[科普中国]-复燃

复燃，又称爆燃、回燃、闪燃，泛指在火灾现场为缺氧燃烧时，因大量的新鲜空气冲入现场，而导致爆发式的剧烈燃烧现象。

简介复燃现象，意指在现场通风不良之密闭空间内，当火势已维持了一段时间，空气内氧浓度递减，因燃烧产生的未完全燃烧的碳粒子，一氧化碳 - 即可燃性气体积聚，当足够的空气引入火场，与浓烈的可燃气体混合，并达燃烧界限范围内，则在原有火源瞬间引燃下，燃烧猛烈地发生，并引发出一股爆发性的火焰扩散，朝空气入口处冲出室外的现象。此现象一般在火警发生的后期出现。

飞灰复燃技术在电厂的应用飞灰复燃系统概述整个系统由空气预热器 (下称空预器 )除灰部分、静电除尘器除灰部分、锅炉除灰部分及飞灰再循环部分构成。在空预器前 ,烟道中的灰利用内喷射器输送到中间粗灰仓。 静电除尘器灰斗栅的排灰 (按烟气 )方向是通过空气斜槽及链式输灰机实现的 ,灰由一电场空气斜槽输送到中间粗灰仓;由二电场空气斜槽及三、四、五电场输送到中间细灰仓。中间粗 / 细灰仓的灰通过其下面的仓泵输送到炉前集灰仓及灰库 ,集灰仓中的灰可通过其下的仓泵将其中的灰输送到中间灰仓 ,也可通过集灰仓下的旋转给料机输送到飞灰燃烧器进行飞灰复燃。灰库容积1000m³,通过一个升降卸料机将灰库中灰送到干灰卡车并及时运走。

①空预器除灰部分

空预器除灰斗设置在空预器入口处，以减少空预器内部的磨损。每个烟道配备1个灰斗，聚集在灰斗中的灰利用喷射式输灰机输送到中间灰仓,配备3台输送风机，其中1台备用。

②静电除尘器除灰部分

该部分共有2台静电除尘器。在每台静电除尘器第一电场所聚集的灰尘由设在0 m的风机通过空气斜槽吹送到中间粗灰仓。第二电场中所聚集的灰尘由设在0 m的风机通过空气斜槽吹送到中间细灰仓中。第三至第五电场中所聚集的灰尘由其下的单股链式输送机送到双股链式输送机中,再进一步送到中间细灰仓。

③锅炉除灰部分

该部分包括中间灰仓的输送和集灰仓到中间粗 /细灰仓的再循环及将灰仓中的灰输送到灰筒仓。

中间灰仓分为中间粗灰仓和中间细灰仓2种。中间灰仓位于静电除尘器下方原始烟气侧，直通式，矩形，容积为 70m³。每个灰仓下面有 2个仓泵，中间灰仓向外输灰是通过每个仓泵的输灰功能组来完成的，同时每个输灰功能组有集灰仓和筒仓2个输灰方向。中间灰仓的排灰系统从 2个排放口开始，灰由于重力而下落，落到中间灰仓下的仓泵中，仓泵中的灰达到其高料位时中间灰仓的输送风机启动，从仓泵内向外吹灰，直到达到低料位。

炉前集灰仓中的灰可通过其下的灰斗出口处的旋转给料机送到炉膛再燃烧，其复燃量可根据锅炉负荷并通过调整调速马达的转速来调整进入炉膛的复燃灰量。 另外也可以通过集灰仓下的仓泵将灰再循环输送到中间粗 /细灰仓。

系统的优点①节省场地

由于锅炉采用的是气体除灰 ,所以进入灰库的灰是干灰，1000m³的灰库可储存锅炉满负荷运行一个星期的产灰量，并且可以用干灰卡车及时运走 ,所以不需要专用灰厂，可节省大面积的场地。

