基于流化床鍋爐操作的PM2.5抑制方法分析

周 晨

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院常州分院，江蘇 常州213300）

0 引言

近來(lái)，霧霾天氣越來(lái)越嚴(yán)重，流化床鍋爐的逐步推廣，或許能為抑制PM2.5起一定的作用。在對(duì)流化床鍋爐的定期檢驗(yàn)工作中，筆者發(fā)現(xiàn)：雖然一些企業(yè)由于采用流化床鍋爐取得了明顯的節(jié)能減排效果，燃煤的消耗減少了，粉塵污染也降下來(lái)了，但是這種效果往往因企業(yè)的差異而差別很大。究其原因，主要是一些司爐人員缺乏必要的流化床鍋爐操作技能，不能對(duì)鍋爐的啟動(dòng)與運(yùn)行進(jìn)行正確操作與調(diào)整，從而未能把流化床鍋爐較好的節(jié)能減排功效充分發(fā)揮出來(lái)。

燃料（煤粉）在爐膛內(nèi)流化狀態(tài)下循環(huán)燃燒，是流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)提高燃料利用率、降低粉塵等排放的關(guān)鍵。而爐膛內(nèi)流化狀態(tài)下循環(huán)的實(shí)現(xiàn)，往往需要較高的操作技能。下面筆者將結(jié)合檢驗(yàn)工作中積累的經(jīng)驗(yàn)，參考有關(guān)生產(chǎn)廠家、試驗(yàn)單位的相關(guān)技術(shù)資料，著重對(duì)中小型（75t／h以下）循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程的操作調(diào)整要求進(jìn)行初步總結(jié)，以供相關(guān)人員特別是流化床鍋爐司爐人員參考。

1 升爐及升爐前的試驗(yàn)

1.1 升爐前的冷態(tài)試驗(yàn)

布風(fēng)均勻是關(guān)系到流化燃燒能否正常進(jìn)行的關(guān)鍵，因此，新安裝的鍋爐或經(jīng)過(guò)大小修的鍋爐必須進(jìn)行冷態(tài)調(diào)整試驗(yàn)。升爐前的冷態(tài)試驗(yàn)分為以下幾種：

（1）布風(fēng)板空板特性（阻力）試驗(yàn)。在無(wú)爐料情況下啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，逐步開(kāi)大調(diào)整風(fēng)門，平滑改變風(fēng)力。對(duì)應(yīng)每個(gè)送風(fēng)量，風(fēng)室靜壓計(jì)上讀出的風(fēng)壓即布風(fēng)板阻力。測(cè)定時(shí)應(yīng)緩慢平衡地開(kāi)啟擋板，增加風(fēng)量。每500m3／h風(fēng)量記錄一次，從全關(guān)做到全開(kāi)，再?gòu)娜_(kāi)做到全關(guān)，選擇10～15個(gè)擋板開(kāi)度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)應(yīng)每一個(gè)風(fēng)機(jī)擋板開(kāi)度須將播煤風(fēng)、播料風(fēng)的擋板開(kāi)度調(diào)整至0與正常運(yùn)行時(shí)開(kāi)度的1／3、2／3。把多次測(cè)量的平均值作為布風(fēng)板阻力，將其與運(yùn)行狀態(tài)及非運(yùn)行狀態(tài)風(fēng)量變化關(guān)系做成特性曲線。

（2）布風(fēng)板均勻性試驗(yàn)。在布風(fēng)板上鋪設(shè)粒度6mm以下冷渣，厚約300～400mm。啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，使料層處于微沸騰狀態(tài)，觀察布風(fēng)板四邊角是否有鼓泡；加大一次風(fēng)量，使料層良好地沸騰起來(lái)，并保持一段時(shí)間，然后停止風(fēng)機(jī)，并立即關(guān)閉擋板。在微沸騰狀態(tài)四邊角已鼓泡及當(dāng)床料靜止后觀察料層表面平坦，就表明布風(fēng)均勻，流化良好；若布風(fēng)不均，檢查風(fēng)帽孔堵塞等原因，并予以消除。

