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摘要:循環(huán)流化床鍋爐是目前我國(guó)應(yīng)用最廣的潔凈煤燃燒技術(shù)之一，但是在實(shí)際生產(chǎn)中仍存在不少問(wèn)題，困擾著循環(huán)流化床機(jī)組長(zhǎng)周期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。從循環(huán)流化床鍋爐的燃燒調(diào)整與運(yùn)行調(diào)整方面進(jìn)行比較和研究，在脫硫、優(yōu)化燃燒調(diào)整等方面提出實(shí)用性的方法和措施。

關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床鍋爐；爐內(nèi)脫硫；燃燒效率；飛灰可燃物

任何一家電廠最終追求的是企業(yè)利潤(rùn)的最大化，同時(shí)還要滿足國(guó)家日益提高的環(huán)保要求，如何使得機(jī)組既能安全經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)周期運(yùn)行又能達(dá)到環(huán)保的要求，是每個(gè)電廠從事流化床鍋爐運(yùn)行值得研究的課題。

1鍋爐簡(jiǎn)介

國(guó)投大同能源有限責(zé)任公司電廠2×480t/h鍋爐是采用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的HG-480/13.7L.MG31型循環(huán)流化床鍋爐，采用單汽包、自然循環(huán)、高溫超高壓一次中間再熱、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、單爐膛平衡通風(fēng)、前墻給料、固態(tài)冷卻排渣。配2臺(tái)國(guó)產(chǎn)135MW高溫超高壓直接空冷凝式汽輪發(fā)電機(jī)組。

2投產(chǎn)后運(yùn)行情況

國(guó)投大同電廠機(jī)組于2010年10月份投產(chǎn)，從運(yùn)行7年綜合情況看，由于煤價(jià)偏高負(fù)荷偏低，機(jī)組整體效率不高，機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)存在發(fā)電煤耗、廠用電率偏高，二氧化硫階段性超標(biāo)、飛灰可燃物高等諸多問(wèn)題。

3爐內(nèi)脫硫

3.1運(yùn)行基本情況

CFB鍋爐一般采用向爐內(nèi)直接添加石灰石粉來(lái)控制SO2排放。投入爐內(nèi)的石灰石在高溫條件下煅燒發(fā)生分解反應(yīng)生成氧化鈣，然后在爐內(nèi)850℃左右的條件下，氧化鈣、SO2和氧氣經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成硫酸鈣，最后隨著低渣排出爐外。國(guó)投大同電廠SO2排放量的控制一般是通過(guò)控制石灰石的給料速率，即增減鈣硫摩爾比。但影響循環(huán)流化床鍋爐脫硫效率還有床溫，石灰石粒度等許多因素。

3.2運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題分析

（1）石灰石粉的質(zhì)量與粒度。其粒度超過(guò)一定的極限，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)引起堵管。（2）壓縮空氣壓力、流量不足。壓縮空氣是輸送系統(tǒng)的動(dòng)力，如果其壓力、流量不足，會(huì)降低輸送系統(tǒng)煤灰的流動(dòng)速度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起堵管。（3）進(jìn)料閥漏氣。進(jìn)料閥漏氣會(huì)造成發(fā)送器與灰斗間的空氣短路，從而降低了系統(tǒng)工作時(shí)發(fā)送器內(nèi)空氣的壓力，而引起堵管。（4）透氣閥漏氣。其結(jié)果是造成輸送空氣不足，石灰石粉滯留在輸送管的發(fā)送器出口處，發(fā)送器出料閥打開(kāi)時(shí)阻力增加可能會(huì)產(chǎn)生堵管。（5）輸送管路漏氣。輸送管泄漏會(huì)造成泄漏處壓力降低從而引起堵管。

3.3石灰石系統(tǒng)的技改

電廠運(yùn)行以來(lái)，入爐煤含硫量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的0.34%，實(shí)際一直在0.65%左右，石灰石純度在51%左右，煙氣排放SO2濃度基本保持不大于400mg/Nm3的排放水平，但當(dāng)發(fā)電負(fù)荷在100MW以?xún)?nèi)的時(shí)候，煙氣排放SO2濃度可控制在200mg/Nm3以?xún)?nèi)，完全滿足國(guó)家環(huán)保的要求。2008年前，國(guó)家環(huán)保部對(duì)火電廠煙氣排放SO2的濃度要求是不大于800mg/Nm3，電廠按含硫量為0.34%的煤種設(shè)計(jì)爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)，設(shè)計(jì)煙氣排放SO2濃度不大于393mg/Nm3。隨著國(guó)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，目前的爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)就不能滿足要求，尤其在發(fā)電負(fù)荷大于110MW的時(shí)候，超標(biāo)更為嚴(yán)重。

4影響鍋爐燃燒效率的原因分析

由于負(fù)荷率一直較低，冬季和一季度負(fù)荷率只有60%，因此供電煤耗398g/kWh及飛灰可燃物5.5%偏高，說(shuō)明鍋爐燃燒效率下降，整體經(jīng)濟(jì)性偏差，面對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，先從低負(fù)荷時(shí)的燃燒調(diào)整開(kāi)始，然后逐步分析原因予以解決：

