王新鋼
(煙臺龍源電力技術股份有限公司,山東煙臺264006)
近年來,循環(huán)流化床鍋爐以其優(yōu)越的環(huán)保特性、燃料適應性受到人們的廣泛關注,并得到迅速發(fā)展,但也存在水冷壁磨損嚴重、飛灰含碳量整體偏高等問題。
河南某75 t/h循環(huán)流化床鍋爐是濟南鍋爐廠生產(chǎn)的高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐,型號為YG-75/5.29-M20。該鍋爐為單鍋筒,自然循環(huán),П型布置。常規(guī)入爐煤質:以鶴壁煤為主,還有神木煤及其他煤種。該鍋爐結構尺寸如表1所示。
表1 鍋爐結構尺寸
該鍋爐于2017年進行技改后運行穩(wěn)定,飛灰含碳量較技改前變化不大。2018年6月下旬,鍋爐設備在沒有任何異常的情況下飛灰含碳量逐漸升高,7月以后飛灰含碳量由原來的14%~18%升高到25%~32%。飛灰含碳量的大幅升高嚴重影響了鍋爐效率,降低飛灰含碳量對提高鍋爐的經(jīng)濟效益有著重要的實際意義[1]。本文結合前期對該鍋爐的追蹤調試經(jīng)驗,通過一系列燃燒調整,找出造成飛灰含碳量升高的主要原因,并進行了驗證。
循環(huán)流化床鍋爐降低飛灰含碳量的燃燒調整主要從兩方面考慮:首先,延長物料在爐內的停留時間;其次,提高物料在爐內的燃燒速率,縮短燃盡時間。為此,本文分別從一二次風風量調整、二次風風量上下分配比例調整、爐內料層調整、氧量調整等方面進行改進。鍋爐通過以上燃燒調整,飛灰含碳量變化不明顯,說明運行操作手段對造成飛灰含碳量升高的影響十分有限。因此,考慮從煤質變化和燃煤粒徑變化方面分析造成飛灰含碳量高的原因。
本文通過統(tǒng)計飛灰含碳量變化前后的入爐煤情況發(fā)現(xiàn),6月與8月入爐煤前后有較大變化。其中,6月23號之前入爐煤工業(yè)分析揮發(fā)分平均在19.4%左右,灰分平均在30%左右,其間#1和#2爐飛灰含碳量平均在16%~17%。8月入爐煤工業(yè)分析揮發(fā)分平均在14%左右,灰分平均在36%左右,其間飛灰含碳量平均值在25%~33%。
通過以上對比可以發(fā)現(xiàn),燃煤揮發(fā)分和灰分的高低對飛灰含碳量有較大影響。低揮發(fā)分會造成煤粉推遲著火及延長其燃盡時間,高灰分則會阻礙焦炭與氧氣的接觸,增加燃料著火和燃盡的困難[2-3]。
鍋爐實際入爐煤為混煤,其中主要煤源為鶴壁貧煤。燃煤細顆粒份額嚴重偏多,尤其是100 μm以下的細顆粒。皮帶取煤擠壓后煤粒成團狀,說明細顆粒份額嚴重過多。
鍋爐燃煤細顆粒份額過大時,受到75 t/h循環(huán)流化床鍋爐高度的限制,細顆粒在爐內停留時間很短,來不及燃盡即飛出爐膛,而細微顆粒無法被分離器捕捉,從而導致飛灰含碳量增大。
通過以上分析認為,飛灰含碳量升高一方面是煤質變化影響,另一方面是燃煤粒徑變化影響??紤]到更換煤種帶來的生產(chǎn)成本等因素,因此本文通過改變燃煤粒徑來驗證以上分析的正確性。
入爐煤粒徑調整前后,在皮帶處進行取樣,獲取變更前后粒徑配比數(shù)據(jù),在保證鍋爐穩(wěn)定運行的前提下,摻燒粒徑變更前后的入爐煤,對比粒徑變更前后飛灰含碳量的變化情況。試驗前后燃煤顆粒粒徑配比數(shù)據(jù)如表2所示。試驗前后飛灰含碳量變化情況如表3所示。
表2 試驗前后燃煤顆粒粒徑配比數(shù)據(jù)
從表2可以看出,1 mm以下燃煤顆粒比例較之前有明顯變化,基本在22.6%~27.8%,從3次化驗結果來看,細粉顆粒度整體上較之前有明顯改善。
從表3可以看出,飛灰含碳量化驗結果也有較大改善,飛灰含碳量較摻配試驗前降低7%左右。
表3 試驗前后飛灰含碳量變化情況
通過上述試驗可以看出,燃煤顆粒中細粉比例對飛灰含碳量有明顯影響。燃煤顆粒中1 mm以下粒徑比例在29.5%~39.4%時,飛灰含碳量在27%~30%;燃煤顆粒中1 mm以下粒徑比例在22%~27%時,飛灰含碳量基本控制在22%~24%。
(1)燃燒調整手段對降低飛灰含碳量沒有明顯效果。
(2)分析煤質變化和燃煤粒徑變化,可以找到造成飛灰含碳量升高的主要因素。
(3)改變細粉粒徑比例,飛灰含碳量較之前降低了7%左右,驗證了上述分析的正確性。