（3）流化特性試驗(yàn)。在布風(fēng)板上分別鋪上不同厚度的床料（300mm、400mm、500mm、700mm），和測(cè)定布風(fēng)板阻力的方法一樣，測(cè)定不同風(fēng)量下的風(fēng)室靜壓。每改變一次料層厚度，重復(fù)測(cè)出不同一次風(fēng)量下對(duì)應(yīng)的風(fēng)室靜壓，繪制料層阻力與風(fēng)量的關(guān)系曲線。

（4）一、二級(jí)返料器流化返料試驗(yàn)。篩分0～1mm的細(xì)灰，分別放入一、二級(jí)返料器中，使料面與返料器口平。定量通流化風(fēng)量，同時(shí)從返料口入口不斷加入細(xì)灰，自一、二級(jí)返料器孔觀察返料情況，確定流化通風(fēng)量，找出可靠的一、二次返料風(fēng)量最低參數(shù)。

1.2 冷爐升壓?jiǎn)?dòng)操作要求

冷態(tài)鍋爐在保證爐內(nèi)各處布風(fēng)均勻的情況下方可點(diǎn)火啟動(dòng)，其啟動(dòng)操作方法及要求如下：

爐內(nèi)鋪好粒度0～6mm廢煤渣床料，厚度為400～500mm。啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)，使?fàn)t膛保持負(fù)壓，壓力控制在1.5～2.0MPa。油槍點(diǎn)燃后調(diào)整點(diǎn)火油槍油壓至良好霧化的最低油壓點(diǎn)，控制床料溫度上升速度為3～5℃／min，并及時(shí)調(diào)整風(fēng)量至臨界流化風(fēng)量，同時(shí)保持爐膛負(fù)壓。開(kāi)啟一次及二次返料風(fēng)，使之正常返料。

當(dāng)床溫升至400℃左右，即可加少量煙煤，床溫達(dá)到450℃以上時(shí)，密切注意煤的著火情況。當(dāng)煤粒度較小且揮發(fā)分較高時(shí)，床料溫度升至600～650℃，可逐漸關(guān)小油槍的油門，以控制床料的升溫速度。如在升溫過(guò)程中溫度沖上1000℃，要采取降溫措施。當(dāng)床料溫度升至700℃左右時(shí)，可關(guān)閉1支油槍油門。升溫至750～800℃時(shí)，床溫仍有上升趨勢(shì)，可關(guān)閉剩下的油槍油門。

1.3 熱備用爐壓火后的啟動(dòng)

（1）熱備用爐的料層溫度不低于700℃時(shí)，可直接啟動(dòng)。先開(kāi)引風(fēng)機(jī)，開(kāi)度不宜太大；再開(kāi)一次風(fēng)機(jī)并調(diào)整風(fēng)量到正常流化狀態(tài)，床溫上升速度控制在5℃／min以下。若溫度在650℃以上，可直接加煙煤，待溫度回升至850℃左右且呈上升趨勢(shì)時(shí)，加大一次風(fēng)，啟動(dòng)二次風(fēng)機(jī)，進(jìn)行升負(fù)荷操作。（2）若開(kāi)啟一次風(fēng)機(jī)后床料溫度降至600℃以下，則應(yīng)點(diǎn)燃床上助燃油槍加熱。當(dāng)床溫回升到750℃以上且呈上升趨勢(shì)時(shí)，可投入少量煙煤，關(guān)閉油槍，逐步增加風(fēng)量和煤量，按熱態(tài)啟動(dòng)操作。（3）如床溫降至600℃以下，且油槍助燃不起作用，則停爐清床，按冷爐升爐方法進(jìn)行啟動(dòng)。

2 正常運(yùn)行過(guò)程中的控制與調(diào)整

2.1 正常運(yùn)行中料層溫度、厚度和爐膛負(fù)壓的控制要求

（1）控制料層溫度。對(duì)于可燃基揮發(fā)分高于10%的煙煤，床料溫度一般控制在850～950℃，對(duì)于低揮發(fā)分的無(wú)煙煤，其床料的溫度范圍為900～1000℃。選擇原則是根據(jù)灰熔點(diǎn)的大小適當(dāng)提高或降低床溫，在低于灰熔點(diǎn)不致結(jié)焦的前提下，溫度越高越好。

