試論述影響鍋爐飛灰含碳量的因素有哪些

【專家解說】：　　影響循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳量的主要因素如下：

　　1、 燃料特性的影響。循環(huán)流化床鍋爐煤種適應(yīng)性廣，但對于已經(jīng)設(shè)計成型的循環(huán)流化床鍋爐，只能燃燒特定的煤種（即設(shè)計煤種）時才能達到較高的燃燒效率。由于煤的結(jié)構(gòu)特性、揮發(fā)份含量、發(fā)熱量、水分、灰份的影響，循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率有很大差別。我國主要按煤的干燥無灰基揮發(fā)分含量對煤進行分類，按照揮發(fā)分含量由低到高的順序?qū)⒚悍殖蔁o煙煤、貧煤、煙煤和褐煤等。揮發(fā)分含量的大小實際上反映了煤形成過程中碳化程度的高低，與煤的年齡密切相關(guān)。不同煤種本身的物理組成和化學(xué)特性決定了它們在燃燒后的飛灰具有不同的形態(tài)和特性。東南大學(xué)收集了山西大同煙煤、廣西合山劣質(zhì)煙煤和福建龍巖無煙煤等幾種典型煤種在電站鍋爐中燃燒生成的飛灰，制成樣品，用掃描電鏡進行了微結(jié)構(gòu)分析。收到基灰發(fā)分含量為10%的廣西合山劣質(zhì)煙煤所生成的飛灰大部分是較密實的灰塊，表面不光滑，沒有熔融的玻璃體形態(tài)存在，大部分粒子的孔隙率都較小，僅有少數(shù)球狀空心煤胞出現(xiàn)，但孔隙率也不大，壁面較厚，表面粗糙。該飛灰形態(tài)表明，該煤種燃盡率不高，取樣分析其飛灰含碳量為10%左右。福建龍巖無煙煤揮發(fā)分含量較低，只有4%左右，屬典型難燃煤種，表現(xiàn)為著火延遲、燃盡困難。雖然發(fā)熱值高，燃燒時火焰溫度可達1500℃以上，但燃盡率低，生成的球狀煤胞中絕大多數(shù)為無孔或少孔，雖然也出現(xiàn)多孔薄壁球狀煤胞，但數(shù)量極少。無孔或少孔的球狀煤胞表面很光滑，有熔融的玻璃體形態(tài)存在，對燃盡是極為不利的。從煤粉鍋爐種采取飛灰樣，分析其含碳量在10%以上。山西大同煙煤飛灰中雖然也發(fā)現(xiàn)有極少部分少孔的密實球狀煤胞，但絕大部分為多孔的疏松空心煤胞和骨質(zhì)狀疏松結(jié)構(gòu)煤胞，這兩種煤胞的孔隙率很大，這樣就形成了很大的反映表面積，對煤粉的燃盡十分有利，因而這種煙煤的飛灰含碳量很低。

　　2、 入爐煤的粒徑和水分的影響。顆粒過大，一方面床層流化不好，另一方面，碳?？偙砻娣e減少，煤粒的擴散阻力大，導(dǎo)致反應(yīng)面積小，延長了顆粒燃盡的時間，顆粒中心的碳粒無法燃盡而出現(xiàn)黑芯，降低了燃燒效率，同時造成循環(huán)灰量不足，稀相區(qū)燃燒不充分，出力下降。另外，大塊沉積，流化不暢，局部結(jié)焦的可能性增大，排渣困難。顆粒過小，床層膨脹高，易燃燒，但是易造成煙氣夾帶，不能被分離器捕捉分離而逃逸出去的細顆粒多，對燃盡不利，飛灰含碳量高。通過實驗發(fā)現(xiàn)：顆粒太小，由于煤粉在爐內(nèi)停留時間過短，燃不盡，飛灰含碳量就大。相對而言，燃用優(yōu)質(zhì)煤，煤顆?？纱中?；燃用劣質(zhì)煤，煤顆粒要細些。所以對于不同的煤質(zhì)要調(diào)整二級破碎機的破碎能力來調(diào)整煤的粒度。煤中水分過大不僅降低床溫，同時易造成輸煤系統(tǒng)的堵塞，故對于水分高的煤進行摻燒。

