循环流化床锅炉能效提升综合改造

(整期优先)网络出版时间:2023-08-11
/ 2

循环流化床锅炉能效提升综合改造

焦伯乾

内蒙古北方蒙西发电有限责任公司

内蒙古鄂尔多斯市017000

摘要:随着我国经济和工业快速发展,以及社会化进程加速,对能源尤其是电能的需求与消耗呈现与日俱增的态势。虽然我国三峡大坝等水利设施投入使用,风能、太阳能等清洁能源处在高速发展阶段,但使用煤炭等化石能源的热电厂生产电能仍然是我国电能占比最多的发电方式,比例已经超过60%,发电量甚至超过70%,这与我国工业化起步晚等历史原因存在着较大关系。火力发电是以煤炭为主,在煤炭燃烧过程中存在燃烧率低、能耗高等诸多问题,尤其是产生的废气、废渣对环境污染造成的损失更是不可估量。所以,如何最大程度降低火电厂能耗和污染问题一直都是急需解决的重大难题。

关键词:循环流化床;锅炉能效提升;综合改造

前言

我国能源结构的特点是“多煤贫油少气”,故而煤炭在我国能源消费中占据重要地位。燃煤发电在我国电力工业中发挥着“压舱石”作用,也是我国煤炭利用的主要途径。在我国煤炭资源中,劣质煤占比非常高。在煤炭开采、加工过程中会产生大量洗中煤、煤矸石、煤泥等低热值副产物。这些劣质煤和低热值难燃燃料难以在传统的煤粉燃烧技术中得到有效应用。其次,燃煤引发的大气污染问题日益突出,作为燃煤消费大户的火电机组,也急需进一步提高效率,降低污染物排放。煤炭的清洁高效利用是研究人员长期的研究热点,在洁净煤燃烧技术中,循环流化床燃烧技术获得了研究人员高度的评价。相较于其他类型的锅炉,循环流化床燃烧技术具有燃料适应性广、负荷调节能力强、NOx排放低等众多优点,在近年来得到了快速的发展。

1循环流化床的构造与特征

循环流化锅炉的构造大体可分为三个部分,分别是前部、中部与尾部。前部是锅炉的炉膛,由上到下又可划分为一次风室、密相区和稀相区三个区域,周围铺设水冷壁,提供燃烧的空间。中部是旋风分离器,其功能是实现对循环物料的分离,具体工作质量受到循环物料质量的直接影响,最后是尾部烟道,是循环流化床锅炉不可或缺的部件之一。蒸汽锅炉主要是由过热器、再热器、省煤器以及空气预热器共同构成,尾部烟道中设计了大范围的受热面,还能起将烟气、小颗粒排出的目的。此类锅炉所拥有的高性能、低能耗的优势主要是因为其内部独特的燃烧特点,其燃烧原理是通过高温所带来的烟气以及气流扰动来提升颗粒之间的接触效果,同时,有不少的颗粒返回到流化燃烧工作当中。这种锅炉可以将原本将会被排除的高温固体颗粒进行有效收集,之后再送入炉内进行再次的燃烧使用,实现燃料的最大使用程度,有效提高锅炉的燃烧工作效率。由于在循环流化床锅炉中,很大一部分的固态颗粒都能够被循环使用,因此,相比于其他传统锅炉来说,有着能够有效节约燃烧成本的优势。这同样是其他锅炉所不具备的功能。正是有这些独特的优势,使得循环流化床锅炉在行业中得到的有效的应用。

2循环流化床锅炉的应用现状与必要性

我国通过40多年的循环流化床产品研发,形成了从理论到实践具有自主知识产权的成果,具备了完整的设计、制造、安装、运行和检修体系。中国知网和国家专利检索结果表明:在循环流化床锅炉领域每年的发表文章数最多可达700余篇,每年授权专利数最多可达400余项。根据科技人员统计,截至2021年2月,我国已投产100MW以上等级的循环流化床锅炉已超440台,有49台在役超临界循环流化床锅炉,其中包括3台600~650MW等级和46台350MW等级的超临界机组。我国最大循环流化床机组单机容量已经超越世界其他国家。目前,我国700MW及1000MW超超临界循环流化床机组的研发也在紧锣密鼓地进行中。2022年9月,依托广东国粤韶关综合利用发电扩建项目设计的世界首台700MW超超临界循环流化床锅炉方案,已经通过专家组评审。

