1、440t/h 循环流化床锅炉飞灰可燃物高原因分析及调整张红军 （河南蓝光电厂，河南 叶县 467200）【关键词】:循环流化床；飞灰可燃物；高；分析调整【摘 要】:循环流化床锅炉具有高效、低污染、煤种适应性广等优点，在我国得到大力发展，但目前国内流化床锅炉，尤其是大容量的流化床锅炉，普遍存在着飞灰可燃物高，锅炉燃烧效率达不到设计值的问题。对于135MW级的循环流化床锅炉，在投运初期，飞灰可燃物相对同容量的煤粉炉偏高，从而影响电厂的经济性。本文对叶县蓝光电厂一台440t/h循环流化床锅炉存在飞灰可燃物含量偏高的问题进行分析，通过在运行中加强对床压、床温、给煤粒度等参数的监控，在降低锅炉飞灰可燃物
2、方面取得了显著的效果，获得了良好的经济效益。1 前言 河南叶县蓝光环保发电有限公司是武汉凯迪电力的全资子公司，是原国家计委批复建设的全国最大的煤矸石示范电站，#1 机组锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的 HG440/13.7L.MG8 型锅炉，它采用引进的 Alstom 公司的循环流化床燃烧技术，是超高压参数中间再热、自然循环汽包炉。于 2003 年 7 月投产运行，属于哈尔滨锅炉厂生产的首批 440t/h 循环流化床锅炉，从设计、制造、安装、运行方面都存在一定的问题，自机组投运以来曾多次出现故障，影响了机组的安全运行。为此我公司组织人员，从设备技术改造、燃烧运行控制、燃料控制、检修工
3、艺控制等多个方面进行综合治理。通过学习循环流化床锅炉先进的技术经验介绍，对设备存在的问题进行认真分析和归纳，总结运行经验教训，提出解决措施和方案并进行了实施，取得较好效果。目前机组运行比较稳定，接带负荷能力大大增强。由于我公司是国家批复的煤矸石示范电站，同时为了降低生产成本，决定燃用中煤和原煤搀烧煤矸配煤方案，同时将入炉煤发热量控制在 2600 大卡/公斤3000 大卡/公斤之间。该配煤方式经一段时间燃用后，发现飞灰可燃物偏大，一般在 6%9%之间，最高达 11%。飞灰可燃物偏高后，不仅增大机组的供电煤耗，而且炉灰的综合利用方面也受到了很大的限制。造成飞灰可燃物含量高的原因是多方面的，在实际运
4、行中，我们通过认真分析，查阅了飞灰可燃物的形成机理与影响因素，结合在运行中加强对锅炉床压、床温、给煤粒度等参数的调整与监控，有效的降低了锅炉飞灰可燃物。2 锅炉主要参数介绍我公司#1 机组锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的 HG440/13.7L.MG8 型锅炉，主要参数：锅炉主汽压力 13.7MPa，主汽温度 540，主汽流量 440t/h ,再热压力 2.64/2.445 MPa，再热进出口温度 330/540，给水温度 252.1，汽包压力 15.4 MPa，排烟温度 135，床温 879，设计煤种给煤量 109t/h，校核煤种给煤量 135 t/h，设计煤种石灰石量 16.7
5、t/h，校核煤种石灰石量23.04t/h，设计煤种底灰/飞灰 43.34/26.03 t/h，校核煤种底灰/飞灰 59.76/36 t/h，总空气量设计煤种/校核煤种 444.9/456.9kNm3/h，炉膛宽 13700mm，深 7220mm；采用 2 台 2 级给煤机后墙回料腿给煤方式，共 4 个给煤点；设 4 个排渣口，炉膛前墙底部有两个、左右墙各有一排渣口，采用风水冷联合冷渣器；锅炉点火方式采用床上、床下联合点火的启动方式，启动燃烧器共 4 只，其中床上 2 支，床下 2 支。油枪均为回油式机械雾化油枪，燃用#0 轻柴油。点火热容量为 17.2%BMCR。锅炉设计煤种煤矸石、中煤等劣质
6、煤，煤种元素分析特性见下表。煤 种 设计煤种 校核煤种收到基碳分 Car(%) 32.76 26.98收到基氢分 Har(%) 2.27 1.91收到基氧分 Oar(%) 3.72 3.93收到基氮分 Nar(%) 0.53 0.55收到基硫分 St.ar(%) 1.98 2.20收到基灰分 Aar(%) 48.74 54.43收到基全水分 Mt(%) 10.00 10.00干燥无灰基挥发分 Vdaf(%) 36.03 37.23收到基低位发热量 Qnet.v.ar(kJ/kg) 12401 10023灰的软化温度() 1330 1330灰的变形温度() 1460 1460灰的熔融温度() 1
