循環(huán)流化床鍋爐降低床壓的策略分析

湯 鵬

（四川白馬循環(huán)流化床示范電站有限責(zé)任公司，四川內(nèi)江 641000）

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐是目前應(yīng)用效率比較高的一種鍋爐，在其運(yùn)行過程中床壓是一項(xiàng)比較核心的參數(shù)。床壓主要是能夠直接反映床料的厚度，也就是說，床壓的不斷升高代表著鍋爐內(nèi)部的床料在不斷增加。對于循環(huán)流化床鍋爐而言，較高的床壓往往代表著其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性以及環(huán)保指標(biāo)的控制受到了一定的負(fù)面影響；床壓過低表示鍋爐內(nèi)部的床料厚度過低，其生產(chǎn)中非常容易受到外部因素的擾動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

1 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行概述

某廠的4#鍋爐在2012 年投產(chǎn)使用后，操作人員一直以來都嚴(yán)格地實(shí)施了詳細(xì)的調(diào)整，對設(shè)備的運(yùn)行也進(jìn)行了細(xì)心摸索，設(shè)備各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)在較長時(shí)間內(nèi)逐漸趨于穩(wěn)定，整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性都有了明顯提升。但是，循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過程中仍然出現(xiàn)了一些磨損嚴(yán)重、風(fēng)機(jī)能耗高、床溫不能實(shí)現(xiàn)有效控制等問題。分析后認(rèn)為，該鍋爐之所以出現(xiàn)上述問題，主要是因?yàn)樵趯?shí)際運(yùn)行過程中鍋爐的床壓長期處于較高的狀態(tài)。

床壓長期處于高壓的狀態(tài)下，也說明鍋爐內(nèi)部實(shí)時(shí)循環(huán)的物料越來越多，這樣會導(dǎo)致鍋爐的蓄熱能力不斷提升，鍋爐內(nèi)部的燃燒也就會越來越穩(wěn)定。但是，如果鍋爐內(nèi)部的床壓長時(shí)間處于較高的狀態(tài)就會對整個(gè)鍋爐的正常運(yùn)行造成一定的影響，而且很有可能會最終導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過程中風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的電能消耗更大，使企業(yè)的用電總功率增加，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也會產(chǎn)生不利影響；而如果鍋爐內(nèi)部循環(huán)的床料過多，也會導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部的防磨材料的磨損率進(jìn)一步升高，這樣非常容易導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)爆管的現(xiàn)象，對企業(yè)的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響；而床壓過高也必然會導(dǎo)致風(fēng)量的增加，這樣就很難實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行過程中氮氧化物排放量的有效控制[1]。該鍋爐床壓偏高的現(xiàn)象，是因?yàn)樵搹S在鍋爐運(yùn)行過程中過于注重燃燒穩(wěn)定性，因此必須要采取合理的措施解決床壓問題，使床壓維持在穩(wěn)定的狀態(tài)。

2 控制床壓的有效措施

2.1 煤粉中摻入適量爐渣，改善爐內(nèi)顆粒度分布狀況

要想實(shí)現(xiàn)對循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部床壓的有效控制，關(guān)鍵之處在于實(shí)現(xiàn)對鍋爐床溫的有效控制。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中，床溫也是一項(xiàng)非常重要的運(yùn)行參數(shù)，它能夠?qū)㈠仩t內(nèi)部各個(gè)關(guān)鍵運(yùn)行環(huán)節(jié)的溫度分布狀況直接反映出來，這樣就能全面了解和掌握鍋爐內(nèi)部的燃燒情況。該廠的4#鍋爐在其旋風(fēng)分離器的入口位置附近設(shè)置了水冷屏、中溫屏過、高溫屏過等設(shè)備，主要是通過不斷增加的進(jìn)風(fēng)量來控制鍋爐床溫，也能進(jìn)一步增加外來的循環(huán)物料進(jìn)料量，充分利用外循環(huán)中一部分顆粒直徑比較小的床料將多余的熱量以輻射、對流換熱等形式傳遞到換熱器的內(nèi)部，以此來實(shí)現(xiàn)對床溫的有效控制。但是，如果不對進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，就會導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)量過大將物料中的細(xì)顆粒直接吹離，從而使鍋爐內(nèi)的大顆粒物料越來越多，外循環(huán)中物料量也會逐漸減少，從而引起爐膛內(nèi)部的差壓逐漸下降，這樣就使鍋爐的運(yùn)行出現(xiàn)一種惡性循環(huán)，不能實(shí)現(xiàn)對床壓的有效控制。

