循环流化床锅炉飞灰含炭量的讨论

循环流化床锅炉的飞灰含碳量问题近年来受到关注，锅炉飞灰含碳量的高低是影响锅炉热效率的主要因素之一。若其它热损失达到设计指标时，那么降低飞灰含碳量便成为锅炉节能降耗的首要工作。在分析受到流化床燃烧机理后，判断飞灰中失去反应性的焦炭粒子是飞灰偏高的主要原因，但在运行中可以通过调整运行参数有效降低飞灰含碳量，提高锅炉效率。针对循环流化床锅炉降低飞灰含炭量的相关问题，本文作了一些讨论。

    一、关于循环流化床燃烧技术 
　　循环流化床燃烧技术是国内外公认的一种洁净煤燃烧技术，近二十年来才应用于电站锅炉领域并逐渐成熟起来。近几年来，循环流化床燃煤电站锅炉在我国迅速崛起。它的主要特点是具有良好的脱硫和脱硝特性，能很好地控制有害气体的排放，减少酸雨形成，满足日益严格的环保要求。 
　　二、锅炉飞灰中残碳的形成机理 
　　循环流化床锅炉的发展速度使循环流化床锅炉运行出现了一些问题。诸如炉膛、分离器以及回送装置及其之间的膨胀和密封问题。特别是锅炉经过一段时间运行后，由于选型不当和材质不合格，加上锅炉的频繁起停，导致一些部位出现颗粒向炉外泄漏现象。还有由于设计和施工工艺不当导致的磨损问题。炉膛、分离器以及返料装置内由于大量颗粒的循环流动，容易出现材料的磨损、破坏问题。炉膛温度偏高以及石灰石选择不合理导致的脱硫效率降低问题。灰渣综合利用率低的问题。其中尤其是飞灰含碳量高问题的存在影响了循环流化床锅炉的连续、安全、经济运行，还带来了维修工作量大、运行费用高等问题。 
　　根据研究，从密相区扬析出的细小焦炭颗粒是飞灰中未燃碳的主要来源。煤粒在进入高温流化床后，受到炽热床料的快速加热，首先是水分蒸发，然后当煤粒温度达到热解温度时，煤粒中挥发分析出，随着热解的进行，颗粒内部将产生明显的压力梯度，一旦压力超过一定值，颗粒表层将崩裂而形成破碎。煤粒破碎后形成了大量的细小粒子，这些细小粒子在挥发分析出后成为活性较低、不易燃尽的焦炭粒子。 
　　飞灰中的焦炭粒子可根据其反应特性分为两类；一类反应性相对较高，甚至还有未析出的挥发分，这类颗粒在炉膛内停留时间不长，主要分布在较大的飞灰颗粒中。另一类恰好相反，挥发分基本已经析出，并且在燃烧室、分离器反复循环燃烧，焦炭的反应性随着停留时间的增长而逐渐降低，这类颗粒主要集中在较细的飞灰颗粒中。在热解最初阶段反应性下降非常快，接下来下降速度减缓，最后达到由热处理温度决定的一个渐进值，温度越高，此渐进值越低。循环流化床燃烧温度下，焦炭在10～30min内，反应性下降至最低，炉膛中的细小颗粒一般不能停留这么久，所以飞灰中低反应性焦炭极有可能是来自于原煤形成的大颗粒焦炭。大颗粒焦炭在引爆裂、磨损达到可扬析的细小颗粒之前会在炉膛内停留较长时间。