440 t/h循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟運行研究

王秀蘭，趙立虎，牛雪峰

(赤峰熱電廠，內(nèi)蒙古 赤峰 024001)

1 機組概況

赤峰熱電廠1號、2號鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制造的440 t/h循環(huán)流化床 (CFB)鍋爐，超高壓一次中間再熱，與135 MW等級汽輪發(fā)電機組匹配，可配合汽輪機定壓啟動和運行。分別于2006年12月和2007年6月相繼投產(chǎn)運行。

由于電廠老機組鍋爐是煤粉爐，1號、2號機組投產(chǎn)初期，運行人員缺乏循環(huán)流化床鍋爐運行經(jīng)驗，在燃燒調(diào)整方面，總是按照煤粉爐的要求進行調(diào)整，曾多次發(fā)生運行工況偏差和非計劃停運情況，影響了機組的安全經(jīng)濟運行，且風機電耗大、飛灰大、煤耗多、非計劃停運次數(shù)多，因此提高循環(huán)流化床鍋爐運行周期和經(jīng)濟性迫在眉睫。通過對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特性、運行工況偏差的系統(tǒng)試驗分析與論證，采取多項保證鍋爐安全運行、降低鍋爐受熱面磨損、提高機組運行周期和經(jīng)濟性的可行措施，并取得較好效果。鍋爐主要設計參數(shù)見表1，鍋爐設計燃料特性見表2。

表1 鍋爐主要設計參數(shù)

表2 鍋爐設計燃料特性

2 加強運行調(diào)整提高鍋爐經(jīng)濟性

在1號、2號鍋爐試運初期，運行人員積極掌握循環(huán)流化床特性，研討優(yōu)化運行調(diào)整的方案，結(jié)合熱力試驗數(shù)據(jù)，制定了運行調(diào)整措施，針對運行中出現(xiàn)的異常狀況進行多次試驗調(diào)整，在實際運行中加以驗證并改進，最后總結(jié)循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整的經(jīng)驗，得到4項燃燒調(diào)整措施，使循環(huán)流化床鍋爐的燃燒經(jīng)濟性得到大幅提高[1]。

2.1 降低床壓運行

在鍋爐運行中，床壓的測量值會隨著鍋爐的負荷、爐內(nèi)灰的粒徑、煤的質(zhì)量、煤的破碎粒度及風量而變化。爐內(nèi)床壓控制值不是一成不變的，應根據(jù)大量運行經(jīng)驗和測試數(shù)據(jù)來確定，在不同的鍋爐負荷下，依據(jù)床壓測量值，參考密相區(qū)3層床壓值對床料粒度組成作出正確判斷，控制床壓在合理范圍內(nèi)運行。

在1號、2號鍋爐投運初期，運行人員流化床鍋爐調(diào)整經(jīng)驗少，為保證鍋爐滿負荷穩(wěn)定運行，采用了較高的床壓控制值，結(jié)果造成流化風量較高，爐內(nèi)耐火材料和水冷壁管交界處管壁磨損情況嚴重，多次被迫停爐，影響了機組的經(jīng)濟運行。根據(jù)這種情況，經(jīng)對床壓進行多次測量，運行人員結(jié)合測試數(shù)據(jù)，多次降低床壓運行控制值，并總結(jié)每次改變床壓值后的運行情況，最終摸索出運行控制值(8～9 kPa)，比原控制值 (9～11 kPa)降低2 kPa。在鍋爐高負荷時床壓保持在9 kPa左右，低負荷時保持在8 kPa左右，在該范圍內(nèi)鍋爐床壓過低、過高的不利影響得到有效控制，具體數(shù)值如表3所示。

表3 負荷、床壓對照表

2.2 降低一次風量

爐內(nèi)床料由大量具有一定粒徑分布的顆粒組成，其厚度分布的均勻性決定了鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。1號、2號鍋爐投產(chǎn)初期，分別對1 000 mm、800 mm和600 mm的床料厚度進行臨界流化風量標定試驗，并檢查料床的均勻性。在3種不同的料層厚度下，臨界流化風量都是100 Nm3/h，料床在600 mm已穩(wěn)定。針對鍋爐受熱面磨損嚴重、非計劃停運次數(shù)較多等情況，經(jīng)研究分析，應適當降低一次風量[2－3]，最終將鍋爐的一次風量從 170 kNm3/h降至140 kNm3/h，不但減輕了物料對鍋爐受熱面的磨損，而且降低了一次風機單耗，使其從5.26 kWh/t降至3.13 kWh/t，風機單耗下降了2.13 kWh/t。

2.3 實施低氧量燃燒

在循環(huán)流化床鍋爐運行初期，運行人員對其燃燒控制經(jīng)驗不足，對氧量的控制大多沿襲傳統(tǒng)煤粉爐的燃燒經(jīng)驗及運行設計說明書，采用了較大的過量空氣系數(shù)，氧量控制值為4% ～6%，引起了一系列不利影響，如磨損大、床溫低、飛灰大、風機電耗大等。通過多次氧量標定試驗，對測定的數(shù)據(jù)進行分析，最終將氧量確定在1% ～2%，運行可行且有利于鍋爐經(jīng)濟燃燒。

