300MW循环流化床锅炉低床压、低氧量运行

300MW循环流化床锅炉低床压、低氧量运行

优化实践

杨彪

（大唐鸡西第二热电有限公司黑龙江 鸡西 158150）

【摘 要】循环流化床（CFB）锅炉是近年来发展起来的新一代高效、低污染、清洁燃烧设备。但CFB 锅炉都不同程度存在运行周期短、厂用电高、 排烟损失大等问题， 因此优化运行潜力极大。

【关键词】300MW循环流化床锅炉；低床压;低氧量; 降低厂用电率；

引言

循环流化床锅炉技术作为一种洁净煤燃烧技术，具有煤种适应性广、燃烧稳定、炉内脱硫和分级燃烧有效降低污染物排放及易于实现灰渣综合利用等特点，近几年以环保、经济在国内得到了快速发展，并进一步向大容量、高参数发展。我公司2X300MW机组分别于2011年6月份和10月份一次通过“168”试运，为降低辅机耗电率我公司所有风机采用变频调节，2013年完成发电厂用电率5.93%，已经处于循环流化床机组发电厂用电率优秀水平，但我公司仍继续探讨研究节省降低锅炉风机电耗电措施，我公司近三年通过以下优化措施完成发电厂用电率3.99%，已达到煤粉炉水平。

一、设备概述

我公司2X300MW循环流化床锅炉采用亚临界参数中间再热机组设计，与300MW等级汽轮发电机相匹配，可配合汽轮机定滑压启动和运行。锅炉采用独立知识产权的循环流化床技术。锅炉主要由双裤衩腿型炉膛，高温绝热分离器，自平衡“U”形回料阀和尾部对流烟道组成。炉膛底部是水冷布风板，其上布有布风均匀防堵塞、防结焦的大直径钟罩式风帽。高温绝热分离器、回料腿、自平衡“U”型回料阀构成了循环物料的返料系统。配风分一、二次风并由各自的风机供风，采用分级配风。一次风经布风板给入，二次风喷口布置于炉膛密相区分两层分布。

二、理论依据

循环流化床锅炉受热面的传热方式主要以颗粒和气体的对流换热为主，炉内温度一般维持在850~920℃，远远低于煤粉炉的炉膛温度，所以辐射换热占的份额较小。流化床中传热系数与悬浮物密度的平方根成正比。为保证锅炉正常燃烧与出力，这就要求流化床锅炉运行中炉膛内必须有足够的有效循环物料量。但过多的床料量将使风烟系统阻力增加，风机耗电量增加，机组效率下降，同时锅炉水冷壁受热面磨损加剧，不利于锅炉长周期稳定运行。炉内床料过少，风机耗电量下降，但也不能过低如果运行床压过低会导致锅炉炉内物料浓度降低，一次风压头降低，不利于大颗粒流化，易导致锅炉流化不良，局部吹穿，造成锅炉结焦。所以我公司通过以下调整措施即使保障锅炉安全运行，又有效降低风机耗电，提高机组经济性。

三、采取措施

1、源头控制保证合适的入炉煤粒径

鸡西第二热电有限公司300MW 循环流化床锅炉输煤系统设计为两级破碎系统、两级筛分，设计时CFB锅炉的燃料粒径多选用宽筛进行筛分，粒径分布在0～10 mm。最大不超过13 mm。但由于煤质情况及碎煤系统的原因，锅炉的燃料粒径很难达到设计值。粒径过大，燃烧换热的总面积相对减少，燃尽时间延长，大量的粗颗粒沉积在密相区床面，不仅影响流化和燃烧份额的分配，而且会使炉膛下部磨损加剧，碳的燃尽率降低，低渣含碳量升高，同时由于燃烧不完全，大量未燃尽的煤粒被排出炉膛，也使底渣含碳量明显增加，不利于床压的优化执行。粒径过小，易被流化风夹带飞出密相区，甚至飞出炉膛来不及燃烧，分离器难于捕捉，造成飞灰可燃物增加。我公司根据实际情况，规范入炉煤粒径管理，严格控制入炉煤粒度，适当增加入炉煤中间粒径比例，控制最大粒径13mm以上不大于5%，6mm以上弊大于15%，3mm以下占60%满足锅炉需求。

