影響300MW循環(huán)流化床鍋爐排煙熱損失的因素分析及技術(shù)對(duì)策

李華波

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活環(huán)境質(zhì)量也受到嚴(yán)重威脅，當(dāng)下，隨著我國新能源的退出，能量大且效率低的設(shè)備正逐步淘汰，將會(huì)建立更多以300MW或者600MW等大容量的機(jī)組。隨著人們對(duì)于用電量的需求，使得國家對(duì)于電力工程的投入也在不斷增大。對(duì)于電力行業(yè)來說，這無疑是一次巨大的挑戰(zhàn)。這主要由于在循環(huán)流化床鍋爐中，排煙熱損失能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生重大影響。作為一種新型的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù)能夠有效降低排煙熱損失，受到眾多企業(yè)的廣泛認(rèn)可。對(duì)此，為適應(yīng)新的環(huán)保排放要求，超低排放技術(shù)在我省得到廣泛推廣和應(yīng)用。而本文主要針對(duì)影響300MW循環(huán)流化床鍋爐排煙熱損失的因素分析及技術(shù)對(duì)策進(jìn)行了詳細(xì)探討。

關(guān)鍵詞：300MW；循環(huán)流化床鍋爐；排煙熱損失；因素分析；技術(shù)對(duì)策

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于環(huán)保的要求越來越高，然而，人們對(duì)于用電需求量呈現(xiàn)上升趨勢。作為300MW循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)，不僅能夠有效降低鍋爐排煙熱損失，還能起到保護(hù)環(huán)境的作用。所以，如何有效降低300MW循環(huán)流化床鍋爐排煙熱損失，如何采取有效策略提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能，這些都成為人們急需解決的重要問題。對(duì)此，文中做出了詳細(xì)分析，進(jìn)一步推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 影響300MW循環(huán)流化床鍋爐排煙熱損失的因素分析

通常情況下，影響鍋爐排煙損失的因素有很多，其中，排煙溫度和排煙處的過剩空氣量是降低鍋爐鍋爐效率的重要因素，具體分析如下。

1.1 300MW循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特性對(duì)排煙溫度產(chǎn)生的影響

首先是對(duì)床溫和床壓的控制。一般床壓能夠反映爐內(nèi)物料的濃度，它和爐內(nèi)的燃燒和傳熱工控息息相關(guān)。而床溫則是在爐內(nèi)燃燒和外循環(huán)灰調(diào)節(jié)的作用下而產(chǎn)生的綜合結(jié)果。由此可見，床溫和床壓能夠?qū)ε艧煹臒釗p失造成嚴(yán)重影響。其次是總風(fēng)量和上下二次風(fēng)以及一二次風(fēng)的配比是影響鍋爐排煙損失的另一重要的因素。根據(jù)300MW循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際情況來看，盡管鍋爐密相區(qū)內(nèi)存在大量氧氣，但如果其鍋爐密相區(qū)區(qū)內(nèi)濃度大于2%左右，則其區(qū)內(nèi)處于氧氣欠佳的狀態(tài)。又加之氣固兩相流的原因看，循環(huán)流化床鍋爐密相區(qū)受到傳質(zhì)阻力的影響，使得氧氣和不完全燃燒產(chǎn)物等多種揮發(fā)份無法得到充分混合，進(jìn)而大大增加排煙的熱損失。尤其在二次風(fēng)口方面，它能夠?yàn)槿紵抑行奶峁┐罅康膭?dòng)能，進(jìn)而使其穿透物料空間，為其提供足夠的氧氣。比如，某企業(yè)二次風(fēng)一般會(huì)由上下兩層送入其中，而300MW循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)不同部位的氧量份額，直接由二次風(fēng)一上下兩層不同的分配比例息息相關(guān)?？傦L(fēng)量保持不變，足夠強(qiáng)大的一次性風(fēng)量能夠有效確保料的揚(yáng)析力度，使循環(huán)流化床的循環(huán)速度加快，即使如此，也不能滿足二次風(fēng)口上燃燒時(shí)所需要的氧氣，同時(shí)也不能確保炭顆粒充分燃燒，進(jìn)而使鍋爐效率大大降低。如果過量的二次風(fēng)量能夠滿足鍋爐燃燒所需的氧氣，但它會(huì)隨著一次風(fēng)量的減弱而使循環(huán)流化床的循環(huán)速度降低，進(jìn)而使床溫逐漸升高。所以，合理調(diào)整一二次風(fēng)、上下二次風(fēng)比例問題，能夠有效改善鍋爐爐內(nèi)風(fēng)和床料以及煤的混合度，從而使碳顆粒能夠燃燒殆盡，提高鍋爐運(yùn)作效率，使排煙溫度得到有效降低。

