的烟气含氧量应控制在5.5～6.5％之间，烟气

含氧量过高会造成排烟热损失增加，过低会造成机械不完全燃烧损失增

大，燃用无烟煤时烟气含氧量可略大些。

⏹床温：该炉型设计床温为860℃是为了考虑脱硫，实际运行中燃用无烟

煤时，床温可保持高些有利于缩短燃烧时间提高燃烧速率，可维持在

920～950℃，当燃用挥发分较高的褐煤、烟煤时，床温可保持低些870～

920℃。

⏹床位：该炉型设计净料层厚度为800㎜，实际净料层厚度控制在600~700

㎜较为合理，对应的风室静压力为11～12kPa。料层过薄运行稳定性差，床料燃烧不完全；料层过厚流化质量差，所需一次风量加大，密相区流

化高度增加，风机耗电大，下煤口返烟严重，对燃烧也不利。料层厚度

的高低也应参考其炉渣的比重的大小，比重大的炉渣料层可略薄些，相

反可厚些。

⏹入炉煤粒度：入炉煤粒度的大小直接影响到CFB锅炉的安全、经济运行，

设计燃煤最大粒径10㎜，小于1㎜的颗粒占50％且有严格的粒度分布，但现实是做不到的。实际运行中入炉煤粒度筛分过大，易造成炉渣含碳

量增高、床温升高，甚至破坏流化。粒度筛分过细，也容易造成一次风

夹带和扬析过多，稀相区燃烧份额增大，使飞灰含碳量升高。实际运行

入炉煤粒度应控制在8㎜以下正常粒度分布，燃用结构密实的无烟煤、

石煤时，粒度可控制细些来缩短燃烧时间；燃用结构松软的烟煤时，粒

度筛分可放宽些。

⏹运行操作水平、锅炉自动投入率：司炉控制、调整各项参数稳定性、合

理性应追求完美；高加的投入率、给水温度的提高都是节煤的有效手段，

正常给水温度可控制在设计值150～160℃。锅炉的自动投入率是稳定、

优化运行参数有效途径，如北锅CFB锅炉七项自动中汽包水位、汽温、

床温三项自动最重要，投入后运行基本稳定，也可再投入给煤自动。

2、技术改造措施

对于中温分离的循环流化床锅炉燃用高热值的无烟煤降低飞灰含碳量在10％以下是较困难的，尤其是无烟煤的含氢量是关键，含氢量大于1％的无烟煤还容易燃烬些，含氢量小于1％的无烟煤最难燃烬，对任何炉型都是困难的。该厂北锅BG—75/5.29－M1型CFB锅炉可采用“飞灰再燃技术”改造来解决飞灰含碳量高的问题，具体方法是将电除尘一电场（收集的80％总灰量）除尘灰，通过一套罗茨风机输灰系统，连续稳定地返回炉膛密相区上部，达到飞灰的二次再燃烧，能够大幅降低除尘灰的含碳量。该套系统预计设计出力2～2.5吨/时（小于该厂锅炉实际除尘灰约3吨/时），系统可采用河南巩义生产的料封泵形式，配套功率为10kw的罗茨风机及一台小于2kw的星星给料机，采用ф108的输灰管路，输送距离约30米。流程工艺如图所示

采用飞灰再燃技术的经济性分析

该厂BG—75/5.29－M1型CFB锅炉燃用煤种（无烟煤+烟煤）发热量5000大卡/公斤，挥发分10～15％，运行中飞灰含碳量达17％以上属实过高，严重降低了锅炉热效率，运行调整中难以解决，有必要采用飞灰再燃的改造方式将飞灰含碳量降至8％以下是完全有保障的。

⏹锅炉运行中飞灰含碳量由17％降至8％，该炉按除尘灰量2.5吨/时回炉

再燃考虑，每小时可节约标煤量（按纯碳计算）

（17％－8％）×2.5吨＝0.225吨（225公斤）

⏹标煤价格按700元/吨计算，锅炉每小时可回收飞灰含碳量价值

0.225吨×700元/吨＝157.5元

⏹输灰系统每小时运行电费（每度电按0.51元计算）

（10kw+2 kw）×0.51元/ kw＝6.12元

⏹估算输灰管路每年维护费用5万元，罗茨风机及星星给料机的年维护费

用5万元计算，该系统每小时维护费用

（5万元+5万元）÷365÷24＝11.42元

⏹采用飞灰再燃技术每小时可节约的成本费用

157.5元－6.12元－11.42元＝139.96元

⏹采用飞灰再燃技术每天可节约的成本费用

139.96元×24＝3359.04元

⏹采用飞灰再燃技术每年可节约的成本费用

3359.04元×365＝1226049.6元（约122万元）

⏹每年运行周期按300天计算可节约的成本费用

3359.04元×300＝1007712元（约100万元）

⏹整个输灰系统、设备一次性投资不超过20万元。