4.1低負(fù)荷的影響

循環(huán)流化床鍋爐不能因?yàn)樨?fù)荷低就無(wú)限制的大幅降低風(fēng)量，因?yàn)楸仨氁ＷC鍋爐各部位正常流化和密封，有些風(fēng)量不隨負(fù)荷降低而降低，而是固定不變的，這些固定風(fēng)約占滿負(fù)荷時(shí)總風(fēng)量的1/6，所以鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)單耗大、廠用電率高。通過(guò)停爐后的冷態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合運(yùn)行中給煤量和返料灰的因素考慮，流化風(fēng)量在80MW以下最低降到滿負(fù)荷時(shí)的70%即145kNm3/h，為維持氧量，二次風(fēng)量降到最低60kNm3/h，通過(guò)對(duì)上下二次風(fēng)的調(diào)整，保證二次風(fēng)壓不低于6kPa，總共需二次風(fēng)量60kNm3/h，約滿負(fù)荷的1/3，所以80MW以下時(shí)二次風(fēng)機(jī)余量很大，因此負(fù)荷低于100MW時(shí)采用的是運(yùn)行一臺(tái)備用一臺(tái)的方式。

4.2排煙溫度的影響

由于乙炔吹灰器吹灰效果不好，盡管做過(guò)調(diào)試但是從吹灰結(jié)果看不夠理想，這樣尾部受熱面沾污導(dǎo)致傳熱惡化會(huì)使排煙溫度顯著升高，同時(shí)灰份高的煤發(fā)熱量低，在相同負(fù)荷情況下消耗的燃料量增加，造成煙氣量和流速升高，導(dǎo)致排煙溫度及排煙量都會(huì)升高，從而降低鍋爐效率。受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣及空預(yù)器傳熱元件積灰，鍋爐受熱面積灰將使受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低，鍋爐吸熱量降低，煙氣放熱量減少，空預(yù)器入口煙溫升高，從而導(dǎo)致排煙溫度升高；空氣預(yù)熱器堵灰則使空氣預(yù)熱器傳熱面積減少，也將使煙氣的放熱量減少，使排煙溫度升高。

4.3一、二次風(fēng)量配比的影響：

一、二次風(fēng)比例的調(diào)整可以有效的改善爐內(nèi)燃燒工況，循環(huán)流化床鍋爐密相區(qū)處于一個(gè)很特殊的欠氧狀態(tài)，雖然區(qū)內(nèi)有大量氧氣存在，然而區(qū)內(nèi)的CO濃度高達(dá)2%，表明密相區(qū)的燃燒處于欠氧狀態(tài)。同時(shí)從氣固兩相流的行為來(lái)看，循環(huán)流化床鍋爐密相區(qū)存在著氣泡相和乳化相，其間的傳質(zhì)阻力對(duì)燃燒的影響更為突出，氧氣與不完全燃燒產(chǎn)物CO以及煤顆粒釋放的揮發(fā)份得不到充分混合，進(jìn)行反應(yīng)，密相區(qū)盡管有氧氣的存在，炭顆粒的燃燒仍是欠氧狀態(tài)。研究表明，在二次風(fēng)口上，燃燒室中心區(qū)存在一個(gè)明顯的低氧區(qū)，二次風(fēng)的主要作用就是提供足夠的動(dòng)能穿透物料空間達(dá)到燃燒室中心，提供炭顆粒燃燒需要的氧氣。二次風(fēng)分為上下兩層送入，不同的分配比例決定了爐內(nèi)不同部位的氧量份額。總風(fēng)量不變的情況下，過(guò)大的一次風(fēng)量盡管保證了物料的揚(yáng)析力度，加劇內(nèi)循環(huán)，但無(wú)法提供二次風(fēng)口上燃燒所需要的氧氣，炭顆粒不能充分燃盡，降低了鍋爐效率。過(guò)大的二次風(fēng)量雖然保證了燃燒所需要的氧氣，但一次風(fēng)量的減少將減弱內(nèi)循環(huán)，同時(shí)不能充分將熱量帶到稀相區(qū)參與換熱導(dǎo)致床溫升高。因此一、二次風(fēng)、上下二次風(fēng)比例調(diào)整，二次風(fēng)穿透、擴(kuò)散效果的調(diào)整，可以有效改善爐內(nèi)風(fēng)、煤、床料的混合程度，在保證炭顆粒充分燃燒的前提下，將總風(fēng)量控制在合適范圍內(nèi)，通過(guò)降低煙氣的總焓值降低排煙溫度。

4.4床溫床壓的影響

床壓反映了爐內(nèi)物料的濃度，直接關(guān)系到爐內(nèi)的燃燒和傳熱工控。床溫是爐內(nèi)燃燒以及外循環(huán)灰調(diào)節(jié)效果的綜合結(jié)果，床溫與床壓、一二次風(fēng)配比、返料量、總風(fēng)量等密切相關(guān)。通過(guò)燃燒調(diào)整實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化鍋爐運(yùn)行參數(shù)、確定鍋爐效率較高的工況、改進(jìn)了鍋爐運(yùn)行操作，目前該電廠供電煤耗降至386g/kWh，飛灰可燃物達(dá)到3.2%、低渣可燃物0.85%的水平。

5結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)燃燒非常復(fù)雜的過(guò)程，通過(guò)對(duì)燃燒的理論研究和大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)每一問(wèn)題、每一環(huán)節(jié)分析研究、采取措施，主要從設(shè)備改造和運(yùn)行調(diào)整兩方面積極探索解決方法，使我們較準(zhǔn)確地把握了爐內(nèi)燃燒工況，較精確地對(duì)燃燒進(jìn)行了調(diào)整，既提高了運(yùn)行水平，又保證了循環(huán)流化床鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

作者：范琳 單位：福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院