②不改变灰的特性，便于综合利用

锅炉采用飞灰复燃技术，利用干热空气输送灰，灰中几乎没有水分，因此灰的特性没有改变。灰分为粗灰和细灰，它们有不同的用途，如用作建筑材料等，具有较高的经济效益。

③复燃部分可将灰变为渣，易于贮存和用于不同的用途

将锅炉产生的灰进行复燃，可以使其变为液态渣，便于贮存和用于不同的用途，产生较大的经济效益。

④对灰中的未充分燃烧部分进行再循环以使其燃烧更彻底

煤粉在炉膛中经过燃烧后仍然有一些未燃烧的煤粉颗粒，如果将其直接排放，不仅会污染环境而且也不经济，而经过再次燃烧(也可多次再循环)后，其可燃成分将会大大降低，进一步提高经济效益。

⑤灰斗不容易结垢

在气体除灰及飞灰复燃过程中采用的是具有较高温度的干空气，这样灰的温度也较高，便于除灰，而且在灰斗中的灰也由于具有较高的温度不会结垢。

⑥节省大量的水资源

与以往相比，飞灰复燃系统除灰和输送灰采用的是空气而不是水，这就节省了大量的水资源，在水资源较为紧张的情况下，该方式除灰具有较高的社会效益和经济效益。

系统存在的缺点及改进建议(1)华能北京热电厂的飞灰复燃系统由于其输送风机功率偏小、输送风温偏低,管道中的灰量较大时易引起堵灰，解决办法是适当加大输送风机的功率和提高输送风温度。

(2)灰库卸料装置必须在废气风机开启之后才可启动，而废气风机的启动又必须在控制室内操作，比较麻烦。因此，灰库卸料功能组启动的第一步应为开启废气风机，并且就地增加该功能组的启停功能,以方便卸料。

(3)杨柳青电厂飞灰复燃系统通过控制盘对功能组进行操作，不能单独操作某一设备，如阀门、风机等。该方式的缺点是当某一设备出现故障时，不能对其进行单独调试，所以应为该系统配备计算机操作系统。

(4)空预器除灰功能组的启停是通过电除尘器的启动与停止来完成的，这样做会因锅炉投运早于电除尘器的运行而使空预器下的管道堵灰，因此应改为可手动启停该功能组的方式。1

黑灰复燃型煤技术的应用我国是以煤炭作为主要能源的国家。煤炭火力发电生产过程中，会排出炉渣 (白灰)和粉煤灰 (黑灰)两种固体废弃物，其中，仅粉煤灰一项即达1.26亿t/a，占整个工业固体废弃物的19.2%。白灰的利用率相对较高，而由于燃煤质量低劣和燃煤技术上的原因，相当一部分黑灰含碳量较高。 据不完全统计，黑灰含碳量超过12%的电厂占全国总数的30%，含碳量超过8%的电厂占总数的40%，排放出去的纯碳，折合标准煤近2000万t/a，造成煤炭资源大量浪费，电厂经济指标相对下降，同时，也给黑灰的综合利用带来困难，更不利于环境保护。 本文就萍乡矿业集团有限责任公司安源煤矸石发电厂以洗煤厂尾煤和黑灰为主要原料生产型煤，混合洗渣燃料用于沸腾炉燃烧工业应用情况作一介绍。

黑灰的特性黑灰是燃煤过程中产生的，被自然沉降或随烟气经引风机带入烟道被湿式或干式收尘器捕集下来的颗粒物。一般黑灰中煤渣灰约15%，而80%为飞灰。其物质组成和理化特性随燃煤性质、燃烧方式及排出方式而异，通常含有70%左右的硅、铝氧化物等。黑灰的比表面积大，吸附性强，具有高分子缩聚物特性，湿时和易性较好，但干燥后，塑性差，比较松散，难以成球。

安源煤矸石发电厂以洗矸和劣质原煤作为主要燃料燃烧，在正常运行条件下，被文氏里水膜除尘捕集下来的黑灰经干燥后筛分特性如表1和工业分析结果如表2。

从黑灰工业分析结果来看，黑灰燃烧热值能够满足流化床锅炉燃烧技术指标不低于6520kj/kg的要求，但实际中，并不能把黑灰直接用于流化床的燃烧。这是因为，黑灰颗粒过细过轻,无粘结性，在正常运行的工况下，黑灰粒子在沸腾炉内滞留时间短,还来不及被燃烧就随烟气排出。因此，对黑灰的造粒成球，是解决黑灰二次燃烧的关键。