1.2 燃燒性質(zhì)對(duì)排煙溫度的影響

首先水分對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的排煙溫度有一定影響，一旦煤中的水份變成水蒸汽，則極易增加排煙的溫度，降低鍋爐的效率，這就是諸多企業(yè)合理配比煤泥以及加強(qiáng)煤管理的原因。只有在現(xiàn)有設(shè)備的條件下，最大限度降低爐煤的水分，有效降低排煙的溫度。其次是灰份和揮發(fā)份對(duì)排煙溫度的影響，一旦鍋爐受熱面造成嚴(yán)重磨損等現(xiàn)象，則極易使?fàn)t內(nèi)排煙溫度升高，尤其是在相同負(fù)荷的情況下，一旦燃燒量增加，很容易促使?fàn)t內(nèi)排煙量的升高，造成排煙溫度的增高，使鍋爐運(yùn)行效率大大降低。然而，當(dāng)揮發(fā)份減少的情況下，就會(huì)大大增加鍋爐煤粒燃燒的時(shí)間，造成排煙溫度的升高，使鍋爐運(yùn)行效率大大降低。所以，300MW循環(huán)流化床鍋爐本身所具有的燃燒特性能夠大大影響排煙量，降低鍋爐的運(yùn)行效率

1.3 受熱面積灰和吹灰控制

受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣及空預(yù)器傳熱元件積灰，鍋爐受熱面積灰將使受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低，鍋爐吸熱量降低，煙氣放熱量減少，空預(yù)器入口煙溫升高，從而導(dǎo)致排煙溫度升高；空氣預(yù)熱器堵灰則使空氣預(yù)熱器傳熱面積減少，也將使煙氣的放熱量減少，使排煙溫度升高?？紤]到循環(huán)流化床鍋爐尾部煙道灰濃度高的特性，兼顧吹灰蒸汽的損失量，合理的安排吹灰的時(shí)間和次數(shù)。

1.4 不合理的鍋爐內(nèi)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)的不準(zhǔn)確改進(jìn)

由于循環(huán)流化床鍋爐采用的是髙壓頭的風(fēng)機(jī)，一旦風(fēng)機(jī)運(yùn)行，便很容易因工質(zhì)摩擦產(chǎn)生大量的熱量，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出口溫度較高。又加之空氣預(yù)熱器傳熱溫差小，煙氣的放熱量就相應(yīng)減少，降低了從煙氣吸收的熱量致使與煤粉爐相比排煙溫度較高。假如，將一次風(fēng)機(jī)出口溫度設(shè)計(jì)值35℃ 二次風(fēng)機(jī)出口溫度設(shè)計(jì)值也為35℃，而夏季一二次風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行出口溫度為50℃，這種溫度要高于設(shè)計(jì)值15℃左右， 使得排煙損失與實(shí)際排煙損失之間有很大差異?；谏鲜龇N種原因， 如果將石灰石脫硫加入其中， 已無空預(yù)器低溫腐蝕的可能性，確保機(jī)組的正常運(yùn)行。所以，不合理的鍋爐內(nèi)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)的不準(zhǔn)確改進(jìn)都會(huì)對(duì)300MW循環(huán)流化床鍋爐造成很大排煙量熱損失。