7、490 14903 飞灰可燃物高的原因分析我公司#1 机组自投运后一直燃用 4000kcal/kg 左右原煤，飞灰可燃物一般维持在 4%7%之间，由于目前的电力市场现状和电厂运行状况急切要求发电厂降低发电成本,提高市场竞争能力，2006 年公司决定燃用劣质煤，经过试烧煤泥+中煤、煤泥+原煤、煤泥+煤矸石、中煤+煤矸石，通过价格、运输、采购等环节的对比后，公司决定燃用中煤+煤矸石的最佳配煤煤种，并将入炉煤发热量控制在26003000kcal/kg 之间，降低发电成本。该配煤方式经一段时间燃用后，发现飞灰可燃物增大，一般在 6%10%，最高达 12%。但炉渣含碳量较低，一般维持在 24%。入炉煤煤
8、质工业分析及飞灰可燃物含量见下表：煤 种 入炉煤 1 入炉煤 2收到基全水分 Mt(%) 5.1 4.9空气干燥基水分 Mad(%) 1.18 1.08收到基灰分 Aar(%) 55.09 57.85收到基挥发分 Var(%) 12.43 12.10空气干燥基硫分 St.ad(%) 0.6 0.6低位发热量 Qnet.v.ar(kJ/kg) 10909 12085低位发热量 (kcal/kg) 2609 2890综合灰样飞灰可燃物(%) 7.24 8.91综合渣样炉渣含碳量(%) 2.3 2.67具体分析如下：(1)由于我公司是在更换煤种后，造成飞灰可燃物增大的，所以，不同的煤种对飞灰可燃物的
9、含量高低是有较大的影响的，一般来讲，燃用挥发分比较高的煤种飞灰含碳量较低，燃用无烟煤等挥发分比较高的煤种飞灰含碳量较高，并且相差很大，燃煤煤质的变化对流化床锅炉的燃烧及运行参数控制有很大影响，特别是运行中的流化床，当煤质变化时，床温床压将出现大幅波动，虽然可以通过调整配风进行调整，但燃烧工况的恶化必然导致飞灰可燃物的增加。根据相关资料显示，燃用无烟煤的锅炉，飞灰含碳量高，而燃用褐煤的锅炉飞灰含碳量较低，对于挥发分含量较高、结构比较松散的烟煤、褐煤和油页岩等燃料，燃烧速率较高，飞灰可燃物较小。对于挥发分含量低，结构密实的无烟煤、石煤等相同条件下飞灰可燃物要高出很多。（2）入炉煤粒径。炭颗粒的燃烬
10、时间随粒径的增大而延长。而相同的粒径下，温度越高，炭颗粒所需的燃烬时间越短。当颗粒达到 0.7mm 时，在 950的条件下燃烬时间为 1O5s，而在 800 的条件下燃烬时间为 715s，两者相差非常明显。对单位质量燃料而言，粒径减小，粒子数增加，碳粒的总表面增加，碳粒的燃烧速度增加，燃烬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 上左右的细颗粒，其颗粒的燃烬时间远远长于其炉内停留时间，将会导致飞灰可燃物增加。因此保持入炉煤粒径在一个合理的范围内，对降低飞灰可燃物是有益的。（3）氧量。氧量增大，流化气体与碳粒子之间传质系数增大，燃烧速度增大，但当氧量增大到某一值后，燃烧速度达到极
11、限。而过高氧量降低了细煤粒在床内的停留时间，导致飞灰可燃物增加。实际运行中控制炉膛出口过量空气系数 125 左右，既保证碳粒子的充分燃烧，又防止截面流速过大。（4）床层温度。床温增加，碳粒的燃烬时间缩短，可降低飞灰可燃物。但流化床床层运行温度上限受灰分的变形温度限制，并综合考虑脱硫效果、NO 生成量和结焦，一般认为流化床最佳运行温度为 850950。因此为了降低飞灰可燃物，床温应根据运行情况确定运行上限。（5）均匀布煤。我厂流化床锅炉采用后墙给煤方式，给煤通过一级皮带式给煤机送到两台刮板给煤机后，落入后墙四个返料斜腿中。这种给煤方式如落煤口插班门调整不均匀，会存在布煤不均问题。而入炉煤不均匀，
