循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行調(diào)整分析

李強(qiáng) 寧文超 邢維鋼

摘要：循環(huán)流化床鍋爐以其高效、節(jié)能、低污染的特點(diǎn)在熱電廠中得到更廣泛應(yīng)用。我司鉑瑞能源（新干）有限公司采用的是無(wú)錫鍋爐廠制造的UG-130/13.7-M型130t/h超高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐。由于熱負(fù)荷的不足，鍋爐始終沒(méi)有達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，個(gè)別參數(shù)表現(xiàn)不理想，比如床溫偏低，排煙溫度偏高，鍋爐汽水損失大，運(yùn)行效率低表現(xiàn)突出。針對(duì)當(dāng)前情況，對(duì)排污量和吹灰時(shí)間進(jìn)行了調(diào)整，使鍋爐汽水損失明顯得到改善;另外，嚴(yán)格控制燃煤粒度有利于床料充分流化;加之通過(guò)調(diào)整鍋爐循環(huán)灰量的大小來(lái)調(diào)整床溫，使灰渣未完成熱損失得到明顯改善?？傊?，通過(guò)多舉措多方法的綜合操作，使鍋爐效率得到一定提高，改善了鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床;鍋爐汽水損失;循環(huán)返料灰;床溫

中圖分類號(hào)：TK229.6 ???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1671-2064（2019）17-0000-00

1 汽側(cè)調(diào)整對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要性

1.1 鍋爐補(bǔ)水的影響

這里是指鍋爐主給水和主蒸汽計(jì)量的差值，包含定排、連排、爐側(cè)疏水和各閥門的跑冒滴漏、吹灰等自用蒸汽。統(tǒng)計(jì)#1、2爐共12天補(bǔ)水量，日負(fù)荷基本相同，平均補(bǔ)水率分別是7.2%和5%。為了更好地降低機(jī)組補(bǔ)水率，減少了能量損失，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析排查。如果是計(jì)量原因，則應(yīng)當(dāng)校準(zhǔn)表計(jì)，保證計(jì)量準(zhǔn)確。如果是各種漏泄，則對(duì)疏水、爐側(cè)各閥門的跑冒滴漏進(jìn)行巡檢維護(hù)處理。

在排查中發(fā)現(xiàn)，定排擴(kuò)容器冒汽量比較大。關(guān)于定排、連排的排污熱損失：鍋爐廠排污率給定值是≤1%。我司機(jī)組屬于全背壓式供汽機(jī)組，機(jī)組自身凝結(jié)水回用少，供熱凝結(jié)水不回收，除鹽水補(bǔ)充量大，所以運(yùn)行爐不能按照以往經(jīng)驗(yàn)控制定排和連排量，每班應(yīng)根據(jù)水質(zhì)化驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)行科學(xué)合理排污。通過(guò)延長(zhǎng)定排間隔時(shí)間，減少連續(xù)排污量，定時(shí)化驗(yàn)水質(zhì)，找出水質(zhì)惡化周期時(shí)點(diǎn)，從而確定最佳排污量和排污時(shí)點(diǎn)，達(dá)到減少能量損失的目的。

鍋爐吹灰的目的是防止受熱面積灰、結(jié)渣，確保受熱面換熱效果，但不合理的吹灰，不僅導(dǎo)致大量蒸汽浪費(fèi)，而且也會(huì)造成鍋爐受熱面管壁因蒸汽長(zhǎng)期沖刷而變薄、破裂。吹灰操作分自動(dòng)和手動(dòng)兩種，自動(dòng)吹灰操作比較程序化，手動(dòng)吹灰屬于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，汽耗因人而異。除了每天定期吹灰以外，還應(yīng)根據(jù)排煙溫度和吹灰效果（吹灰前、后的排煙溫度變化及停爐后對(duì)煙道檢查積灰程度）經(jīng)常分析、總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化吹灰運(yùn)行方式?？梢越Y(jié)合停爐后尾部受熱面積灰檢查情況，在操作過(guò)程中，對(duì)不同的吹灰部位采取不同的吹灰間隔時(shí)間和吹灰時(shí)長(zhǎng)。汽水損失不僅是資源成本，也是處理負(fù)擔(dān)。汽水損失由鍋爐專項(xiàng)治理也可延伸到全廠，定期組織工質(zhì)損失調(diào)查，拿出治理措施，杜絕工業(yè)水、除鹽水過(guò)量使用。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間調(diào)整，綜合以上措施兩臺(tái)鍋爐汽水損失基本控制在3%左右，目前效果良好。

1.2 給水溫度和減溫水的調(diào)整

1.2.1 給水溫度的影響

給水溫度升高，產(chǎn)出相同蒸汽量所需燃料量減少，煙氣量相應(yīng)減少且流速下降，爐膛出口煙溫降低。輻射過(guò)熱器吸熱比例增加，對(duì)流過(guò)熱器吸熱比例減少，主熱汽溫是下降的，減溫水量減小，有利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。所以要確保除氧器和高加投運(yùn)正常，保證給水溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值。

