湖南蔚藍環保設備科技有限公司
Hunan Weilan EP equipment Technology Co., Ltd
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循環流化床鍋爐在電力企業中所占的比例越來越多，它的能耗狀況會直接影響企業的經濟效益。
循環流化床鍋爐最大優點是對環保要求適應性較強，如低NOx排放，爐內石灰石脫硫，可燃燒低熱值煤種等。其缺點是由于循環流化床鍋爐的燃燒溫度只有850--950℃（比煤粉爐低300℃），所以煤粒在鍋爐中的燃盡程度低。這是循環流化床鍋爐飛灰含炭量高和熱效率低的主要原因之一。
經過多年的運行經驗和實踐總結，我們摸索出來一套適合我國循環流化床鍋爐的節能技術——煤灰復燃裝置。該裝置已在多個電廠的多臺鍋爐上應用，實測節煤率少則3.75%，多則8%以上，一般2-3個月即可收回投資，是一項投資少、見效快、高回報的技改技術。
一、循環流化床鍋爐的運行顯著特點：
1、循環流化床鍋爐爐內必須有循環灰參與運行，此循環灰一般由兩部分組成，一是爐膛內的灰在爐膛中心升至一定高度后又沿四周水冷壁下降到料層中，這叫內循環。另一部分是被旋風分離器分離下來而由返料器返回爐膛內的灰，這叫外循環。這些循環灰的作用有兩個，一是在循環過程中，將未燃盡的煤炭進行二次燃燒，充分利用其熱量。二是提高爐膛內的灰濃度，這個灰濃度對鍋爐是至關重要的，有了適度的灰濃度鍋爐才能正常運行，若灰濃度偏小，鍋爐就帶不上應有負荷，就無法在經濟狀態下運行。當然灰濃度過大也是無益的（但這種狀況很少發生）。
為什么鍋爐負荷與灰濃度有關系呢？因為在鍋爐設計中要考慮爐內傳熱問題，循環流化床鍋爐傳熱系數包括兩部分（對受熱面而言），即對流傳熱和輻射傳熱。二者是可以疊加的。設計人員早就發現爐膛內的物料濃度是傳熱系數最大影響因素，傳熱系數隨著物料（灰）濃度的增大而增大。
從以上論述可知，在爐膛內的灰濃度大，傳熱系數就高。即受熱面吸收的熱量多，所以蒸汽產量就會提高，鍋爐負荷就會增加。
2、使用煤種與飛灰含碳量有直接關系，實驗證明：飛灰含碳量與煤的可燃基揮發份除以其發熱量有單調的變化關系，一般是其比值越小飛灰含碳量越高，其比值越大飛灰含碳量就越低。所以從減少飛灰含碳量的角度來說，選擇揮發份高的煤種較好。但這種煤對傳熱系數不利，和相對同熱量的其他煤種相比，灰的濃度會減少，對帶負荷不利。解決這一矛盾的辦法就是利用煤灰復燃裝置增大爐膛物料濃度。
另外，從電廠的經濟運行出發，應選擇較高發熱量和較高揮發份的煤種，因為它的灰份少，排灰渣少，所以熱量損失少（排出的灰渣要帶走部分熱量降低鍋爐效率），實踐證明：高熱值煤比低熱值煤可提高鍋爐效率5-8%以上。再就是對受熱面的磨損少，延長鍋爐運行周期。這一煤種的缺點就是灰濃度偏低，可以用煤灰復燃裝置進行補充，可大大提高鍋爐效率。
二、飛灰復燃的節能機理：
人們原來普遍認為飛灰復燃之所以節煤，是將飛灰中的含碳量重新燃燒利用，這只是事物的一方面，因為實驗證明50-100um的細灰在爐膛內燃燒極不充分，又由于分離器分離效率的原因，這部分灰大部分跑到除塵器中才被分離出來，這些灰含碳量偏高，仍有利用價值，況且它們粒徑極小，對受熱面的磨損可以忽略不計（長期運行經驗也證明了這一點）。
三、經濟性分析
3.1 降低飛灰含碳量，提高燃燒效率