12、容易造成部分给煤口附近煤量过于集中，形成缺氧区，从而增加了飞灰可燃物。（6）床层高度。要尽量维持恰当的料层高度，如果料层过高，不仅会增大风机电耗，而且会增大气泡尺寸和扬析损失。料层过薄，又会导致燃烧工况不稳定，燃料在床内的停留时间缩短。4 采取降低飞灰可燃物的措施（1）控制入炉煤粒度入炉煤中（特别是矸石）石头多，一、二级碎煤机磨损大，造成入炉煤粒度大（最大约 10cm） ，为保证床料的正常流化，锅炉一次风量偏大， “扬析”量增加且低负荷时造成锅炉床温偏低，燃烧强度下降，影响碳颗粒的燃烬。为此保证锅炉入炉煤煤质，减少煤中石块，加强煤场管理，组织人员将来煤中的大石块清理出去，在燃料输煤皮带头部落煤
13、管加装箅子，将无法人工分离的大石块清理出去。在斗轮机头部轮斗取煤处加装箅子，防止斗轮机取煤时将石块取入。同时在锅炉煤仓进口处加装细箅子，防止大块石头、杂物进入锅炉煤仓。检查更换一、二级碎煤机环锤，控制入炉煤粒度100%9mm，为炉运人员的经济调整提供了安全保障。（2）调整配煤方式，稳定入炉煤发热量由于入厂煤来自多个煤矿，来煤发热量变化大，燃运配煤时很难均匀掌握，造成锅炉入炉煤煤质变化大，入炉煤发热量不稳定，炉运人员调整困难。我们要求入炉煤发热量不高于 3000kcal/kg，对于不同的来煤要采用不同的配比，为此，在配煤方法上着手。我厂输煤系统分为#1#8 皮带，其中#1#7 皮带分甲、乙双侧，
14、#8 皮带为斗轮机取煤专用。#1#4 将中煤或矸石上入#1、2 筒仓（#1筒仓内为中煤、#2 筒仓内为矸石） ，然后根据煤质情况，调整中煤和矸石的配比，以达到控制入炉煤发热量的目的。主要采取以下两种手段：1）每天三次取煤样化验入炉煤发热量，及时调整。2）运行人员经过一段时间的观察、摸索、对比，总结出一套目测煤质的方法：a、当发现煤质发灰且石块多时，表明煤质差，发热量一般低于 2500kcal/kg，运行人员立即调整配煤比例，多配中煤，控制入炉煤发热量在 2600kcal/kg3000kcal/kg。b、当发现煤质发黑且石块多少，表明煤质好，发热量一般高于 3000kcal/kg，运行人员立即增
15、大#2 筒仓下煤量，多配矸石，控制入炉煤发热量在 2600kcal/kg3000kcal/kg 之间。经过一段时间的运行验证，锅炉入炉煤发热量基本控制在了 2600kcal/kj3000kcal/kj 之间，控制入炉煤发热量稳定，不会忽高忽低，稳定锅炉负荷，不仅满足了电厂综合利用的要求，而且降低了燃料成本。（3）控制风量，控制氧量经过上述一系列的设备检修、改造，燃运人员精心调整燃煤配比以后，锅炉入炉煤煤质得到了保证，炉运人员加强了分析、调整，具体情况如下：1）严格控制好锅炉总风量，保证锅炉过剩空气系数，将锅炉氧量控制在 6%7%之间，不低于 6%，保证碳粒的完全燃烧。2）一次风量在高负荷时控制
16、在 230kNm3/h 左右（流化风） ，并控制一次风压不低于 18kPa，保证燃煤进入炉膛后与床料的掺混，并注意保证床温在 900950之间，床温调节可由下环一次风来实现。在条件允许的情况下，床温尽量保持上限。一次风量在低负荷时控制在 150kNm3/h 左右（流化风） ，并控制一次风压不低于 14kPa，当发现煤质变化时及时调整，防止床温出现大的波动。3）下环一次风量在高负荷时，可保证在 50kNm3/h 左右，具体情况根据床温来细调。下环一次风量在低负荷时，可保证在 15 kNm3/h 左右（注意床温变化，及时调整） ，但必须保证足够的一次风压，以保证风量的横向扰动，防止在燃烧区出现局部
17、缺氧的现象，保证碳粒的均匀燃烧4）二次风量的调整原则：高负荷时，在保证足够一次风量的前提下，二次风量用于控制锅炉氧量不低于 6%，并保证二次风压力不低于 6.5kPa。低负荷时，在保证足够一次风量的前提下，二次风量用于控制锅炉氧量不低于 6%，并保证二次风压力不低于 4.5kPa。5）上环二次风与下环一次风的风量配比。由于我厂锅炉下环一次风由一次风机供给，风压高。高负荷时，由于锅炉燃烧强度大，煤量大、床温高，加大下环一次风的风量，即可以增加锅炉燃烧区的横向扰动，又可以防止锅炉燃烧区出现局部缺氧，此时二次风量保持在满足锅炉氧量不低于 6%，保证锅炉燃烧区有充足的氧量。低负荷时，由于锅炉燃烧强度降
