循環(huán)流化床機(jī)組節(jié)能減排改造與優(yōu)化

?！×?劉　博（山西京玉發(fā)電有限責(zé)任公司,山西右玉037200）

循環(huán)流化床機(jī)組節(jié)能減排改造與優(yōu)化

常亮,劉博
（山西京玉發(fā)電有限責(zé)任公司,山西右玉037200）

作為電廠生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，循環(huán)流化床機(jī)組的高效運(yùn)行對(duì)于改善電力企業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性具有重要的作用。本文首先介紹了不同運(yùn)行指標(biāo)對(duì)循環(huán)硫化床機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響，然后具體探討了循環(huán)流化床機(jī)組節(jié)能減排改造與優(yōu)化措施。

循環(huán)流化床；機(jī)組；節(jié)能減排

自20世紀(jì)60年代以來，循環(huán)流化床機(jī)組鍋爐的研究不斷發(fā)展，而國內(nèi)也早已掌握大型循環(huán)流化床機(jī)組的制造能力。循環(huán)流化床機(jī)組具有綜合利用性能高、煤種適應(yīng)范圍廣、環(huán)保、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、優(yōu)良的調(diào)峰經(jīng)濟(jì)性等有點(diǎn)，其在火電廠中應(yīng)用十分廣泛。然而因循環(huán)硫化床機(jī)組燃燒系統(tǒng)具有一定的特殊性和復(fù)雜性，當(dāng)前投運(yùn)的機(jī)組大量存在能耗過高的問題。因此，加強(qiáng)有關(guān)循環(huán)硫化床機(jī)組節(jié)能減排改造與優(yōu)化的研究，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1　不同運(yùn)行指標(biāo)對(duì)循環(huán)流化床機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響

1.1入爐煤水分的影響

煤炭中水分含量的多少，會(huì)在一定程度上影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。水分并非會(huì)降低燃燒效率，適量的水分還可加快揮發(fā)份析出和焦炭燃燒。但當(dāng)水分超高時(shí)，將會(huì)明顯降低床溫，影響燃燒。在煤中水分高于8%時(shí)，會(huì)增大煤的粘性，容易引發(fā)煤系統(tǒng)機(jī)械故障機(jī)原煤斗可能發(fā)生堵煤、棚煤等問題。同時(shí)水分會(huì)增大機(jī)組的排煙熱損失。而水分過低時(shí)則容易導(dǎo)致輸煤系統(tǒng)產(chǎn)生大量飛灰，污染周圍環(huán)境。在機(jī)組運(yùn)行時(shí)4%～7%的水分含量是相對(duì)合理的[1]。

1.2煤種的影響

燃燒效率高、煤種適應(yīng)性好是循環(huán)流化床機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)單臺(tái)機(jī)組來說，其自身對(duì)煤種的適應(yīng)性也存在一定的范圍，所以只有當(dāng)使用煤種與機(jī)組設(shè)計(jì)煤種相匹配時(shí)，燃燒效率才能盡可能高。一般而言，煤質(zhì)相對(duì)疏松、揮發(fā)份較好的煤種，在機(jī)組內(nèi)部揮發(fā)份析出速度會(huì)較快，煤粒很容易形成多孔的松散結(jié)構(gòu)，使大量氧分子可進(jìn)入到煤粒內(nèi)部，燃燒產(chǎn)物迅速擴(kuò)散至外部，因而具有較高的燃燒效率和速率。而對(duì)于結(jié)構(gòu)相對(duì)緊密、揮發(fā)份相對(duì)較小的矸石煤、無煙煤等煤種，當(dāng)煤熱解后很難形成松散結(jié)構(gòu)，內(nèi)部揮發(fā)份難以析出，燃燒效率相對(duì)較低。

1.3入爐煤粒徑的影響

給煤粒度分布的影響主要表現(xiàn)在兩方面：一是當(dāng)煤粒徑低于0.1mm，即小于分離器捕捉臨界直徑時(shí)，細(xì)煤粒大量存在，分離器會(huì)難以收集到飛灰，飛灰被煙氣卷走而增大其不完全燃燒損失；二是當(dāng)煤粒徑過大時(shí)，煤?？偙砻娣e會(huì)降低，這會(huì)增加煤粒燃盡時(shí)間，減小煤粒燃燒效率；并且床料層飛出的細(xì)顆粒數(shù)目會(huì)降低，機(jī)組難以保持標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)灰量，稀相區(qū)燃燒份額會(huì)減少，由此造成機(jī)組出力不足；同時(shí)較大煤塊還可能擁擠到布風(fēng)裝置底部，影響流化水平，進(jìn)而引發(fā)結(jié)焦事故[2]。

2　循環(huán)硫化床機(jī)組節(jié)能減排改造與優(yōu)化措施

2.1改造機(jī)組設(shè)備，降低廠電用電率

（1）調(diào)整爐煤粒徑。對(duì)于300MW左右的循環(huán)流化床機(jī)組，燃煤通常為揮發(fā)份比較高的褐煤，機(jī)組選用入爐粒徑一般不高于8mm。然而實(shí)際運(yùn)行時(shí)因褐煤揮發(fā)性較高，若將爐煤粒徑增加至不大于50mm，則不僅能提高爐膛內(nèi)煤粒的停留時(shí)間，且能增加機(jī)組密相區(qū)大粒徑物料量，保證機(jī)組內(nèi)物料進(jìn)行充分的內(nèi)外循環(huán)。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，有效調(diào)整爐煤粒徑，可有效減小床料工作量，提高鍋爐燃燒效率，同時(shí)每小時(shí)可節(jié)約1000Kw的電量。

