300MW循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施分析

【摘要】文章結(jié)合某300MW循環(huán)流化床鍋爐，從燃燒效率、風(fēng)機(jī)利用率、汽溫合格率等方面提出了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略，實(shí)踐表明，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)，可為類似鍋爐運(yùn)行優(yōu)化提供參考。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

鍋爐作為火力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，一直以來受到了廣泛的關(guān)注和深入的研究，目前為止，已經(jīng)歷了無數(shù)次的鍋爐技術(shù)革新，也使火電生產(chǎn)中流入了多種類型的鍋爐產(chǎn)品。其中，循環(huán)流化床鍋爐以其煤種適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性好、穩(wěn)定燃燒、排污量少、易控制等諸多優(yōu)點(diǎn)而在火電生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，因此，循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性直接關(guān)系著大多數(shù)火電廠的生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效率，對其進(jìn)行研究具有一定的實(shí)際意義，文章主要結(jié)合某300MW循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行分析。

1.提高燃燒效率

鍋爐熱效率是循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)之一，根據(jù)筆者的日常工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)對爐煤粒度的控制是提高燃燒效率的前提，同時(shí)，合理的風(fēng)煤配合、一二次風(fēng)配合及適當(dāng)?shù)臓t腔溫度也是提高鍋爐燃燒效率的有效途徑，具體包括以下內(nèi)容。

（1）入爐煤粒度的控制。鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，爐膛的幾何尺寸是由密相區(qū)的速度決定的，所以要得到最佳的鍋爐運(yùn)行性能必須控制燃煤的粒度。粒度大，引起排渣量大，床溫高，帶負(fù)荷能力低等問題；粒度過細(xì)，可能導(dǎo)致分離器超溫、飛灰可燃物高、床壓不能維持等問題。合理選取燃煤粒度、確定合理的流化速度使之與爐膛尺寸相配合，是提高碳粒燃燒效率以及鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要舉措。燃煤粒度的確定必須綜合考慮設(shè)計(jì)參數(shù)、安全運(yùn)行、碎煤機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況和冷澄器出力等多方面因素，并通過多次篩分試驗(yàn)，確定適合鍋爐入爐煤粒度控制指標(biāo)。

（2）飛灰及底灰含炭量的降低。飛灰含炭量和底灰含炭量是鍋爐燃燒效率的重要參數(shù)，炭顆粒燃燒越完全，飛灰、底灰含炭量越低，主要通過合理的風(fēng)煤配合和合理的一、二次風(fēng)配合來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橐淮物L(fēng)量增加，內(nèi)循環(huán)加強(qiáng)，底澄停留時(shí)間加長，對底澄燃盡有利。但一次風(fēng)量增加同時(shí)帶來了一些負(fù)面作用，磨損增加。且一次風(fēng)量達(dá)到一定值時(shí)，床溫將降低，對底渣燃盡不利，過量空氣系數(shù)也會增加，導(dǎo)致鍋爐熱效率降低。因此，需要反復(fù)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整，以確定合適的一次風(fēng)量和一、二次風(fēng)比率。一次風(fēng)量對飛灰影響明顯，它在設(shè)計(jì)上占總風(fēng)量的45%（300MW負(fù)荷時(shí)，一次風(fēng)量為2×202203Nm3/h）。該循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行調(diào)節(jié)中，為了降低對受熱面管壁的磨損，將一次風(fēng)量降低到2×180000Nm3/h，后來又進(jìn)一步降低到2×165000Nm3/h，這一措施不僅對降低管壁磨損效果顯著，同時(shí)使飛灰含炭量進(jìn)一步降低，提高了鍋爐的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，具體數(shù)值如表1所示。

表1 —、二次風(fēng)配比前后灰含碳量比較

項(xiàng)目調(diào)整前調(diào)整后

飛灰含炭量%6.784.69

底灰含炭量%2.710.46

該鍋爐通過對鍋爐入爐煤粒度的控制，滿足了燃燒和流化的要求，同時(shí)通過一、二次風(fēng)比率（降低一次風(fēng)量）的調(diào)整，有效地降低了飛灰和底灰中的含炭量，鍋爐的熱效率從原來的91.5%提高到92.64%，實(shí)現(xiàn)了鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.提高風(fēng)機(jī)利用率

風(fēng)機(jī)是循環(huán)流化床鍋爐的主要耗能設(shè)備，提高和保證風(fēng)機(jī)的出力可以保證循環(huán)流化床的滿負(fù)荷運(yùn)行，對降低送風(fēng)總耗能、提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義，該鍋爐主要通過以下幾方面的措施來提高風(fēng)機(jī)的利用率。

