探讨循环流化床锅炉降低床压的策略

探讨循环流化床锅炉降低床压的策略

汪乐乐

(合肥东方热电有限公司安徽合肥230000)

摘要：循环流化床（CFB）锅炉是一种高效的锅炉。床压是循环流化床锅炉的一个重要的参数。床压的高低直观反映的是床料的厚度，床压越高，证明炉内的床料越多。床压过高对CFB锅炉经济性、安全性和环保指标控制等各方面均不利。但床压不能一味降低，过低的床压会导致料层过薄，抵抗外部扰动的能力下降，易导致燃烧不稳定。本文以某发电有限公司C厂#6机组的300MW循环流化床锅炉为例，探讨如何合理地降低CFB锅炉的床压。

关键词：循环流化床；降低床压；节能

引言

本文分析了影响CFB锅炉床温的因素，通过借鉴国内外电厂一些降床温改造方案，集合本公司实际所采取的一些降床温改造技术加以整理，深入论述了适用于本公司的降床温改造技术方案，从而在保证机组安全稳定运行的基础上显著降低床温，以满足环保要求、满足粉煤灰提取氧化铝的要求，达到经济环保效益最大化。

1概述

C厂#6炉自2010年7月投产以来，通过运行人员的耐心摸索和精心调整，其各项参数日趋稳定，机组运行的安全性和经济性不断提高，但循环流化床锅炉特有的易磨损、风机电耗大、床温不易控制等问题一直没有得到彻底解决。这些问题归根到底是因为C厂#6炉的运行床压控制过高。为维持循环流化床锅炉正常运行，需要维持一定的床压。床压越高，表明炉内循环物料就越多，锅炉的蓄热能力就会提高，燃烧越稳定。但是，床压过高不利于循环流化床锅炉的正常运行，其带来的后果是：增加风机电耗，从而增加厂用电率，于经济性不利；过多的床料造成炉内防磨材料磨损异常加快，易发生爆管事故，于安全性不利；风量增大，对NOX等环保指标的排放控制不利。显然，过于追求燃烧稳定，C厂#6炉现有的运行控制床压偏高，需要采取措施适度降低现有的运行床压。

2锅炉床温方面存在问题及原因分析

单纯床温是指CFB锅炉在运行时密相区的床层温度，它是反映炉内燃烧状态的重要参数，床温的控制直接影响锅炉燃烧稳定性和燃烧结焦性，以及脱硝效率。自投产以来，锅炉运行基本正常，但由于为了提高锅炉效率，锅炉长期保持高床温、大风量运行，最高平均床温达到989℃，而单点最高床温甚至达到了1040℃，由此引发了不少问题。（1）NOX排放高。CFB锅炉存在着炉膛中心区缺氧问题，这会降低燃料燃尽效果和脱硝的化学反应效率，导致炉内NOX的排放比例升高。（2）因为集团公司为发展粉煤灰提取氧化铝做准备，根据提取氧化铝的工艺特性，需要将床温控制在860℃以下，保证灰渣活性。同时要求灰渣粒度小于0.425mm，并尽可能多地产生飞灰，减少灰渣份额。（3）锅炉灰循环差，分离器效率偏低。#3、#4炉分离器运行时效率偏低，灰颗粒外循环倍率不足，炉内热负荷分配不平衡，负荷的变化往往会影响份额变化，造成炉内火焰中心上移，而更多的是尺寸超标颗粒太多形成的流化不良和高床温情况，形成高比重密相区。（4）床温高、风机出力大、能耗大，当机组负荷N≥280MW时，一次风量保持在30.3万Nm3/h，风机电流保持在164A；二次风量保持在313000Nm3/h，风机电流保持在167A。这表明机组运行中为保证床料硫化及控制床温，风机出力均保持较高，导致风机耗电率较高。（5）床温高，且分布不均匀。前墙平均床温大于956℃，后墙平均床温是903℃，且单点床温在最高极限时超过了1040℃。使得床料温差大，分布不均匀，导致风帽磨损严重，而且不能够满足粉煤灰提取氧化铝的理想床温。（6）一次风量大，风速高，摩擦系数增大，进而造成锅炉四管磨损泄露。（7）一、二次风配比不当。设计中一、二次风配比是4∶6，二次风口位置不合理，没有充分协调好射流穿透、配风均匀性、风煤比、局部均衡这几方面的关系。