（2）增設(shè)凝結(jié)水泵運(yùn)行的變頻器裝置。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，只有當(dāng)凝結(jié)水泵滿負(fù)荷工作才能使其達(dá)到最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，而當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在一半時(shí)，其調(diào)節(jié)性能最差。為避免凝結(jié)水母管發(fā)生超壓問題，實(shí)際運(yùn)行中會(huì)將凝結(jié)水泵再循環(huán)，利用再循環(huán)門凝結(jié)水的流動(dòng)使水泵處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，然而此種方式很容易導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，同時(shí)浪費(fèi)大量電能。由此，可在凝結(jié)水泵處增設(shè)變頻器，以改善凝結(jié)水泵的調(diào)節(jié)性能，優(yōu)化凝結(jié)水泵運(yùn)行方式。

2.2調(diào)整燃用煤種

（1）當(dāng)使用質(zhì)地密實(shí)、熱值小、揮發(fā)份低的劣質(zhì)煤時(shí)，易產(chǎn)生燃燒困難、床溫較低的問題。機(jī)組工作中可對(duì)二級(jí)反料實(shí)施放灰以降低飛灰循環(huán)量。使用較小的一次風(fēng)量，適宜增大二次風(fēng)量，并增加過?？諝庀禂?shù)，同時(shí)將床溫調(diào)整在900～950℃范圍內(nèi)，由此可改善燃燒效率。

（2）當(dāng)使用質(zhì)地疏松、熱之高、揮發(fā)份高的優(yōu)質(zhì)煤時(shí)，可能出現(xiàn)帶負(fù)荷較難、床溫較高問題。機(jī)組工作中可通過使用煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)來增大飛灰循環(huán)流量；合理增大一次風(fēng)壓，將床溫調(diào)整在850～900℃范圍內(nèi)，并通過降低二次風(fēng)量的方式來減小過剩空氣系數(shù)，提高燃燒效率。

2.3優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式

調(diào)整并優(yōu)化機(jī)組低負(fù)荷狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。在機(jī)組負(fù)荷小于200MW時(shí)，因供煤燃燒系統(tǒng)中單臺(tái)二次風(fēng)機(jī)便可提供充足氧量，所以可逐漸減小停運(yùn)側(cè)運(yùn)行的二次風(fēng)機(jī)，直到空載后進(jìn)行停運(yùn)。在運(yùn)行單側(cè)風(fēng)機(jī)時(shí)，需實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)煙系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，特別要控制運(yùn)行風(fēng)機(jī)的過電流問題。當(dāng)鍋爐空氣預(yù)熱器內(nèi)沉積過多灰塵時(shí)，在空氣預(yù)熱器前后二次風(fēng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)較大壓差，由此會(huì)增大風(fēng)機(jī)的功耗。實(shí)際運(yùn)行中可調(diào)整空氣預(yù)熱器入口煙氣溫度，使其高于設(shè)定值，并及時(shí)清除預(yù)熱器內(nèi)的積塵，由此可降低空氣預(yù)熱器前后壓差，減小風(fēng)機(jī)電耗[3]。

2.4控制床溫及床層高度

通常而言，800～1000℃是循環(huán)流化床機(jī)組運(yùn)行安全的溫度范圍。在安全床溫范圍內(nèi)，當(dāng)床溫增大時(shí)，燃燒效率也會(huì)稍微增加，但此種效率變化非常微小。實(shí)際運(yùn)行時(shí)應(yīng)依據(jù)煤種特性對(duì)床溫進(jìn)行調(diào)整。如當(dāng)燃燒高硫煤時(shí)，床溫控制在較低范圍內(nèi)可確保脫硫溫度達(dá)到最佳水平。床層高度對(duì)機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性有重要影響。當(dāng)床層厚度較大時(shí)，風(fēng)機(jī)壓頭會(huì)增高，同時(shí)電耗會(huì)增大，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性會(huì)受到影響；而當(dāng)床層較薄時(shí)，床層很容易被吹穿，流化質(zhì)量會(huì)受到影響。工作中可為確保料層差壓正常，應(yīng)盡量選用機(jī)械連續(xù)排渣，以促使機(jī)組維持在最佳料位工作。

3　結(jié)束語

循環(huán)流化床機(jī)組的節(jié)能減排水平將直接關(guān)系電廠生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和效益，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)循環(huán)硫化床機(jī)組節(jié)能減排優(yōu)化與改造研究，總結(jié)機(jī)組節(jié)能減排措施及關(guān)鍵系統(tǒng)優(yōu)化方法，以逐步提升循環(huán)硫化床機(jī)組運(yùn)行質(zhì)量。

[1]孟磊.大型循環(huán)流化床機(jī)組節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué),2013.

[2]龔仁杰.循環(huán)流化床機(jī)組一次調(diào)頻控制方案優(yōu)化研究[D].華北電力大學(xué),2014.

[3]劉媛.國產(chǎn)化300MW循環(huán)流化床機(jī)組鍋爐燃燒系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué),2012.

常亮（1988-），男，山西忻州人，本科。