　　3、 過量空氣系數(shù)的影響。一次風(fēng)作用是保證鍋爐密相區(qū)料層的流化與燃燒，二次風(fēng)則是補充密相區(qū)出口和稀相區(qū)的氧濃度。調(diào)整好一二次風(fēng)的配比，有效地降低飛灰、灰渣含碳量，是保證鍋爐經(jīng)濟燃燒的主要手段。運行中適當提高過量空氣系數(shù)，增加燃燒區(qū)的氧濃度，有助于提高燃燒效率。但爐膛出口過量空氣系數(shù)超過一定數(shù)值，將造成床溫下降，爐膛溫度下降，總?cè)紵蕦⑾陆?，風(fēng)機電耗增大。所以在符合變化不大時，一次風(fēng)量盡量穩(wěn)定在一個較合適的數(shù)值上，少作調(diào)整，主要靠調(diào)整二次風(fēng)比例來控制密相區(qū)出口和稀相區(qū)的氧濃度。一二次風(fēng)的配比，與鍋爐負荷、煤種等有關(guān)，通過進行燃燒調(diào)整試驗可建立鍋爐不同負荷與一二次風(fēng)量配比的經(jīng)驗曲線或表格，供運行調(diào)整時參考。

　　4、 燃燒溫度的影響。和煤粉鍋爐爐膛溫度高達1400~1500℃相比，循環(huán)流化床運行溫度通?？刂圃?50~900℃之間，屬低溫燃燒，在此條件下煤粒的本正燃燒速率低得多，加上流化床內(nèi)顆粒粒徑比煤粉爐內(nèi)煤粉粗得多，所需的燃盡時間長得多。提高燃燒溫度，飛灰含碳量低；相反，燃燒溫度低，飛灰含碳量高。

　　5、 分離器分離效率的影響。分離器分離效率高，切割粒徑小，飛灰含碳量低；相反，分離器分離效率低，切割粒徑大，飛灰含碳量高。經(jīng)過20年的發(fā)展，目前我國循環(huán)流化床鍋爐使用的高效分離器有三種：上排氣高溫旋風(fēng)分離器、下排氣中溫旋風(fēng)分離器和水冷方形分離器。

　　6、 飛灰再循環(huán)倍率的影響。飛灰再循環(huán)的合理選取要根據(jù)鍋爐爐型、鍋爐容量大小、對受熱面和耐火內(nèi)襯的磨損、燃煤種類、脫硫劑的利用率和負荷調(diào)節(jié)范圍來確定。

　　7、 鍋爐蒸發(fā)量的影響。鍋爐蒸發(fā)量大，相應(yīng)的燃燒室溫度高，一次通過燃燒室燃燒的粒子（分離器收集不下來的粒子）燃燒時間長，燃盡度較高，飛灰含碳量低；相反，飛灰含碳量高。

　　8、 除塵灰再循環(huán)燃燒的影響。對難燃盡的無煙煤，采取分離灰循環(huán)燃燒之后，飛灰含碳量仍比較高。為了進一步降低飛灰含碳量，一個比較有效的措施是采用除塵灰再循環(huán)燃燒。德國一臺循環(huán)流化床鍋爐，當分離灰再循環(huán)倍率為10~15時，飛灰含碳量仍有23%左右。為了降低飛灰含碳量，采用了除塵灰再循環(huán)燃燒。當除塵灰再循環(huán)倍率為0.3時，飛灰含碳量降低到了10%左右；除塵灰再循環(huán)倍率為0.6時，飛灰含碳量降低到了4%。