降低CFB锅炉飞灰烧失量的技术研究
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[摘 要]火电厂燃料煤成本占总成本的比例是最大的，因而锅炉燃用燃料煤的利用效率是影响火电厂经济运行的主要因素。对于早期的循环流化床锅炉由于多年来的运行和实际各种条件的制约，燃烧热损失越来越大，飞灰烧失量的变化是一个主要体现指标。本文结合对锅炉的改造和改造前后运行数据对影响因素进行分析研究，提出了降低此项燃烧损失的研究结果和运行措施。
[关键词]循环流化床锅炉 飞灰烧失量 分离器 负压 烟气流速
中图分类号：P962.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0377-01
五矿矸石热电厂率属于冀中能源峰峰集团有限公司，是集坑口煤矸石综合利用与热电联产于一身的小型热电厂。电厂装机容量为24MW，机组组成为1×12MW+2×6MW，主力发电锅炉为无锡锅炉厂设计生产的两台蒸发量为75t/h的循环流化床锅炉，投运日期为2003年10月。此型锅炉为采用清华方型水冷技术设计制造的具有方形水冷旋风分离装置高温返料的早期循环流化床锅炉。经过近十几年的运行，由于设备的老化和燃用煤种的变化，锅炉带负荷能力下降近25%，蒸发量只有55t/h；飞灰烧失量居高不下，达到20%-25%；另外锅炉经常出现返料灰塌床造成停炉事故。为此于2013年电厂成立专门研究课题进行研究探索，并对锅炉实施了改造，通过实际运行数据显示，锅炉负荷达到额定，锅炉运行周期加长，飞灰烧失量由原来的20%-30%降低到15%以下。
1 影响飞灰烧失量和锅炉稳定高效运行的因素
根据对我厂锅炉实际运行工况的研究，确定造成锅炉不能稳定运行，飞灰烧失量居高不下，燃烧效率低下的因素有以下几个方面，分别为燃用煤种的变化；锅炉运行负压不足；返料风配置不合理；旋风分离返料装置效率低甚至不能投运等，下面逐项进行分析。
1.1 燃用煤种变化的影响
我厂锅炉原设计燃用煤种为洗混煤，颗粒度为0-13mm，燃用此种煤的时候，锅炉能够稳定运行，现燃用煤种为洗混煤，洗煤厂经过重介改造后，大量的细颗粒煤泥，煤沙留在了煤中，使得该煤的颗粒度组成发生变化，现颗粒度最大只能达到8mm，切细颗粒较多，水分较大。由此造成的锅炉运行单位时间内飞灰中细颗粒物增加，导致旋风分离装置负荷增加，造成大量可燃物随烟气带走，使得飞灰烧失量增加。
1.2 锅炉运行负压的影响
循环流化床锅炉的配风由一次风、二次风、引风和返料风组成。我厂原设计的引风机型号为AYX75-1-19.5D，风机原设计风压为4582Pa，由于近年增加了尾部烟气脱硫装置，造成引风压头不足，使得锅炉运行负压不足。
引风的作用是保证锅炉内负压和烟气流速达到设计要求，引风不足直接导致锅炉的负压达不到运行要求，且使得锅炉运行中的风煤调整受到直接限制，使得锅炉内风煤配比达不到要求， 造成燃料不完全燃烧比例提高，对于循环流化床锅炉，返料部位的烟气流速主要由引风压头提供，引风不足直接导致烟气流速降低，达不到气固分离风速造成分离器分离效率低，大量未燃尽灰颗粒不能分离下来返回炉膛再燃，而是随烟气带走，造成飞灰烧失量增加。
1.3 返料风配置的影响