2、选择合理的床压

床压在炉内反映的是料层的实际厚度，对锅炉的安全经济运行具有很重要的意义。料层过厚时，风室静压增大，阻力相应也增大。为了保证流化和稳定负荷，需增大流化风量，致使颗粒的扬析率增加，飞出炉膛的燃料量增加，风机电耗也增大；过厚的料层也会降低床温，造成燃烧效率下降；床压高时，炉内物料浓度增加，床料对炉内受热面及尾部烟道各受热面磨损加剧，给四管漏泄带来隐患，同时物料浓度增加，导致尾部受热面积灰严重，不利于排烟温度的降低及蒸汽温度的提升。料层过薄时，易出现吹穿现象，床压过低，炉内稀相区燃烧份额增加，易使炉内悬吊的受热面管屏超温，使运行安全性下降。床压的调节可通过控制冷渣器的转速来实现，对于不同的煤种保持不同床压，给煤粒径较细时床压保持下限6kPa，给煤粒度大时为防止流化不良床压保持上限9 kPa。

3、低氧量燃烧措施

在循环流化床锅运行初期，对其燃烧控制经验不足，采用了较大的过量空气系数，氧量控制值在4-6%。经过认真分析及总结经验，打破固定思维，考虑到循环流化床锅炉炉膛的密封性好，漏风系数极小，在经过多次运行调整试验得出，氧量控制在3-3.6%最佳。在采用低氧量燃烧技术后，风量的减少使风机电耗降低，受热面磨损减弱；床温的提高使锅炉燃烧效率升高，有效提高了锅炉的安全性及经济性。

4、提高床温

床温是CFB锅炉运行控制的重要参数之一。它的高低直接影响锅炉运行的安全性与经济性。床温过高，可能会导致高温结焦，造成停炉；床温过低，会使燃烧不完全，也不利于CFB锅炉的安全运行。床温高。则炉内整体温度较高，在一定的过量空气下，有利于降低化学不完全燃烧损失，提高燃烧效率，使炉内燃烧更加完全，减少底渣与飞灰可燃物的数量。但床温不能无限升高，床温的升高受灰熔点、脱硫脱硝的限制，我公司结合大量掺烧矸石情况，保持床温在880-930℃范围内运行。

5、优化风量配比

循环流化床锅炉燃烧调整的目的就是通过改变床温和氧量，调整内、外二次风比例，对炉内燃烧工况进行优化。风量控制的一般原则是在一次风量满足流化前提下，相应调整二次风量来控制氧量。因为一次风量的大小直接关系到流化质量的好环，以最小流化风量作为一次风调整下限，如风量过低，料层就流化不好，时间长就会发生结焦。对二次量的调整主要是依据烟气中的含氧量，如含氧量过高时，会增加锅炉排烟热损失，以上参数对循环流化床锅炉的经济运行非常关键。锅炉运行中，一次风保证流化及提供燃料燃烧的初始氧量，二次风增大扰动及提供后期燃烧氧量，调整好一、二次风的配比，可有效地降低化学不完全热损失。一般情况下．从低负荷到满负荷。一次风占60％～40％，二次风占40％～60％，不同负荷、不同煤种在风量的分配方面有很大的区别，总的分配原则是低负荷、燃料热值低时，一次风占的比例大些。高负荷、燃料热值高时，二次风占的比例大些。同时在保证下部床温前提下尽量开大上部二次风风量，维持上下二次风比例1:2，控制氧量3-3.6%相同负荷下单台一次风机电流减少了20-30Ａ、二次风机电流减少了10-20Ａ、引风机电流减少25-35Ａ，节省厂用电率降低0.1~0.3个百分点，可见风机电耗下降还是较明显的，同时因风速降低还减少了锅炉受热面的磨损。另外在运行中，维持炉膛微负压，将炉膛出口处的压力控制在-50 Pa，可提高炉内温度，减少炉膛及尾部烟道漏风，延长较细燃料在炉内的停留时间，降低引风机电耗，提高锅炉效率。

四、总结及结论

通过低床压低氧量优化措施的不断完善及执行，经优化调整，床压的降低，烟气量降低，系统阻力降低，一、二次风机电流及引风机明显降低，有效降低了机组厂用电，近三年发电厂用电完成3.99%已达到煤粉炉先进水平。由于炉内物料量减少及送风量减少烟气流速降低，对炉内受热面磨损降低；随着床压的降低，炉内循环物料量减少，循环灰带走热量的能力下降，床温升高，飞灰及底渣含碳量降低，排烟温度降低，锅炉效率提高，提高了企业的经济效益和竞争力，可为同类型机组的安全、稳定运行提供借鉴经验。