總而言之，影響300MW循環(huán)流化床鍋爐排煙熱損失的因素還有很多，像鍋爐內(nèi)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)不準(zhǔn)確等中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)能對(duì)鍋爐排煙量造成嚴(yán)重影響。由此可見，采取有效措施，才能有有效提高300MW循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行性能，降低鍋爐排煙熱損失。

2 有效降低300MW循環(huán)流化床鍋爐排煙量熱損失策略

2.1 加強(qiáng)對(duì)300MW循環(huán)流化床鍋爐的管理

由于300MW循環(huán)流化床常常會(huì)出現(xiàn)受熱面磨損以及鍋爐過熱器產(chǎn)生爆管等情況的發(fā)生，嚴(yán)重威脅人們的生命安全。因此，要加強(qiáng)對(duì)300MW循環(huán)流化床鍋爐的管理，有效降低鍋爐受熱表面的磨損程度，降低鍋爐產(chǎn)生爆管的概率，從而確保鍋爐安全有效運(yùn)行。首先要加強(qiáng)對(duì)鍋爐受熱面磨損的管理，確保循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)處于足夠的氧化狀態(tài)，這樣才能促使受熱面形成氧化膜，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐起到一定保護(hù)作用，降低鍋爐受熱面的磨損度。其次加強(qiáng)對(duì)300MW循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管損壞的管理，一旦發(fā)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管有損壞現(xiàn)象，就要在第一時(shí)間進(jìn)行修復(fù)，避免因損壞加劇而影響鍋爐的運(yùn)行效率，從而保證鍋爐運(yùn)行的安全性。最后還加強(qiáng)對(duì)鍋爐過熱器的管理。由于鍋爐過熱器主要是在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中發(fā)生，一旦出現(xiàn)問題，則很容易發(fā)生爆管的風(fēng)險(xiǎn)。因此，要加強(qiáng)對(duì)鍋爐熱水器的管理，避免發(fā)生爆管的風(fēng)險(xiǎn)。一是在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中，要加強(qiáng)對(duì)鍋爐升溫或者升壓的控制，避免因超溫或超壓造成過熱器發(fā)生爆管現(xiàn)象。二是合理調(diào)整過熱器的運(yùn)行狀態(tài)，保證溫度處于穩(wěn)定的狀態(tài)，避免高溫運(yùn)行。三是加強(qiáng)對(duì)過熱器的監(jiān)測，尤其在日常生活中，要加強(qiáng)對(duì)過熱器的監(jiān)測，確保循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定性能，進(jìn)而降低爐內(nèi)排煙量熱損失。

2.2 合理選擇300MW循環(huán)流化床鍋爐的床料

通常情況下，循環(huán)流化床鍋爐的床料是鍋爐蓄熱和換熱的介質(zhì)，鍋爐點(diǎn)爐初期需要在爐膛布風(fēng)板預(yù)鋪床料，并將其加熱至投煤溫度用其蓄熱點(diǎn)燃給煤，后轉(zhuǎn)入鍋爐正常運(yùn)行階段。而一般工廠在加熱過程選用的是#0輕柴，加熱到投煤溫度的時(shí)間在給油鼉一定的情況下取決于床料的多少，即料層厚度。因此選取合適的料層厚度既可以節(jié)約燃油，也可以保證鍋爐換熱的需要。若料層過厚會(huì)導(dǎo)致在點(diǎn)火過程中床料的吸熱量大幅增加，為達(dá)到著火溫度而需要的燃油消耗量勢必增加；料層太薄則會(huì)造成床料部分吹穿產(chǎn)生溝流即嚴(yán)重的流化不均，易造成床料受熱不均產(chǎn)生結(jié)焦：另外床料太薄還會(huì)導(dǎo)致床層蓄熱量不足，在投煤階段引燃困難，升負(fù)荷速度變慢。因此，只有合理選擇合理選擇300MW循環(huán)流化床鍋爐的床料，才能有效滿足鍋爐的啟動(dòng)需要，確保其順利運(yùn)行。