返料风的作用是调节和控制返料灰进入炉膛的量，需要高风压低风量的运行参数，我厂锅炉原返料风风源取自一次风，随着近期锅炉燃用煤种的变化，此风源的风压不足，并且随着锅炉炉床料层的变化，风压也是不断变化，这也造成了返料风的风源压力不稳定，造成返料器运行不稳定，极易造成返料装置塌床，压灭锅炉事故，并且返料不稳定直接影响进入炉膛的返料灰量，造成返料灰积压，分离效率降低，大量可燃飞灰随烟气带走，使得飞灰烧失量增加。
1.4 旋风分离返料装置效率的影响
旋风分离返料装置是利用离心力将烟气中的飞灰颗粒进行气固分离，收集下来的飞灰经返料装置进入炉膛进一步燃烧，是循环流化床的核心系统，此系统运行良好与否直接关系到飞灰收集率与返料量，是影响飞灰烧失量的首要因素。
我厂锅炉分离器采用水冷方形分离器，属早期循环流化床锅炉设计配置，并且此种分离器分离效率较低，造成烟气中飞灰收集率低；并且返料装置的返料管直径为250mm，设计偏小，使得返料量受到限制。在燃用现煤种时，烟气中飞灰浓度大，飞灰收集率低，返料量受限均直接导致锅炉飞灰可燃物大量随烟气带走，不能再次燃烧，造成锅炉飞灰烧失量增加，影响锅炉燃烧效率。
2 针对飞灰烧失量高和锅炉不能稳定运行的改进措施
通过以上分析确定了锅炉飞灰烧失量高的影响因素，2013年我电厂针对此几项因素对锅炉进行了改造，并进一步制定了实际运行操作中的措施，收到了良好的效果，下面逐项进行分析。
2.1 降低煤种变化造成影响
为了降低因为燃用煤种变化对锅炉飞灰烧失量造成的影响，积极研究燃煤特性，并制定了使用原煤与洗混煤配比燃用的措施，增加燃煤中的颗粒物料的比例，并对来厂洗混煤进行充分晾晒，降低燃煤中的水分，提高了燃煤的燃用效率，从一定程度上减小了锅炉旋风分离返料装置的压力，降低了随烟气带走的飞灰可燃物含量，使得飞灰烧失量降低。
2.2 消除因锅炉负压不足带来的影响
为使锅炉在风煤配比方面有足够的调整空间，保证经过旋风分离返料装置的含尘烟气有足够的流速，使烟尘能够顺利分离下来，提高分离效率，我电厂将原引风进行更换，使原风机压力由4582Pa提高为7504Pa。改进后，锅炉负荷由原来的55t/h，提高到75t/h，并能够在短时内维持80t/h的蒸发量。经过旋风分离器的烟气流速有了明显提高，同时也使得炉膛内的物料燃烧更加充分。降低了飞灰中可燃物的含量。
2.3 消除返料风配置的影响
因为返料风需要高风压低风量的风源，此次改进中新安装2台罗茨风机，作为返料风的风源，并加装了电动调节门，便于控制返料风的量。此项举措消除了因为返料风波动带来的影响，使得返料量可实现单独控制，并且增加了返料量，达到锅炉稳定运行的目的，同时消除了飞灰在返料器内堆积带来的飞灰逃逸带来的烧失量增加。
2.4 提高旋风分离返料装置运行效率
由于原锅炉配置的方形水冷返料装置属于早期技术产物，效率较低，此次改造中利用新式的高效偏心式中心筒更换掉原中心筒，即提高了分离效率，又有效避免了收集下来的飞灰再次扬起的逃逸；并对返料管的直径进行扩大，实现未燃烧充分飞灰的高效捕捉和顺畅返回炉膛再燃。飞灰可燃物的高效再燃利用，有效降低了飞灰烧失量。
3 结语
综上所述，通过对以上几项影响循环流化床锅炉飞灰烧失量的因素的研究，所确立的有效改进措施，能够有效的降低锅炉燃烧飞灰烧失量。从数据上看，改进前飞灰烧失量在20-25%，改造后低于15%，仅此一项降低燃烧损失近10个百分点，折年节约燃料煤量近2万吨，直接经济效益达到400万元。
课题名称
五矿电厂降低锅炉燃烧飞灰烧失量的技术研究与应用。
作者简介
郝振兴，锅炉专业技术专工。