3采取降低床压的措施

3.1掺烧煤粉炉炉渣，改善炉内床料颗粒度分布

降低循环流化床锅炉床压的关键点在于降低床温。床温是CFB锅炉重要的参数之一，床温直接反映了锅炉内各点的温度分布，从而间接得知炉内的燃烧状况。C厂#6炉水冷屏、中温屏过、高温屏过、高温屏再均布置在旋风分离器入口处附近，原本降低床温的措施一般是通过增大一次风量，以增加外循环物料的量，通过外循环中较细颗粒度的床料把热量以辐射和对流换热为主要方式传递至上述换热器内，以此降低床温。但是盲目增大一次风量易把细粒度床料随烟气吹离，剩下的大颗粒度物料越来越多，外循环的物料量会持续下降，炉膛差压下降，造成恶性循环，治标不治本。因此，最根本的方法是从炉内的物料入手。循环流化床锅炉一般对于炉内物料粒径的要求是小于8mm。B厂#3、#4机组是135MW煤粉炉机组，其炉渣粒径一般小于2mm，将#3、#4炉的炉渣用于C厂#6炉入炉煤的掺烧，恰好解决了炉内物料粒径较大的问题。根据每天入炉煤的变化，一般要求二值、三值掺烧30t的炉渣，一值掺烧20t的炉渣，遇到煤种变化较大的情况实行动态掺烧，改变掺烧煤粉炉炉渣的比例。通过合理的掺烧，改善炉内床料粒度的分布，增加小粒度物料的比例，使炉膛差压增大，外循环的物料量增多，降低平均床温后，一次风量也能比以往更低，为降低床压提供了必要条件。

3.2优化配煤

一般来说，灰分越大的煤种，其燃烧产物中灰分含量也越大，易使炉内床压持续升高，更快地达到排渣所需要的参数；而增大排渣频次，容易将大颗粒度的床料排走，同样达到改善炉内颗粒度的效果，有利于降低床压。为此，C厂根据煤种的不同，通过将灰分较大的烟煤（20%以上）与灰分较小的印尼煤（5%左右）以1:1、1:2等比例进行动态配比，使混合后配煤灰分保持在10%左右，使其燃烧产物颗粒度保持在合理的范围内。

3.3重新制定各负荷下的目标参数

在降低了平均床温后，以往的目标参数控制也要发生改变。如果维持原来的一次风量，床压表面上看是下降了，但是也会导致床温降得很低，使锅炉热效率下降；汽温偏低，汽轮机做功效率也下降。因此，有必要制定新的目标控制参数。C厂通过不断摸索每个负荷对应工况下不同的一次风量和床压等参数，在相同负荷下，为避免引起其他参数大范围波动，以每次降低0.1kPa床压为变量，最终确定现阶段条件下各负荷下比原来能降低0.5kPa左右的床压，形成合理的参数范围，做成座签表供运行人员参考，同时规定：较低负荷下（225MW以下），排渣时须遵循“少量多次”的原则，排渣至床压比座签表要求的各负荷的下限值略高时停止排渣，保持床料总量不至于过低，保证燃烧稳定。

结语

综上所述，按照既定方案对锅炉进行改造，基本可以实现了预定目标：①可以实现NOx的超低排放，还能带来脱硝电价补贴、上网电量增多等潜在收益。②可以实现全负荷下的低床温控制，使灰渣能够得到全方位的综合利用，做为下游提取氧化铝工艺原料使用，待示氧化铝工程投产后，将带来可观的经济效益。③结合受热面改造，锅炉床温降低，带负荷能力增强，锅炉效率将进一步提高。④改造后机组稳定性明显提升，负荷调整能力增强，锅炉对煤质的适应能力提高。综合考虑，改造后带来的收益将远大于项目改造投入，经济效果显著。

参考文献:

[1]王锟.循环流化床锅炉床温及汽温调整［J］.能源与节能，2013（8）.

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[3]郭涛，王珂琛，李强，等.床温对循环流化床锅炉运行的影响及降低床温技术的研究［J］.锅炉技术，2015（3）.

[4]郑春雄.垃圾焚烧发电厂锅炉受热面改造研究［J］.科技经济导刊，2016（11）.