循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行調(diào)整對經(jīng)濟(jì)性影響的分析

王新鵬 張存民

（鄭州市熱力總公司，河南 鄭州 450000）

1 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展及現(xiàn)狀

自上個世紀(jì)八十年代濟(jì)南鍋爐廠生產(chǎn)的第一臺35T/H 循環(huán)流化床鍋爐在山東濟(jì)南明水電廠投運(yùn)以來，就以燃燒效率較高、煤種適應(yīng)性廣，運(yùn)行調(diào)整簡單，負(fù)荷調(diào)整范圍廣、環(huán)保、灰渣綜合利用率高、脫硫效果明顯等優(yōu)勢在電力、化工等行業(yè)得到大力的推廣，通過我們的實(shí)踐證明，循環(huán)流化床鍋爐是可以通過運(yùn)行人員精心調(diào)整來確保鍋爐安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行的。

2 運(yùn)行床溫、風(fēng)量的調(diào)整對經(jīng)濟(jì)性的影響

鍋爐既是一個蒸發(fā)設(shè)備又是一個燃燒設(shè)備，燃料在爐內(nèi)燃燒是一個非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，如何搞好完全燃燒這種化學(xué)反應(yīng)，不但是研究人員、設(shè)計人員、制造、安裝、調(diào)試，監(jiān)督檢驗(yàn)單位的責(zé)任，也是使用者的責(zé)任。在理論上煤中的炭原子、氫原子、可燃硫原子能和空氣中的氧原子發(fā)生完全的化合反應(yīng)，但在實(shí)際運(yùn)行中很難做到。就運(yùn)行設(shè)備而言，在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上通過精心調(diào)整，摸索出比較合適的運(yùn)行工況，按完全燃燒的四個條件（溫度、時間、均勻的混合、充分的氧量）來達(dá)到最佳的燃燒工況。循環(huán)流化床鍋爐采用的是低溫燃燒技術(shù)，燃燒穩(wěn)定，相對煤粉爐來說溫度偏低，而溫度是燃料燃燒中最重要的條件，溫度越高，反應(yīng)的速度就越快，燃燒所需要的時間就相對縮短，一般來講循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率要低于常規(guī)煤粉爐，但在循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際運(yùn)行中，大中型鍋爐都接近了常規(guī)煤粉爐，大型的循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率都能達(dá)到90%左右。所以說在一個比較低的溫度場內(nèi)能獲得一個較高的燃燒效率且減少了污物的排放，是循環(huán)流化床鍋爐能得到大力發(fā)展的前提條件；循環(huán)流化床鍋爐對燃料的品質(zhì)要求相對較低是其優(yōu)于常規(guī)煤粉爐。

循環(huán)流化床鍋爐剛?cè)霠t的煤和其它爐型一樣，先預(yù)熱逐漸蒸發(fā)出內(nèi)為在水分，而后析出揮發(fā)分在爐內(nèi)密相區(qū)進(jìn)行燃燒。較小的顆粒的煤被強(qiáng)烈的氣流送到稀相區(qū)繼續(xù)燃燒，未燃盡的炭粒子被旋風(fēng)分離器分離出來，通過返料器返回爐膛繼續(xù)在爐內(nèi)燃燒。大顆粒的煤在爐膛內(nèi)被流化風(fēng)吹到一定高度，靠自由落體從爐膛四周回到床上，這樣燃料煤在爐膛內(nèi)進(jìn)行多次循環(huán)，直至燃盡。這是因?yàn)樵谡麄€循環(huán)過程中，爐內(nèi)溫度場變化很小，有利于可燃物與氧原子的混合而充分燃盡，使得循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率保持在很高的狀態(tài)（大型流化床鍋爐的燃燒效率>98%）鍋爐運(yùn)行人員在運(yùn)行調(diào)整中，只要將一、二次風(fēng)量、風(fēng)壓、給煤量、床溫、床壓和氧量控制在合適的范圍內(nèi)就可以保證循環(huán)流化床鍋爐正常的運(yùn)行。根據(jù)近年來的理論研究和各電廠運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，一、二次風(fēng)量比為燃燒煙煤、褐煤等揮發(fā)分較高的煤種時為6：4左右比較合適，燃用揮發(fā)分低的煤種時，根據(jù)揮發(fā)分的含量一、二次風(fēng)比例為5：5到6：4之間較為合適，這種風(fēng)量比例下鍋爐燃燒效率就比較高。鍋爐負(fù)荷在50%以下時可停用二次風(fēng)機(jī)以減少鍋爐廠用電。為減少鍋爐排煙熱損失，煙氣中的氧量應(yīng)控制在3～6%之間，燃燒揮發(fā)分高的煙煤、褐煤時煙氣中的氧量應(yīng)控制在下線3～5%，揮發(fā)分低與10%的燃料氧量盡量提高到5～6%。料層差壓根據(jù)鍋爐設(shè)計進(jìn)行控制，揮發(fā)分高的煤種由于燃盡時間短可小些；揮發(fā)分低的煤種燃燒較為困難燃盡時間要多些，料層差壓可采取高位運(yùn)行，以增加其在爐內(nèi)的燃燒時間。爐膛差壓控制在1000～1500Kpa較為合適，正常運(yùn)行時爐膛保持正壓運(yùn)行，爐膛溫度盡量控制在950℃以下，盡量不要低于900℃，這樣燃燒效率比較高，負(fù)荷控制容易，脫硫效率較好，Nox 化合物也能符合國家控制標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐的各項(xiàng)參數(shù)就比較正常，鍋爐的循環(huán)倍率也能和設(shè)計值相吻合。相反，鍋爐燃燒效率低，鍋爐負(fù)荷難帶外，對鍋爐的安全運(yùn)行帶來很大的影響，也對爐內(nèi)脫硫脫硝效率影響很大，給企業(yè)的外在形象和經(jīng)濟(jì)效益帶來影響。

