烟气再循环对燃煤锅炉运行性能影响试验研究

烟气再循环对燃煤锅炉运行性能影响试验研究

郭艳林

兖州煤业榆林能化有限公司 榆林 719000

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，采用不同的烟气再循环投运方式，会对机组经济性产生不同影响，合理的烟气再循环方式能够降低机组供电煤耗，应根据机组实际情况选取烟气再循环方式。循环流化床锅炉实现超低排放改造的除尘技术进行综合分析比较，并分析了超低排放改造的投资和运行成本，从而提出了循环流化床锅炉实现超低排放的技术路线，为循环硫化床锅炉实施超低排放改造提供参考。

关键词：燃煤锅炉烟气；超低排放；技术改造

引言

投运烟气再循环系统会在一定程度上导致锅炉效率降低，厂用电率上升，且低负荷工况下更加明显，但投运烟气再循环系统能够有效提升再热汽温、过热汽温，电厂为提高机组锅炉的灵活调节能力，设计加装烟气再循环系统，将引风机后的烟气送至一次风、二次风。为充分掌握烟气再循环系统对机组运行特性的影响，需对机组进行烟气再循环系统投运方式的试验研究。

1烟气再循环对锅炉效率的影响

在215MW、135MW负荷时，均是未投运烟气再循环系统时锅炉效率最高，投运一次／二次风组合烟气再循环系统时锅炉效率降低最多，这主要是因为再循环烟气带入系统的热量小于带出边界的热量（即Δq＞0）。此外，投运烟气再循环系统时，再循环烟气的温度高于冷空气温度，空预器换热量减少，导致排烟温度上升，也是锅炉热效率降低的原因之一。在控制运行氧量一致的前提下，投运一次风烟气再循环系统时，一次风率降低，大量空气从二次风或燃尽风进入炉膛会使煤粉燃尽延迟，引起炉膛火焰中心上升，有利于提升主汽温和再热汽温。投运二次风烟气再循环系统时，二次风门开大，炉膛内温度水平降低，炉内辐射换热量降低，对流换热量增加，有利于提升再热汽温。

2工艺方案选择研究

2.1电袋复合式除尘器

电袋复合式除尘器是有机结合了静电除尘和布袋除尘的特点，通过前级电场的预收尘、荷电作用和后级滤袋区过滤除尘的一种高效除尘器，但电袋除尘器存在运行阻力较大，对于在役机组改造来说，引风机需要较大余量。电袋除尘，滤袋破袋后对粉尘影响较大，在追求粉尘超低排放的当下一旦出现破袋，将对排放产生重大影响。

2.2脱硝系统改造

脱硫塔为脱硫装置的核心设备，因硫酸铵浆液中的氯离子浓度很高，腐蚀性很强，脱硫塔采用碳钢材质，内衬玻璃鳞片防腐。脱硫塔自下而上可分为四个主要的功能区:1)浓缩区:该区为脱硫塔浆池区，主要功能是将浆液中的水分蒸发，浓缩浆液的作用，并且可以用于硫酸铵的结晶，此区设置三台浓缩循环泵，其中一台用于浓缩喷淋，一台用于塔底浆液池的脉冲悬浮搅拌，第三台泵用于浓缩喷淋泵备用。2)吸收区:该区包括三层吸收喷淋层。其主要功能是用于吸收烟气中的酸性污染物及飞灰等物质，循环浆液由喷淋层下方的积液盘收集，再自流至塔外的吸收浆液槽中。3)水洗区:该区包括两级水洗，主要目的是为了降低氨逃逸及气溶胶现象的出现，每级水洗喷淋层下方均有积液盘，将水洗水收集至塔外的水洗水槽里。上层水吸盘上方设置了填料，加强对气溶胶的捕捉。4)除雾区:设置两级除雾器，用于分离烟气中夹带的雾滴，降低对下游设备的腐蚀，节约用水;减少结垢，降低吸收剂的消耗。烟气从吸收塔出口引出后，进入高效塔板除尘装置，继续捕捉烟气中的颗粒及小雾滴，将烟气含尘量浓度控制在5mg/Nm3以内。脱硫塔内浆液随着反应时间，硫酸铵比例的增大，浆池浓度增高，吸收能力降低。浆池浓度达到一定浓度，经排浆泵排至硫铵后处理系统，经水力旋流器、稠厚器、离心机、循环流化床干燥机后，达到一定纯度的硫铵晶体。滤液返回脱硫塔内，使塔内浆液浓度稳定维持在一定范围之内。

