摘要：CFB（循环流化床）锅炉不仅可以实现低成本脱硫、低NOx排放，还可以燃用劣质煤。由于其本身的气固两相流动特性，煤颗粒在主循环回路中的停留时间很长，便于脱硫反应的进行和焦炭颗粒的燃尽。
关键词：循环流化床；锅炉；飞灰回燃；
柴里电厂两台江西锅炉厂75t/h循环流化床锅炉，使用德国差速床燃烧技术，返料装置为多管旋风分离器，属于低倍率循环锅炉。现电厂燃料构成为低热值煤矸石加洗混煤，由于燃料热值低，灰分大，锅炉返料效率低，飞灰含碳量高，炉膛沸腾状况差，后部烟道磨损严重，出力达不到额定负荷等实际情况，不仅增加了锅炉的不完全燃烧热损失，影响了锅炉机组的经济性，同时，锅炉沸腾状况差，易造成炉膛结焦，严重威胁锅炉的安全运行。从锅炉烟气排放来看，氮氧化物的排放浓度在500-600mg/m3，远远超出了国家标准的要求，给企业的治理带来了较大难度。因此，必须对锅炉进行技术改造降低锅炉的飞灰含碳量和氮氧化物的排放浓度，从而降低企业的燃料成本和脱硝成本，确保烟气达标排放。通过研究，我们发现可以通过以下方式进行改造控制，以达到要求。
1锅炉飞灰含碳量偏高原因分析
1.1设计煤种和目前实际燃烧煤种不易
锅炉燃料情况如表1：
表1锅炉燃料情况
说明：表中括号内数值为平时几次化验结果的范围，下面一行的数值基本代表平均数据。从表中可以看出，发热量偏高，但挥发分偏低。
1.2炉膛高度偏小
循环流化床锅炉炉膛高度是循环流化床设计的一个关键参数，炉膛越高锅炉造价越高，而能使大部分细颗粒在悬浮段燃尽。一般是在能够保证分离器不能捕集的细碳颗粒在炉膛内一次通过时能够燃尽，以及水循环安全性保证的情况下尽可能降低锅炉的高度。锅炉设计流化速度3.5-5m/s，而沸腾段和悬浮段总计高度（沸腾床面至炉膛烟气出口）只有13m，这样细碳颗粒在炉膛停留的时间只有2.6-3.7s，不能满足其在炉膛内停留5-6s可基本燃尽的时间。
1.3锅炉燃料粒度的影响
矿煤的特殊性是细粉颗粒比较多。煤的破碎程度大。这样导致了煤的细小颗粒过多，煤的粒度<1mm通过率高达50%以上。对于循环流化床锅炉来讲，燃料粒度是一个很重要的参数，过粗过细都会给运行带来影响。对单位质量燃料而言，粒径减少粒子数增加，碳粒的总表面积增加，碳粒的燃烧速度增加，燃尽时间缩短。颗粒过粗，燃烧换热的总面积相对减少，延长燃尽时间。但颗粒过细，送入炉内就会被流化风夹带飞出浓相区，甚至飞出炉膛来不及燃烧；颗粒过细，分离器难以捕捉，结果烟气带走的未燃尽的颗粒增加而造成飞灰可燃物增加。对于循环流化床锅炉，在给料粒度分布一定时，能够飞出床层参加物料循环的颗粒尺寸由运行风速决定，细小颗粒的燃烧效率是由分离效率等因素决定，降低飞灰含碳量的关键在于提高那些一次通过炉膛但没有燃尽，而循环次数又不多的细颗粒的燃尽度。理论说明减少给煤中细颗粒的数量，有助于降低飞灰含碳量。细颗粒过多或煤燃烧过程中生成较多的100um以下的细颗粒，或者分布在1mm以下的颗粒较多，其颗粒的燃尽时间远远长于其在炉内停留的时间，将导致飞灰含碳量增加。因此保持入炉煤粒径在一个合理的范围内，对降低飞灰含碳量是有益的。
1.4分离器的分离效率不高
分离器的捕灰效率直接影响循环床的飞灰携带率和燃烧效率。捕灰效率愈高，灰携带率愈大，燃烧效率愈高。该锅炉选取的是惯性分离器，效率只有80%，本身就为低携带率的分离器。又由于燃烧煤种和设计煤种不符，细小颗粒偏多，致使该分离器的效率更为大大降低。对于一般降低飞灰含碳量高的措施是：一是运行中的风量控制；二是煤的粒度控制。对于该锅炉采用这些控制措施，飞灰的含碳量有一定的减小，但不能从根本上解决。如锅炉炉膛高度不够、分离器的效率低以及煤种等原因。
2循环流化床锅炉飞灰含碳量高改造方向
我们烧的煤在3000大卡，原炉膛出口过热器处的未燃尽的灰都放至灰车外运，现在炉子两侧各加装了中心筒旋风分离器，通过返料柱腿及返料床将红灰返至炉膛复燃，没有用电除尘器的灰，除尘灰全部通过气力输灰系统进入灰库。
2.1实现炉膛内的多级送风方式
二次风配风方式对于任何一种锅炉，设法降低一次风率、提高二次风率，都不失为增进分级送风的好方法，既可以强化氧化区燃尽和还原区低氧分段NOx 燃烧效果，也抑制温度及温差水平，达到低氮与高效燃烧的过程统一。从分级配风均匀性的目标来看力求燃烧过程每一处局部燃烧份额获得较为均匀的风煤比，避免诸如结焦、高温腐蚀、蒸发量异常、火焰中心位置不当等等不正常现象甚至故障。为此，在炉膛的稀相区的四周布置二次风口，一方面解决了炉膛中部缺氧的问题，另一方面解决了二次风的分级送风，降低了氮氧化物的产生。2.2保证合理的燃料颗粒度
物料颗粒度异常一些燃用洗中煤、煤泥等燃煤细末或轻质生物质的锅炉，往往会伴随着燃烧份额的上升，造成火焰中心上移。而一些既混烧细末燃料，又有矸石等难以破碎的硬质低热燃料，又会出现两极分化，易于出现分层湍动的流化异常，造成床温和炉温的严重不均匀和脉动。更多的情况是大尺寸超标颗粒太多所形成的流化不良和高床温情况，形成高比重密相区。这些情况无疑会带来很多问题，一则是形成炉膛出口温度、返料温度或床温 的异常升高，产生高温峰值偏离低氮温度；二来会破坏二次风的分级效果，严重破坏氧化还原区的分段NOx 趋势。为此，在燃料的破碎要求上，继续降低提出了燃料的颗粒度。
2.3提高返料灰的数量和炉膛上部温度
原来锅炉返料灰量少，燃料颗粒度不合理，底部床温高，炉膛流化状态差，炉膛出口温度低，氮氧化物排放严重超标，锅炉负荷低。采用上排气旋风筒烟气分离器替代原多管式旋风子烟气分离器，用来提高返料灰量，提高火焰高度，降低炉膛温度。
2.4提高减温器的调节精度
面式减温器工作环境恶劣、热交换器温差大，承受着巨大应变，局部零件应力集中，如蛇形减温器总管部位，经常发生环形裂缝，产生泄漏，影响蒸汽品质，在运行过程中常出现减温器泄露，减温水控制困难，主蒸汽温度波动大等情况。现采用给水喷水减温方式，提高了减温水的控制精度，稳定了主蒸汽温度。
参考文献：
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[3]旺初.循环流化床锅炉在我国的现状和发展[J].锅炉技术，1997（2）.
论文作者:田忠文
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/4
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