黑灰复燃烧型煤①黑灰成型工艺

本着经济上合理，运作上便捷的原则。经考察，选择了就近安源煤矿洗煤厂的厂外沉淀池中煤泥，作为与黑灰掺合成型的主要原料。

经工业分析表明，该种煤泥含大量的有机碳成份，发热量在5017.9～12545kj/kg之间。从特性上分析，它挥发份高、粒度小、密度小、粘度大、含灰率及含水率高，是一种低热值洗煤泥。

综合分析黑灰和煤泥各自的特性，将它们按一定比例掺合，能弥补各自的不足，若加入一定量的粘结剂，机械挤压成型煤，使之具有一定强度，即能满足在炉膛内床料相互碰撞，逐步爆裂，充分燃烧的效果。其生产工艺流程如图1:

②影响黑灰型煤物理性能的因素

影响黑灰型煤物理性能指标主要因素是黑灰、煤泥和粘结剂的品种及相互配比关系;其次是干燥温度、干燥时间、储存时间。磨损率主要受粘结剂掺量和干燥时间影响。型煤的热爆破性能与型煤成份及配比和干燥温度因素有关。

③对粘结剂的要求

根据黑灰成型工艺要求和沸腾炉燃烧特点，粘结

剂的选择是关键。 它应具有:

（1）塑性好，粘结性好和低、中温爆裂的性能。

（2）低熔点，导热性能好的特点。

（3）无毒、低毒或有害成份控制在国家相关标准

内。

（4）有助于提高型煤的燃烧活性

黑灰型煤的工业应用黑灰型煤的燃烧性能由黑灰，煤泥和粘结剂的配比来决定其优劣。

①不同配料型煤在沸腾炉中的燃烧情况

经过三组不同配比的型煤在流化床锅炉中工业应用试烧情况比较结果如表3。

上表中三组成份型煤均加工成长枕形棒型煤，分别在锅炉中燃烧的运行参数表明:单纯以黑灰与煤泥加工的型煤，发电平均负荷略低于未加型煤燃烧。使用粘结剂Ⅰ型时，燃烧效果基本与未加型煤时一致，沸腾炉运行参数无明显改变，型煤基本烧，但捧型较完整，爆裂程度较差。而使用复合助燃粘结剂Ⅱ型，型煤进入炉内爆裂性，烧透程度高，燃烧充分，通过调整型煤与洗矸的配比，运行参数显著改变，发电负荷要比原来提高10%～20%。

同时，发现使用Ⅱ型粘结剂的型煤，灰渣排量比原来降低1倍，由于加入了固硫成份，使整个烟气中的排放量也比原来减少60%以上。燃烧后排出的冷渣含量低于1.70，且强度高，只要适度调整CaO加入量，可直接作为高标号水泥混合材使用，经济上具有高附加值。而含碳量超过8%以上的黑灰，又可再次配比成型煤循环燃烧使用。

在工业试验成功的基础上，安源矸石发电厂已建成一条年产5万t黑灰型煤生产线,每年可处理黑灰3.5万t。

②黑灰型煤的工业应用前景

通过工业试验表明，黑灰在一定条件下，掺入泥煤或其它可燃料加工成型。二次燃烧技术上是可行的;利用型煤再燃技术，使黑灰中的可燃成份在发电过程中形成闭路循环，可大大提高煤炭资源的利用率。同时，可提供大量高附加值的冷渣直接用于水泥生产，符合综合利用原则，也为企业经济开辟了一条创收的途径。生产黑灰复燃型煤,原料来源充足，又可解决黑灰堆积污染问题。提高固硫、脱硫效果，对环境保护十分有利，鉴于以上诸多优势，将对广大煤炭火电厂产生巨大的吸引力，从而加快黑灰复燃型煤技术的开发推广和应用。

黑灰复燃煤的开发和应用，是洁净煤技术的一条途径，是有效利用煤炭资源,保护环境，提高企业经济效益的一项一举多得，利国利民的事业。

今后，有针对性的研究和开发粘结剂品种及型煤配比技术，以适应各种锅炉燃烧特性，并符合经济效益、环境效益与社会效益相统一原则，是十分必要的。2

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学