3 燃料粒比度的調(diào)整對經(jīng)濟(jì)性的影響

循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷的調(diào)整，在某種意義上就是說對循環(huán)物料的調(diào)整即：煤、床料、返料量。鍋爐點(diǎn)火后需要相對長的時間鍋爐才能帶滿負(fù)荷，其根本原因就是鍋爐點(diǎn)火后，爐內(nèi)料層較薄，蓄熱量小和爐內(nèi)內(nèi)襯材料的制約，使循環(huán)物料少，循環(huán)倍率低物料難以建立有效的循環(huán)。當(dāng)循環(huán)物料達(dá)到一定的濃度、床溫比較穩(wěn)定時，鍋爐內(nèi)物料建立正常的循環(huán)后，鍋爐負(fù)荷就比較好控制。研究和實(shí)踐證明，進(jìn)入爐內(nèi)物料顆粒度比較均勻且顆粒度較小時，鍋爐內(nèi)物料循環(huán)就好，燃燒效率就高，飛灰和爐底渣的可燃物就越少，鍋爐運(yùn)行就經(jīng)濟(jì)。這就需要我們生產(chǎn)運(yùn)行人員控制合適的入爐煤粒度，經(jīng)科技人員研究和在循環(huán)流化床鍋爐上多次實(shí)踐給出如下表：

?

燃燒褐煤時由于褐煤煤中灰分較少、熱爆性強(qiáng)，成灰密度較小，灰質(zhì)軟易磨損飛失等特性，在排渣允許的情況下，為保住床壓維持爐內(nèi)平衡，可適當(dāng)提高入爐煤的粒度，對褐煤的級配比可適當(dāng)?shù)姆艑?。因此無論燃燒哪種煤種都要積極的探索，摸索出適合自己鍋爐的燃料的級配比和顆粒度，來保證我們的循環(huán)流化床鍋爐能安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。每個鍋爐房燃燒的煤種都不可能相同，建議各個單位要在條件許可的情況下，盡量燃燒可磨性系數(shù)較大或成灰性較好的煤，這對鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行是有好處的。進(jìn)入爐膛的煤粒度偏大且不均勻，原煤的可磨性系數(shù)偏小，成灰性差，不但造成爐膛料壓高，爐內(nèi)流化不好，灰渣可燃物上升，循環(huán)倍率偏離設(shè)計值，還造成鍋爐燃燒效率降低，熱效率降低。強(qiáng)化送風(fēng)量、風(fēng)壓還易造成爐內(nèi)磨損加大，連續(xù)運(yùn)行時間縮短，就難以達(dá)到循環(huán)流化床鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此煤的粒度、粒比度、一、二次風(fēng)量的比例、送引風(fēng)量、原煤的可磨性系數(shù)、循環(huán)倍率、爐內(nèi)氣固兩種物質(zhì)運(yùn)行的速度、煙氣中的含氧量、爐內(nèi)溫度等參數(shù)的優(yōu)化是保證循環(huán)流化床鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

結(jié)束語

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行調(diào)整相對常規(guī)煤粉爐來說較為簡單，但要調(diào)整好，以達(dá)到最安全、最經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的工況卻較為困難。安全和經(jīng)濟(jì)有時是很矛盾的。我們生產(chǎn)管理人員一定要充分認(rèn)識這種矛盾，決不能回避矛盾，這樣才能去解決這種矛盾，安全和經(jīng)濟(jì)矛盾的相對解決就能保證循環(huán)流化床機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。生產(chǎn)管理人員的職責(zé)就是知道和解決生產(chǎn)中存在的各種矛盾，生產(chǎn)運(yùn)行人員的職責(zé)和工作就是要做到精心操作調(diào)整好處理好安全和經(jīng)濟(jì)的矛盾。也就是說在確保安全的前提下保證機(jī)組在最經(jīng)濟(jì)的工況下運(yùn)行。讓燃料的可燃元素在爐內(nèi)的燃燒反應(yīng)過程中與空氣中的氧原子有一個最佳的混合和配比，使其充分的燃燒，就是根據(jù)蒸汽的壓力、溫度、負(fù)荷、爐內(nèi)燃燒各部溫度、煤質(zhì)情況、循環(huán)倍率物料濃度、料層差壓和返料溫度，返料量等工況，調(diào)整好一、二次風(fēng)的比例和引風(fēng)量。

[1] 岑可法等.循環(huán)流化床鍋爐原理設(shè)計及運(yùn)行[M].中國電力出版社，1998.

[2] 劉德昌.流化床燃燒技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[M].中國電力出版社，1999.