18、低，床温下降，下环一次风量不能保持太大（约 15 kNm3/h 左右，可根据床温水平及时调整） ，已防止床温下降太多，此时二次风量保持在 80kNm3/h 左右，满足锅炉氧量不低于 6%，保证锅炉燃烧区有充足的氧量。 6）给煤口密封风、给煤机密封风、高压流化风的调整给煤口密封风：在高负荷时保证每个落煤口风量不低于 9kNm3/h，低负荷时保证每个落煤口风量不低于 6kNm3/h，即保证热烟气不反窜就可以。给煤机密封风用于保护一级皮带给煤机，经过调整、观察，不论高负荷、低负荷，只要保证对应负荷下的一次风压，其手动风门开启 70%即可满足需要。高压流化风量在锅炉启动时，将风量标定好后就不在调整，风
19、量按下降段 1.2 kNm3/h，上升段1.0 kNm3/h 控制。7）锅炉炉膛负压的调整。锅炉炉膛负压保持太小，燃烧烟气进入高温旋风分离器后离心力下降，进入烟道的碳粒增多，飞灰可燃物增大。锅炉炉膛负压保持太大，燃烧烟气进入高温旋风分离器后离心力增大，进入烟道的碳粒减少，但尾部受热面磨损增加。经过观察分析，现保持在-100+100Pa。(4)床压的调整随着入炉煤发热量的下降，燃用煤量增加，机组排渣量大大增加，当锅炉排渣出现困难时，锅炉床压高，不仅影响机组带负荷，而且因高负荷时锅炉床压高（高负荷时一直维持在 12 kPa14kPa，最高时达到 16kPa） ，直接影响锅炉床温（一般都在 820以
20、下，最低时在 750以下） 。锅炉床压高，炉一次风量大，为了保持床温，二次风量减小，造成局部燃烧区域的氧量不足，影响碳颗粒的燃烬。为此我们加大出渣设备的维护和整改，急需时保留排红渣的应急通道，完全解决了锅炉排渣困难的局面。运行中考虑到锅炉带负荷能力，在机组满负荷下，床压一般控制在 911 kPa，低负荷下一般控制在 8kPa 左右，保证燃烧效率和床温，不至于床温过高和过低。（5）保证锅炉四个落煤口下煤稳定均匀，防止出现燃烧热偏差。1）由于我厂二级给煤机为刮板式给煤机，四个落煤口下煤量经常出现偏差，我们采取停炉后，打开给煤机检查孔，利用给煤机添加床料的方式实际观察每个落煤口的下煤量，然后调整下煤
21、插板开度的方法，尽量保证四个落煤口下煤均匀。防止锅炉燃烧时，炉内局部煤量偏大而供风不足，燃烧区出现局部缺氧的现象。2）减少一级给煤机进口堵煤，防止锅炉燃烧出现大的扰动。由于我厂没有建干煤棚，当雨季来临时，煤湿，一级给煤机进口堵煤频繁，此种情况下运行，危害极大。第一、锅炉参数波动大，运行调整困难，床温低，飞灰可燃物高。第二、锅炉浇注料受损，影响机组安全运行。我们对原煤仓进行改造，把方煤仓改造为双曲线煤斗，并且加装疏松机和振动器，基本上解决了煤仓下煤不畅的问题，但在连日雨季时仍然会出现堵煤情况。我厂目前正在建干煤棚，以便彻底解决给煤机断煤问题。（6）机组加减负荷时的注意事项加减负荷过程中，要注意勤
22、调整，不可死搬先加风、后加煤的框框，应采用多次少量的原则，根据锅炉床温、床压、风量、氧量、煤量、主汽压力、炉膛负压等多个参数灵活掌握，逐步调节。避免因调整过快影响碳粒的燃烬。主要是控制氧量不能大幅度波动。5 效果通过运行验证证明，经过采取上述措施后，锅炉飞灰可燃物大幅下降，维持在 1%左右，在煤质变化大的情况下一般都小于 2%，保证了锅炉运行的经济性和炉灰的综合利用。调整后的入炉煤煤质工业分析及飞灰可燃物含量见下表：煤 种 入炉煤 1 入炉煤 2收到基全水分 Mt(%) 6.5 5.9空气干燥基水分 Mad(%) 1.42 1.24收到基灰分 Aar(%) 57.14 57.83收到基挥发分 Var(%) 12.13 13.49空气干燥基硫分 St.ad(%) 0.68 0.8低位发热量 Qnet.v.ar(kJ/kg) 10492 12272低位发热量 (kcal/kg) 2509 2935综合灰样飞灰可燃物(%) 0.99 1.51综合渣样炉渣含碳量(%) 2.4 2.5参考文献：1李 俊，田子平，等。降低循环流化床飞灰可燃物， 锅 炉 技 术第 35 卷第 4 期 2004 年 7 月 作者：张红军，工程师，长期从事电站锅炉运行工作。单位地址:河南平顶山叶县蓝 光电厂， 邮编：467200，E-mail： ；联系电话：13569563599；0375-8097271
