生物质循环流化床锅炉尾部飞灰含碳量高原因分析

时间：2022-06-02作者：太原锅炉集团有限公司浏览：220

1.1北流电厂燃料介绍


北流电厂使用生物质燃料与设计燃料对比表


北流电厂生物质流化床飞灰化验方法在改进前采用燃煤电厂飞灰含碳量化验方法。采用《燃煤锅炉燃烧试验技术与方法》[1]中“粉煤灰中可燃物含量的测定”方法，用失重法来进行飞灰含碳量的测定。一般认为试样的烧失量即为飞灰中碳的质量。


北流生物质锅炉飞灰含碳量测定采取的方法和燃煤机组飞灰含碳量化验方法一致。具体测定步骤如下：


（2）烧失量的百分率按下式计算：


LOI=（G-G1）/G***


式中：G为灼烧前试样质量，g；


G1为灼烧后试样质量，g.


飞灰含碳量=烧失量。


根据燃煤电厂飞灰含碳量减重法测得北流电厂飞灰含碳量在13-17%，经多次燃烧调整试验，无法继续下降，飞灰取样颜色为灰白色，目测无炭黑颗粒。


1.3飞灰化验成份分析


北流电厂将飞灰样本委托广西壮族自治区煤炭质量监测站进行飞灰含碳量检测和飞灰成分分析，化验结果如下：


各组成的质量分数，%


北流电厂循环流化床锅炉在设计时床温在822℃，但在实际使用过程中由于燃料水份较大，床温长期维持在700-730℃间，只有燃料水份将至45%以下，床温才能上升至750℃以上。从燃烧后生物质灰的颜色为灰白色看，灰中碳颗粒含量没有检测数据那么高。进一步分析表中飞灰成分，其中碱性氧化物CaO质量分数约占飞灰成份30%，碱性氧化物K2O、Na2O的质量分数约占飞灰成份20%。此两种物质约占飞灰总质量的50%左右。因此，对飞灰进行初步分析，在815℃的温度条件下长时间进行煅烧失重，不仅仅是由于碳颗粒的燃烧失重引起的，碳酸钙在此温度下的分解失重可能是重要原因。同时，从飞灰成份中可以看到树皮、板皮中K离子、钠离子含量较高，飞灰中碱金属化合物在815℃温度下由固相转为气相也是引起飞灰失重的重要原因。


因此采用新的化验方法，既能保证检测出飞灰中含碳量，又能排除碳酸钙的分解对检测结果的影响，排除K、Na离子对化验结果的影响。同时，定量分析出以上两种物质的影响偏差比率，找出较适合生物质循环流化床飞灰含碳量化验方法。


1.北流飞灰含碳量改进检测方法


2.1试验思路介绍


北流电厂尝试采用新的试验方法来测试实际飞灰含碳量。此次实验，方法是用同一个灰样在不同温度灼烧，以观察北流飞灰重量损失，探讨飞灰中含碳量的实际大小。


第一步，用常规化验方法测定出灰样的飞灰含碳量；


第二步，用同一个灰样在不同温度灼烧，以观察北流飞灰在不同温度下的重量损失。


第三步，对飞灰在量热仪通过氧弹燃烧产生的实际热值，计算飞灰含碳量，作为常规飞灰含碳量的数据进行对比分析。


第四步，采取炉前燃料样进行500℃、700℃、815℃的灼烧试验，目的是检测生物质燃料在500℃条件下失重与815℃试验条件下失重对比分析，算出500℃的燃料燃尽比率。找出新的测定飞灰含碳量的温度。


2.2实际试验情况介绍


样品实验数据如下


2.3实验数据分析


（1）灰1（0.7g±0.1g）灰样进行了常规测定方法，测出飞灰可燃物含量为11.5%；


（3）灰1（0.7g±0.1g）灰样在500℃以前没发生任何变化，在550℃测定的飞灰含碳量（失重质量比）在1.15%。


（6）炉前燃料样2以常规测定方法测出燃料失重比例为94.6%，在500℃时候测出燃料失重比例为93.3%，在500℃的燃尽率93.3/95.2=98.0%，


（7）对两个样品炉前燃料的燃烧测定，在500℃时已经基本燃尽，含碳量在此温度下进行化验，失重法测定的飞灰含碳量和用低位热值校核的飞灰含碳量偏差不大，数据相差在0.32%。随着化验温度的升高，两个数据相差量越来越大，到815℃标准化验温度时，两种化验的偏差已经达到10.03%。


两种灰样在不同温度下失重曲线图


3.采用常规测定与工业分析偏差原因分析


CaCO


3、CaSO


3、CaSO4易在520-750℃的温度区间内，碳酸盐的分解尤其是CaCO3的分解。形成CaO和CO2等气体，根据两种灰样在不同温度下的失重曲线图分析，此区间质量损失导致飞灰质量损失7-8%。在对北流电厂灰样成分分析中得到的数据，灰样中CaO质量分数约占总25-30%来折算CO2逃逸而引起的质量损失，和承重的质量损失7-8%是相适应的。


3.2 750-815℃物质的分解


4.结论


对于以桉树皮为主要原料的生物质流化床锅炉，由于飞灰中物质的特殊性，在采用燃煤机组化验方法来测定飞灰含碳量时，应充分考虑化学物质的分解引起的飞灰质量减小并考虑碱性物质的气相逃逸而带来的质量的减少。因此，为避免以上两种物质在化验飞灰含碳量对结果的影响，可降低化验时的温度。目前，北流电厂采用550℃煅烧飞灰2小时，称重后再煅烧两小时恒重的办法来测定飞灰含碳量。一般飞灰含碳量测量值在2-3%之间。

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