循環流化床鍋爐增設飛灰再循環系統是為降低飛灰中過高的含碳量，國內投運的飛灰再循環系統很少，僅西安熱工研究院對內江高壩電廠410t／hCFB鍋爐做過整體測試：內江高壩電廠飛灰再循環系統改造后，飛灰再循環灰量由1.38kg／s增到2.00kg／s，飛灰含碳量由15-17降至13，鍋爐燃燒效率由95.8提高到96.9，所以內江高壩電廠投運飛灰再循環系統能降低飛灰含碳量6.5—13，按年運行5500h和飛灰含碳量降低10計算，鍋爐投運飛灰再循環系統可節約標準煤4582t／年(燃用設計煤種)。從內江高壩電廠實踐經驗看，飛灰再循環倍率決定飛灰再循環系統的應用效果，內江高壩電廠循環流化床鍋爐飛灰再循環倍率改造后為0.145，石家莊某熱電廠循環流化床鍋爐燃用煤種與內江電廠類似，飛灰再循環倍率為O.161，所以石家莊某熱電廠410t／h循環流化床鍋爐飛灰再循環系統在降低飛灰含碳量、提高燃燒效率方面均有良好的效果。
3.2 可節約大量石灰石
循環流化床鍋爐在正常投運石灰石的工況下，飛灰再循環不僅是飛灰的回送再燃燒，還可實現未反應的CaO的回送再利用，表1為有關資料給出的某CFB鍋爐底渣和飛灰中與鈣元素有關的成分，由此可計算出在飛灰和底渣中的CaO含量之比為2.08：1，即CaO的68含在飛灰中。石家莊某熱電廠410t／h循環流化床鍋爐飛灰再循環系統設計出力為6-12t／h，鍋爐燃用設計煤種總飛灰量為9.326t／h，電除塵器一電場能收集81的飛灰，飛灰再循環系統可將電除塵器一電場全部飛灰送回爐膛，其設計的飛灰量：底渣量=2：1，所以在爐膛未反應的CaO有54左右被再次利用，石家莊某熱電廠410t／hCFB鍋爐石灰石消耗量為4.78t／h(Ca／S=2.3)，按未反應的Ca050回送率計算，在保持爐內鈣硫摩爾比不變的情況下，入爐石灰石含鈣量與入爐煤含硫量的摩爾數之比可降為Ca／S=1.6，即每臺CFB鍋爐可節約石灰石1.45t／h，每臺爐年運行小時數為5500h，使每臺爐年節約石灰石7975t，合格石灰石粉售價約為100元／t，故飛灰再循環系統投運后每臺爐節約石灰石創造的經濟效益約為79.75萬元／年。
3.3 飛灰再循環系統的初投資及運行成本
石家莊某熱電廠410t／h循環流化床鍋爐飛灰再循環系統造價為27.5萬元／套(不含空氣壓縮機系統和儲氣罐)，運行主要耗能設備包括羅茨風機(45kW)、空氣電加熱器(20kW)、旋轉給料閥(1.5kW)及壓縮空氣耗能。第1級輸送系統灰氣比為15kg／kg，石家莊某熱電廠410t／h循環流化床鍋爐最大飛灰再循環量為10.46t／h(系統設計最大出力為12t／h)，故在壓縮空氣壓力為0.7MPa時飛灰再循環系統最大耗氣量為0.7t／h，即1.29m3／min，按空壓機比功率6.0kW·min／m3計算，第1級輸送系統消耗功率為7.74kW，所以石家莊某熱電廠飛灰再循環系統運行中消耗總電功率僅為74.24kW。
3.4 經濟性評價
飛灰再循環系統在降低飛灰含碳量和節約石灰石方面都有顯著的經濟效益，而且初投資和運行成本很低。但目前飛灰再循環系統在我國循環流化床鍋爐上應用很少，其原因是：(1)我國投產的220t／h以上大型循環流化床鍋爐還較少，中小型循環流化床鍋爐多用以燃燒劣質煤，而飛灰再循環系統在降低飛灰含碳量方面更適合于燃用高發熱量難燃煤種的循環流化床鍋爐。(2)我國對排放SO2的環保政策尚未完全到位，國內循環流化床鍋爐幾乎沒有運行時正常摻燒石灰石的，使其節約石灰石的效益無法顯現。飛灰再循環系統節約石灰石的作用相對于降低飛灰含碳量的作用更普遍適用于各種容量的循環流化床鍋爐。
4 結束語
飛灰再循環系統應用于循環流化床鍋爐技術上是可行的，并具有良好的經濟效益。隨著新的《排污費征收使用管理條例》于2003年7月1日正式實施，火電廠SO2排放由超標收費改為總量收費，會對循環流化床鍋爐飛灰再循環技術的推廣應用起到積極的推動作用。
我公司專業從事稀相氣力輸送技術，利用稀相氣力輸送將除塵器中的粉煤灰輸送至鍋爐是飛灰再循環的核心工藝，已有多個成功的案例。
