循環流化床鍋爐飛灰含炭量的討論

循環流化床鍋爐的飛灰含碳量問題近年來受到關注，鍋爐飛灰含碳量的高低是影響鍋爐熱效率的主要因素之一。若其它熱損失達到設計指標時，那么降低飛灰含碳量便成為鍋爐節能降耗的首要工作。在分析受到流化床燃燒機理后，判斷飛灰中失去反應性的焦炭粒子是飛灰偏高的主要原因，但在運行中可以通過調整運行參數有效降低飛灰含碳量，提高鍋爐效率。針對循環流化床鍋爐降低飛灰含炭量的相關問題，本文作了一些討論。

    一、關于循環流化床燃燒技術 
　　循環流化床燃燒技術是國內外公認的一種潔凈煤燃燒技術，近二十年來才應用于電站鍋爐領域并逐漸成熟起來。近幾年來，循環流化床燃煤電站鍋爐在我國迅速崛起。它的主要特點是具有良好的脫硫和脫硝特性，能很好地控制有害氣體的排放，減少酸雨形成，滿足日益嚴格的環保要求。 
　　二、鍋爐飛灰中殘碳的形成機理 
　　循環流化床鍋爐的發展速度使循環流化床鍋爐運行出現了一些問題。諸如爐膛、分離器以及回送裝置及其之間的膨脹和密封問題。特別是鍋爐經過一段時間運行后，由于選型不當和材質不合格，加上鍋爐的頻繁起停，導致一些部位出現顆粒向爐外泄漏現象。還有由于設計和施工工藝不當導致的磨損問題。爐膛、分離器以及返料裝置內由于大量顆粒的循環流動，容易出現材料的磨損、破壞問題。爐膛溫度偏高以及石灰石選擇不合理導致的脫硫效率降低問題。灰渣綜合利用率低的問題。其中尤其是飛灰含碳量高問題的存在影響了循環流化床鍋爐的連續、安全、經濟運行，還帶來了維修工作量大、運行費用高等問題。 
　　根據研究，從密相區揚析出的細小焦炭顆粒是飛灰中未燃碳的主要來源。煤粒在進入高溫流化床后，受到熾熱床料的快速加熱，首先是水分蒸發，然后當煤粒溫度達到熱解溫度時，煤粒中揮發分析出，隨著熱解的進行，顆粒內部將產生明顯的壓力梯度，一旦壓力超過一定值，顆粒表層將崩裂而形成破碎。煤粒破碎后形成了大量的細小粒子，這些細小粒子在揮發分析出后成為活性較低、不易燃盡的焦炭粒子。 
　　飛灰中的焦炭粒子可根據其反應特性分為兩類；一類反應性相對較高，甚至還有未析出的揮發分，這類顆粒在爐膛內停留時間不長，主要分布在較大的飛灰顆粒中。另一類恰好相反，揮發分基本已經析出，并且在燃燒室、分離器反復循環燃燒，焦炭的反應性隨著停留時間的增長而逐漸降低，這類顆粒主要集中在較細的飛灰顆粒中。在熱解最初階段反應性下降非常快，接下來下降速度減緩，最后達到由熱處理溫度決定的一個漸進值，溫度越高，此漸進值越低。循環流化床燃燒溫度下，焦炭在10～30min內，反應性下降至最低，爐膛中的細小顆粒一般不能停留這么久，所以飛灰中低反應性焦炭極有可能是來自于原煤形成的大顆粒焦炭。大顆粒焦炭在引爆裂、磨損達到可揚析的細小顆粒之前會在爐膛內停留較長時間。