（2）保持料層厚度。料層過(guò)薄運(yùn)行不穩(wěn)定，負(fù)荷出力提不高；料層太厚沸不起來(lái)。一般65～75t／h鍋爐布風(fēng)板下風(fēng)壓控制在（8000±500）Pa。

（3）維持爐膛負(fù)壓。爐膛正壓或負(fù)壓太大都會(huì)影響燃燒，一般65～75t／h鍋爐運(yùn)行控制負(fù)壓在0～200Pa。

2.2 正常運(yùn)行中各參數(shù)的調(diào)整要求

2.2.1 燃燒溫度的控制調(diào)整

（1）床溫一般控制在（900±50）℃。依據(jù)溫度變化趨勢(shì)，通過(guò)調(diào)煤量提前控制是穩(wěn)定床溫的重要手段。（2）運(yùn)行中如床溫突然升高，應(yīng)立即減少給煤，增大一次風(fēng)量，并增大循環(huán)物料量，降低床溫。如床溫繼續(xù)上升達(dá)1000℃，應(yīng)立即停止給煤，增加循環(huán)物料量及風(fēng)量。（3）運(yùn)行中如床溫突然下降，應(yīng)先調(diào)整循環(huán)物料量并加大給煤量，若仍不見(jiàn)效，則首先降低二次風(fēng)量，也可降低一次風(fēng)量。

2.2.2 料層厚度及循環(huán)物料量的控制調(diào)整

（1）料層厚度是用維持一定風(fēng)量下的風(fēng)室壓力來(lái)監(jiān)視。運(yùn)行時(shí)，布風(fēng)板下風(fēng)壓控制在（8000±500）Pa范圍。（2）必須維持爐內(nèi)一定倍率的循環(huán)物料量。方法是控制爐頂溫度，使之小于沸騰溫度，但爐頂溫度最大不大于970℃。（3）控制調(diào)整料層厚度及循環(huán)物料量的方法是排渣及二級(jí)返料器的排灰。

2.2.3 鍋爐負(fù)荷及爐膛負(fù)壓的控制調(diào)整

鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)主要是風(fēng)與煤的配合、負(fù)荷的配合。一般遵循以風(fēng)定荷、以煤定沸溫的原則。正常運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)占總風(fēng)量50%～60%，二次風(fēng)為40%～50%。通常爐膛負(fù)壓控制在0～200Pa。

3 流化床結(jié)焦的原因及防范措施

流化床結(jié)焦原因有：高溫結(jié)焦，即床中溫度超過(guò)了煤的熔點(diǎn)，使整個(gè)爐膛結(jié)了一層焦；低溫結(jié)焦，在床層溫度還沒(méi)有超過(guò)灰熔點(diǎn)時(shí)，爐膛局部形成結(jié)焦。造成局部高溫的原因有：?jiǎn)?dòng)時(shí)，爐床流化不充分，底部或四角顆粒濃度較大，單位體積的熱量多、傳遞不及時(shí)；流化風(fēng)量小，一些煤滯留在風(fēng)帽附近燃燒。

防止流化床結(jié)焦的措施：（1）在設(shè)計(jì)上，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，合理布置各部件。（2）在運(yùn)行操作方法上著重注意以下幾點(diǎn)：流化床層的最小風(fēng)量必須保持在截面速度0.65～0.75m／s（冷態(tài)）范圍；啟動(dòng)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)（一般能在十幾分鐘啟動(dòng)起來(lái)，若流速低則操作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)），如長(zhǎng)時(shí)間料層溫度不能上升，則應(yīng)停風(fēng)加熱，否則就有可能滅火或結(jié)焦；另外，正常運(yùn)行時(shí)要及時(shí)排冷灰，否則也會(huì)造成堆積結(jié)焦。

4 結(jié)語(yǔ)

只有司爐人員真正掌握了操作要求與技能，流化床鍋爐較好的節(jié)能減排功效才能充分發(fā)揮出來(lái)，從而為PM2.5的逐步降低作出貢獻(xiàn)。