因此，對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒調(diào)整，應打破固定思維，結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐爐膛密封性好、漏風系數(shù)極小、氧量隨煙氣流向逐漸降低等因素，采用低氧量燃燒技術[4]。同時應減少風量使風機電耗降低;提高床溫使鍋爐燃燒效率升高、飛灰含碳量降低;降低風速使磨損減輕。因此采用低氧量燃燒技術可提高鍋爐的燃燒經(jīng)濟性。

2.4 控制燃煤粒度

飛灰可燃物含量是循環(huán)流化床鍋爐主要性能指標之一，電廠試運初期，飛灰含碳量較高，達到5%左右，以至鍋爐熱效率低于設計值。根據(jù)飛灰化驗結(jié)果，對煤的粒度提出了較高的要求:入爐煤粒度小于10 mm且小于200 μm的不大于25%[5]。調(diào)整后可優(yōu)化煤的粒度，減少了煤粒中過大、過小的成分，使煤在爐內(nèi)的燃盡程度有了較大提高，有效降低了飛灰可燃物和大渣含碳量，采用上述方式，將飛灰含碳量由投運初期的5%控制到1.3%附近，飛灰可燃物下降3.6%。使1號鍋爐效率比投運初期提高3.2%，2號鍋爐熱效率提高2.8%，大大提高了循環(huán)流化床鍋爐的燃燒經(jīng)濟性。

3 改造設備提高鍋爐經(jīng)濟性

3.1 降低廠用電率

2010年，為滿足國家對鍋爐煙塵排放的要求，電廠對石灰石脫硫系統(tǒng)進行了增容改造，同時將2臺靜電除塵器改為電袋式除塵器，系統(tǒng)的改造導致空壓機運行臺數(shù)增加、耗電率上升。針對廠用電率較高的情況，進行了除塵器布袋區(qū)間斷輸灰試驗，經(jīng)過一段時間的摸索，確定在靜電除塵器電場運行正常的情況下，布袋區(qū)每個班次輸灰2 h，能保證灰斗粒位正常，這樣可減少1臺空壓機運行，每年可節(jié)電197萬kWh。

3.2 延長鍋爐運行時間

投產(chǎn)初期，由于運行人員對流化床燃燒調(diào)整經(jīng)驗少、風量配比不合理、煤質(zhì)硬、粒徑大等，導致受熱面磨損嚴重，多次被迫停爐。針對這種情況，電廠組織檢修人員查找爐內(nèi)磨損部位，組織熱力試驗組通過漏風試驗查找尾部煙道漏風狀況，經(jīng)檢測漏風率高達11%，比設計值 (4%)高7個百分點[6]。根據(jù)對爐內(nèi)的檢查情況和試驗數(shù)據(jù)，對受熱面重點磨損部位進行噴涂，對尾部煙道的漏風點進行堵漏治理，使1號、2號鍋爐因磨損引起的被迫停爐次數(shù)大大減少，同時鍋爐非計劃停運次數(shù)也相應減少，延長了2臺循環(huán)流化床鍋爐的連續(xù)運行時間。1號鍋爐連續(xù)運行254 d，達到了全國同類鍋爐連續(xù)運行領先水平。

4 結(jié)束語

通過對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒調(diào)整，降低了灰渣含碳量，使循環(huán)流化床鍋爐的熱效率明顯提高，風機單耗下降;通過設備改造，將靜電除塵改為電袋除塵，并通過運行調(diào)整，減少1臺空壓機運行，每年可節(jié)電197萬kWh;通過設備治理，減少了被迫停爐和非計劃停運次數(shù)，1號鍋爐連續(xù)運行254 d，達到全國同類鍋爐領先水平。

赤峰熱電廠通過采用合理的燃燒調(diào)整措施，依據(jù)熱力試驗進行鍋爐運行調(diào)整及設備的改造治理，準確把握了440 t/h循環(huán)流化床鍋爐的運行方式，針對鍋爐運行中出現(xiàn)的問題，從循環(huán)流化床鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性2方面尋求解決方法，努力在保證機組安全運行的前提下，最大限度地提高機組經(jīng)濟運行水平。

[1]鐘 輝，王曉嚴.135 MW循環(huán)流化床鍋爐的運行分析[J].東北電力技術，2005，26(11):31－35.

[2]孫學信.燃煤鍋爐燃燒試驗技術與方法[M].北京:中國電力出版社，2002.

[3]岑可法，周 昊，池作和.大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運行技術[M].北京:中國電力出版社，2003.

[4]劉建平，關曉磊，陳慶武.220 t/h循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整[J].東北電力技術，2004，25(11):44－46.

[5]黨黎軍.循環(huán)流化床鍋爐的啟動調(diào)試與安全運行 [M].北京:中國電力出版社，2002.

[6]黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調(diào)整[M].北京:中國電力出版社，2007.