发电厂散热器能耗低、使用效率低的问题是改善和优化电力供应不平衡和散热器利用率低的有效方法,因为采用节能技术运行锅炉。发电厂的生产对生活生产力和社会经济发展都是必不可少的,实施发电厂运行中的节能方案有助于绿色经济。发电厂能源消耗技术也是对国家政策呼吁的回应,不仅要满足能源节约的基本需求,还要提高发电厂的生产力。发电厂锅炉采用节能节能技术,确保锅炉安全运行,同时降低能耗。采用节能技术操作散热器和散热器,是最大限度地提高发电厂节能效益、保护国家环境发展、减少煤炭资源损失的实用方法。电厂运行中应用的节能技术已成为电厂生产的重要发展方向。节能技术降低了锅炉运行中发电厂的能耗,提高了锅炉效率,实现了发电厂的可持续发展。

3循环流化床锅炉运行中节能增效策略

3.1辅机节能技术

辅助能源技术结合锅炉运行的事实,提高了节能二级系统的性能,降低了锅炉运行时的能耗。利用水力中心风扇提高锅炉的能效。以水力为中心的风扇工作,可提高第二个系统中风扇的工作效率,同时降低能耗。对辅助电源节能方案不断进行优化完善,应用于锅炉实践中,定期分析和讨论辅助电源节能效果。在助推器节能技术中,静液风机影响助推器节能系统的应用,使助推器节能系统中的通风机技术不断改进,提高了助推器的效率。

3.2加强锅炉汽轮机智能控制系统的研究

锅炉汽轮机系统是火力发电单元的重要组成部分,具有多输入/多输出、非线性和强耦合等特点。加强锅炉汽轮机智能控制系统的研究,对实现精确操作、降低人为误差及降低劳动强度等具有重要作用。因此,可针对锅炉汽轮机系统设计终端滑模控制器和鲁棒自适应控制器,将控制系统分解成两个小规模的子系统,然后分别对两个子系统进行控制器设计,保证系统发生故障时仍能使系统稳定运行。

3.3给煤装置改造

燃煤锅炉的主要燃料是原煤,锅炉类型普遍是链条炉排锅炉,传统集美装置向炉膛给煤过程中,原煤的块、末煤会混合堆叠到炉排中,无法保障锅炉进风的有效性,在锅炉炉膛内部氧气供应不充足的情况下,原煤很难进行充分燃烧。为了进一步优化给煤形式,设计人员需要针对斗式给煤装置进行改造,实行分层给煤装置,保障中块、末煤在炉排中的均匀性、分散性,提升炉膛的整体进风量,为原煤燃烧提供足够的氧气、燃料空间,减少碳含量,提高节能的整体效果,降低污染物的排放量。

3.4引进多元化节能净化技术

在锅炉汽轮机的设计制造过程中,通过引入节能和环保多元化技术,优化汽轮机的整体运行工况,从源头上实现节能环保:一是将多齿蜂窝状汽封技术引入到锅炉汽轮机中,可以增强机器的流通性能,通过降低运行阻力达到提升设备运行效率的目的;二是将干冰清洗技术及工业锅炉水处理技术引入到锅炉汽轮机中,干冰清洗技术可以利用干冰的低温收缩功能清洗汽轮机中的油垢和煤垢,工业锅炉水处理技术可以利用低温废热产生的能量带动设备的运行,减少电能损耗。

3.5采用混合燃料提高燃烧效率

在循环流化锅炉的运行过程中,燃料是必不可少的,当今使用的燃料大多是煤炭等不可再生资源,这些资源性价比相对新型能源较低,同时在燃烧过程中还会产生大量的有害物质。因此,可以采用一些生物能源来进行辅助,使其和煤炭混合形成混合燃料,提高燃料的燃烧效率。其中较为常见的生物能源便是秸秆,这些秸秆难以处理便被直接焚烧,不但浪费了大量的生物能源,还造成了严重的大气污染。将秸秆进行生物发酵处理后,可以生成烷烃等可燃性气体,燃烧过程中不会出现有害气体,能够实现环保发展。

结束语

综上所述,在现代燃煤锅炉生产、运行过程中仍存在很多问题,相关部门必须正确认识、了解这些问题,全面落实资源节约型环保友好型思想,针对燃煤锅炉进行节能环保改造,通过实行创新、改进措施,实现节能、环保改造的预期目标。

参考文献:

[1]王大为.浅析循环流化床锅炉在100%BMCR欠氧时的优化运行[J].能源与环境,2019(6):53-54.

[2]翟黎明.火力发电厂锅炉运行控制节能研究[J].通讯世界,2019,26(12):225-226.

[3]程宝如.火力发电厂锅炉运行控制的节能对策解析[J].中国新通信,2019,21(24):224