2.3 有效降低空預(yù)器的漏風(fēng)率和排煙溫度

通常情況下，鍋爐排煙氧量大約為3%～5%左右，而空預(yù)器入口過量空氣系數(shù)只為1.09左右，空預(yù)器空氣側(cè)設(shè)計(jì)溫度為283℃，而實(shí)際運(yùn)行溫度只能達(dá)到250℃左右。因此，只有降低排煙氧量和空預(yù)器漏風(fēng)率，才能有效降低排煙損失。又加之，空預(yù)器漏風(fēng)的多少一般能夠反映出過量空氣系數(shù)的變化。假如，空氣從冷端到熱端是均勻漏風(fēng)，空氣側(cè)溫度以入口冷風(fēng)與出口熱風(fēng)的算術(shù)平均值計(jì)算，煙氣側(cè)溫度以空預(yù)器入口煙溫與排煙溫度的算術(shù)平均值計(jì)算，得出漏風(fēng)的吸熱量，從而得出排煙溫度的影響。從各種工況可以得出空預(yù)器的平均漏風(fēng)率為11%，漏風(fēng)量的增加會(huì)直接導(dǎo)致排煙溫度增高，排煙損失較設(shè)計(jì)值增加了0.63%，由此可見，防止空預(yù)器漏風(fēng)是現(xiàn)有降低排煙損失的關(guān)鍵。在當(dāng)前情況下，充分利用檢修機(jī)做好空預(yù)器的查漏和堵漏工作，才能有效做好防磨措施。如果機(jī)組平均等效運(yùn)行7500h，平均煤量100t，排煙損失就可以降低至0.63%，每年可節(jié)省煤量為4725t，也就是說平均每噸煤價(jià)格500元進(jìn)行計(jì)算，可以節(jié)省236.25萬元資金。所以，有效降低空預(yù)器的漏風(fēng)率和排煙溫度，是降低排煙損失的重要途徑。

2.4 加強(qiáng)對(duì)超低排放技術(shù)的應(yīng)用

只有加強(qiáng)對(duì)超低排放技術(shù)的應(yīng)用，采用爐外脫硫工藝和循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝相結(jié)合的方式，才能大幅降低脫硫、脫氮、煙塵排放，進(jìn)而降低循環(huán)流化床鍋爐排煙量熱損失。由于循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝是一種半干法脫硫工藝，它主要包括吸收劑添加系統(tǒng)和循環(huán)流化床反應(yīng)器以及分離器等多項(xiàng)技藝組合而成。在循環(huán)流化床反應(yīng)器中，二氧化硫等有害氣體和脫硫劑直接反應(yīng)，從而使反應(yīng)產(chǎn)物直接由煙氣攜帶出去，這樣遺留下來的固體顆粒就會(huì)再次返回到反應(yīng)器中，待多次循環(huán)后，從而使脫硫的利用率得到有效提高。最后對(duì)分離器出來的煙氣等其他少量細(xì)顆粒進(jìn)行除塵，從而使除塵后的煙氣濕度維持在70～75℃，進(jìn)而排出大氣。所以，只有加強(qiáng)對(duì)超低排放技術(shù)的應(yīng)用，才能有效確保300MW循環(huán)流化床鍋爐排煙量熱損失得到大大降低。

3 結(jié)語

綜上所述，只有不斷詳細(xì)掌握和了解影響300MW循環(huán)流化床鍋爐排煙熱損失的因素，才能采取有效措施，有效降低300MW循環(huán)流化床鍋爐排煙量熱損失，進(jìn)而提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能，為300MW循環(huán)流化床鍋爐更加安全可靠的運(yùn)行提供有效保障。

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