（1）一次風(fēng)機(jī)效率提高。對于循環(huán)流化床鍋爐來說，一次風(fēng)機(jī)是能耗大戶，一次風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)全壓為35.7kPa，功率3700kW，正常運(yùn)行時(shí)入口檔板開度僅為9%～20%之間，風(fēng)機(jī)效率較低，因此，一次風(fēng)機(jī)電耗的降低成為了鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。首先是一次風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化。為了降低一次風(fēng)機(jī)電耗，采取了降低運(yùn)行一次風(fēng)量、降低運(yùn)行床壓（一次風(fēng)壓）、增大一次風(fēng)量擋板開度，減少節(jié)流損失等方法，在未對設(shè)備進(jìn)行任何改造情況下降低了風(fēng)機(jī)電耗。其次是一次風(fēng)機(jī)換型。為根本解決一次風(fēng)機(jī)電耗問題，在經(jīng)過認(rèn)真研究、慎重考慮參，決定更換一次風(fēng)機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，對一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行重新選型，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)壓均為28kPa，軸功率為3200kW，正常運(yùn)行風(fēng)機(jī)入口擋板開至50%以上，風(fēng)機(jī)的效率可以提高到70%。

（2）流化風(fēng)機(jī)出力的降低。風(fēng)水聯(lián)合冷渣器需消耗流化風(fēng)，影響流化風(fēng)機(jī)電耗，且需多臺流化風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行，才能滿足出力要求；冷渣器冷卻效果差，冷卻水基本無溫升，冷渣泵也是耗電大戶。將風(fēng)水聯(lián)合冷渣器更換為滾筒式冷渣器，冷渣器冷卻水改為凝結(jié)水，并取消風(fēng)水聯(lián)合冷渣器的流化風(fēng)及冷渣泵。從運(yùn)行的情況來看，運(yùn)行狀況良好，排渣溫度很容易控制在150℃以下，冷渣泵可以停止運(yùn)行，而且較之前可以減少一臺流化風(fēng)機(jī)即可滿足出力要求，流化風(fēng)機(jī)電流降低90A，加上冷渣泵電流30A，總電流下降120A，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益顯著。

（3）二次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)出力的提高。300MW循環(huán)流化床鍋爐的空預(yù)器，在設(shè)計(jì)上采用四分倉結(jié)構(gòu)，二次風(fēng)道兩側(cè)分別是煙氣和一次風(fēng)通道，由于循環(huán)流化床鍋爐一、二次風(fēng)壓高，特別是一次風(fēng)壓，正常運(yùn)行達(dá)到20kPa以上，空預(yù)器中漏風(fēng)嚴(yán)重。鍋爐空預(yù)器平均漏風(fēng)率達(dá)到了15%以上。為改善空預(yù)器漏風(fēng)狀況，完善空預(yù)器密封扇形板，采用自動(dòng)調(diào)節(jié)，效果顯著，鍋爐空預(yù)器漏風(fēng)率從15.8%降至6.2%，且—次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)電流均有一定幅度下降，滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。

3.提高汽溫合格率

汽溫調(diào)節(jié)是影響鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要方面，目前該鍋爐由于氣溫控制存在著諸多問題，因此氣溫溫合格率僅為75%，并且超溫現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性，必須提高循環(huán)流化床鍋爐的氣溫合格率，以實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，通過筆者的發(fā)現(xiàn)，汽溫控制主要存在以下問題：外置床錐型閥不能投入自動(dòng)調(diào)整，運(yùn)行人員操作量大，床溫、汽溫的調(diào)整往往不能兼顧，容易引發(fā)超溫事故；鍋爐熱容量大，負(fù)荷變動(dòng)時(shí)滯后性強(qiáng)，汽壓煤量波動(dòng)大，造成溫度波動(dòng)；系統(tǒng)復(fù)雜，調(diào)節(jié)變量多，影響因素多，主蒸汽有6個(gè)減溫水調(diào)整門，再熱蒸汽2個(gè)，還有4個(gè)外置床入口錐型閥，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)欠佳；床溫調(diào)節(jié)對汽溫影響大，特別是單側(cè)給煤線故障時(shí)，床溫波動(dòng)幅度大，導(dǎo)致汽溫隨之波動(dòng)。針對這些問題可以采取以下改進(jìn)措施：優(yōu)化協(xié)調(diào)、燃煤自動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯，盡可能減小由于煤量、汽壓波動(dòng)給汽溫調(diào)節(jié)帶來擾動(dòng)；增加汽溫調(diào)節(jié)的負(fù)荷前饋，升負(fù)荷時(shí)增加減溫水，反之減少減溫水；優(yōu)化床溫自動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯，設(shè)置床溫自動(dòng)調(diào)節(jié)死區(qū)為8℃，外置床入口錐型閥自動(dòng)調(diào)節(jié)區(qū)間為5%～35%，減小外置床入口錐型閥調(diào)節(jié)頻度，預(yù)防事故情況下錐型閥過調(diào)，減小對汽溫調(diào)節(jié)的影響；制定不同工況下汽溫控制措施，加強(qiáng)異常工況手動(dòng)干預(yù)效果。通過以上改進(jìn)措施，主、再熱蒸汽汽溫的合格率穩(wěn)定到了99%，充分保證了鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4.結(jié)語

通過采取文章所述的各項(xiàng)優(yōu)化措施，該循環(huán)流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不僅保證了運(yùn)行的安全性，還提高了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約運(yùn)行成本，整體上提高了電廠的經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]譚建坤.火電廠鍋爐設(shè)備節(jié)能診斷及降耗措施分析[J].熱電技術(shù)，2010（4）.