鑒于上述狀況，想要實(shí)現(xiàn)對床壓的控制，還是要以物料作為出發(fā)點(diǎn)。循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行的時(shí)候，通常鍋爐內(nèi)部循環(huán)的物料的顆粒至直徑都超過了8 mm。該廠原有的1#、2#鍋爐幾組屬于130 MW 煤粉爐，其爐內(nèi)循環(huán)的煤粉渣的顆粒直徑一般不會超過2 mm，因此可以將1#、2#煤粉爐內(nèi)部的爐渣摻入到4#鍋爐的循環(huán)物料中，這樣就能解決鍋爐內(nèi)部物料粒徑過大的問題。根據(jù)4#鍋爐的實(shí)際運(yùn)行狀況，通常情況下都會按照二值、三值在4#鍋爐中摻燒30 t 左右的爐渣，而一值通常情況下都是按照20 t 的爐渣來進(jìn)行摻燒。如果在鍋爐的運(yùn)行過程中出現(xiàn)了煤的種類變化較大的情況，可以根據(jù)實(shí)際的動(dòng)態(tài)變化狀況來對摻燒量進(jìn)行合理的控制，將摻燒煤粉爐的爐渣比例進(jìn)行合理調(diào)整。對4#鍋爐實(shí)施摻燒后，鍋爐內(nèi)部的顆粒分布狀況得到了有效改善，鍋爐內(nèi)部循環(huán)的小直徑顆粒的比重得到了有效提升，爐膛內(nèi)部的壓力也得到了有效改善，外循環(huán)的物料量也進(jìn)一步提升，有效提升了鍋爐的平均床溫，在鍋爐運(yùn)行時(shí)也不需要一次性配置較大的進(jìn)風(fēng)量，這樣就實(shí)現(xiàn)了4#鍋爐床壓的有效控制[2]。

2.2 優(yōu)化配煤

按照經(jīng)驗(yàn)來看，如果煤中的灰分含量越高，就表示煤種在燃燒的過程中產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物灰分的含量也越多，這種煤就非常容易導(dǎo)致鍋爐的床壓持續(xù)上升的現(xiàn)象，鍋爐的排渣參數(shù)也會在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到，從而使鍋爐的排渣頻次不斷增加。而排渣頻次的增加又會導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部一些大顆粒的床料被大量排走，這也能達(dá)到改善鍋爐內(nèi)部顆粒直徑分布狀況的效果，對控制床壓也有一定的積極作用。因此，該廠在實(shí)際生產(chǎn)中充分結(jié)合不同類型的煤中，將煙煤、印尼煤按照1：1 或者1：2 的比例進(jìn)行合理配置。由于煙煤的灰分含量超過了20%，印尼煤的灰分含量超過了5%，這樣就能通過定比例的混合后使煤的灰分含量維持在10%左右，從而有效控制煤種在燃燒過程中的顆粒度。

2.3 重新制定鍋爐運(yùn)行負(fù)荷參數(shù)

4#鍋爐的平均床溫明顯下降后，在鍋爐運(yùn)行中的目標(biāo)參數(shù)也要相應(yīng)發(fā)生改變。如果依然利用以往的一次風(fēng)量，會導(dǎo)致床壓指數(shù)下降，但是鍋爐內(nèi)部的床溫會非常低，會對鍋爐的燃燒效率造成一定影響，而汽溫過低也會導(dǎo)致汽輪機(jī)的運(yùn)行效率下降。因此，必須對目前的鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

在對鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行不斷摸索后，對鍋爐不同負(fù)荷下的一次風(fēng)量以及床壓等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了研究，如果鍋爐的負(fù)荷保持不變，為了避免其他參數(shù)波動(dòng)范圍過大，可以將床壓沒降低0.1 kPa 作為基本的變量，通過精確的計(jì)算得出不同負(fù)荷狀態(tài)下的床壓。目前鍋爐的運(yùn)行過程中床壓可以比以往運(yùn)行狀態(tài)下降低0.5 kPa 左右，這樣鍋爐的參數(shù)范圍設(shè)置更加合理。將其參數(shù)控制范圍制定出最終的座簽表，這樣操作人員就能按照參數(shù)變化范圍要求來進(jìn)行科學(xué)的操作。與此同時(shí)，還要針對鍋爐運(yùn)行過程中負(fù)荷低于225 MW 的狀況制定出“少量多次”的排渣規(guī)律，通過多次排渣，當(dāng)床壓達(dá)到座簽表要求的負(fù)荷參數(shù)范圍下限時(shí)就可以停止排渣，這樣就能保障鍋爐運(yùn)行過程中床料總量的合理性，維持鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。

3 運(yùn)行效果

實(shí)施上述幾種改進(jìn)措施后，該4#鍋爐在實(shí)際運(yùn)行中床壓下降的平均值達(dá)到了0.56 kPa，這與設(shè)計(jì)的目標(biāo)參數(shù)控制數(shù)值基本保持一致。而鍋爐床壓由于下降比較明顯，因此一次風(fēng)量經(jīng)過調(diào)整比原來的風(fēng)量小很多，這樣就能有效控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中的能耗，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)流化床風(fēng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行。