2.3制定了旋风分离器结垢处理技术

进一步研究揭示了碳酸钙与超细煤泥对灰熔点的影响，矿井水中含钠离子较高，加上浮选药剂的影响，在旋风分离器中易结灰垢，经化验和分析大部分为钙长石、钠长石，结垢增厚导致旋风分离器下料腿内径变小，易导致锅炉返料中断，影响锅炉运行。项目组通过对燃料分析、烟气模型建模、运行温度调整，研究了钙长石、钠长石生长对物料循环的影响，并采取了掺烧混煤、石英砂，控制钙硫比、控制床温等综合措施对钙长石进行抑制及消除，实现了锅炉在超细煤泥和现有条件下的稳定燃烧。

2.4烟气再循环对厂用电率

烟气再循环系统布置有两台离心式风机，当投运烟气再循环系统时，会对锅炉侧辅机厂用电率造成影响，投运一次／二次风组合烟气再循环系统时，锅炉侧辅机厂用电率上升最大，较未投运时分别上升0.44%、0.46%。对比四种运行方式状态下锅炉侧辅机的运行电耗情况，发现一次风机及送风机电流基本不变，而引风机电流随着烟气回流量的增加而明显增大，尤其是在投运一次／二次风组合烟气再循环系统时达到最大；烟气回流风机是导致炉侧辅机厂用电率增加的主要原因。尽量利用现有系统设备，整体系统节能降耗，便于运行维护，提升整套系统超低排放改造的最佳性价比。同时，投标方必须尽可能降低对原有系统的影响，招标方为超低排放改造的施工、安装提供便利并尽量满足改造所需的停机时间，缩短施工周期。须采用先进、成熟、可靠人技术，造价经济、合理、便于运行维护。运行费用最低，确保人员设备安全，节省能源、原材料和占地。在设计上要留有足够的通道，包括消防、施工、检修需要的吊装及运输通道。

2.5分离器、回料器优化

循环流化床的炉内传热传热系数与气固两相流密切相关，提高炉内灰的浓度可相应提高传热系数，提高物料的循环量就需相应优化旋风分离器以提高分离效率，这同时也增加了床内细灰的份额，为调整风量分配提供有利条件。根据全煤泥煤质、灰的物理特性以及设定各部分风速、边界条件，分离器优化具体措施是偏置式中心筒材质由ZG26Ni4Mn3NRe更换为0Cr25Ni20，优化中心筒结构和增加镍元素含量以增加中心筒的强度与韧性；分离器直径（mm）由Φ3000调整到Φ3300，中心筒直径由Φ1200调整到Φ1300，料腿内径由Φ450调整到Φ400。分离器效率提高后，循环物料中的细灰份额增加，适当减少床存量低床压运行依然可以保证锅炉正常运行。床存量降低后，二次风区域物料浓度降低，二次风穿透扰动效果增强，炉膛上部气固混合效果得以改进，提高了锅炉燃烧效率。

结语

综合考虑烟气再循环对锅炉效率、再热汽温、过热汽温、锅炉侧辅机厂用电率的影响，以同一负荷下未投运烟气再循环系统的工况为基准，计算烟气再循环投运方式对机组运行经济性的影响，通过多方案比选，采用了技术先进、改造量小、工程实施快，占地面积小的改造方案，节省了大量的投资，取得可观的经济效益。锅炉改造后，各系统运转良好，烟气排放各项指标时刻处于超低排放标准范围内。

参考文献

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