1.2.2 減溫水量的影響

我司鍋爐，一級(jí)減溫水在中溫過(guò)熱器、爐內(nèi)中溫屏式過(guò)熱器前噴入，主要用于保護(hù)過(guò)熱器、粗調(diào)汽溫。二級(jí)減溫水在爐內(nèi)高溫屏式過(guò)熱器前噴入對(duì)汽溫進(jìn)行細(xì)調(diào)。一級(jí)減溫水的投入原則是保護(hù)低溫屏過(guò)不超溫兼顧汽溫調(diào)整在正常范圍，二級(jí)減溫水量在保證汽溫到達(dá)要求。由于二級(jí)減溫水量變化對(duì)汽溫變化影響敏感，為了防止出現(xiàn)汽溫陡變，應(yīng)采用“收斂型”調(diào)節(jié)方式。

過(guò)量使用減溫水，會(huì)改變了鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)受熱面的吸熱份額分布，降低了高品位蒸汽，增加了煤耗，長(zhǎng)期過(guò)量使用減溫水還會(huì)對(duì)過(guò)熱器管壁不利，容易造成過(guò)熱器管壁積鹽結(jié)垢、腐蝕甚至超溫爆管。我廠鍋爐運(yùn)行人員經(jīng)過(guò)仔細(xì)琢磨、精心調(diào)整將兩級(jí)減溫器噴水量由6～9t/h左右分別控制在3～4t/h左右。

2 燃燒調(diào)整對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要性

2.1 入爐煤粒度分布對(duì)其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響

對(duì)爐煤粒度的控制是提高燃燒效率的前提，其表現(xiàn)為粒度過(guò)大（粒徑>10mm）， 則會(huì)發(fā)生大塊沉積、流化不暢、循環(huán)灰量不足、帶負(fù)荷能力下降、床溫偏差大、易局部結(jié)焦、進(jìn)入爐膛后很難燒透，爐渣可燃物含量增加、排渣困難，所以入爐煤粒度能否控制好對(duì)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行影響很大。

以上主要是煤的粒徑對(duì)機(jī)械不完全燃燒損失的影響，其次煤的粒徑對(duì)NOx的影響也不容小覷。入爐煤顆粒度d50越大，所需流化風(fēng)量就越大。研究證明，流化風(fēng)量的大小是影響NOx原始排放的因素之一。流化風(fēng)量越大，NOx原始排放量就越高。

因此要求：粒度范圍0～10mm，50%切割粒徑d50=2mm，10mm顆料度所占的比例要<5%。一般來(lái)說(shuō)對(duì)燃用低灰分的優(yōu)質(zhì)煤可采用較大顆粒尺寸，燃用高灰分的劣質(zhì)煤宜采用較小的粒度，最佳的分級(jí)要求應(yīng)為中間多，兩頭少。運(yùn)行中要經(jīng)常檢查碎煤效果、爐渣顆粒、燃燼程度，及時(shí)調(diào)整破碎機(jī)間隙;如果細(xì)顆粒太多，必要的情況下可以進(jìn)行篩分后破碎?？傊霠t煤粒度的調(diào)整主要從燃燒效率和碎煤經(jīng)濟(jì)性來(lái)取舍確定。

2.2 運(yùn)行參數(shù)控制對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的影響

鍋爐正常運(yùn)行是以風(fēng)定荷，以煤定溫（鍋爐負(fù)荷、床溫）;風(fēng)是灰的載體，灰是熱的載體，不同的鍋爐負(fù)荷，對(duì)應(yīng)不同的風(fēng)量，不同的煤量。因爐型廠家和設(shè)計(jì)理念不同，料層厚度和循環(huán)灰量也略有不同。煤量、流化風(fēng)量、料層厚度、循環(huán)灰量，氧量等直接影響到床溫、負(fù)荷、煤的燃盡度和鍋爐經(jīng)濟(jì)性。精心調(diào)整、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的意義。

2.2.1 關(guān)于料層厚度的控制

風(fēng)室壓力反應(yīng)布風(fēng)板和料層厚度的綜合阻力，主要通過(guò)調(diào)整排渣量來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)參數(shù)。一次風(fēng)通過(guò)空載布風(fēng)板時(shí)，布風(fēng)板的阻力會(huì)隨著風(fēng)量增加而增大。由試驗(yàn)可以繪制出布風(fēng)板的空載風(fēng)量——阻力特性曲線。布風(fēng)板上鋪設(shè)床料，當(dāng)通過(guò)一次風(fēng)時(shí)，床料由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰癄顟B(tài)時(shí)的最小風(fēng)量，稱為臨界流化風(fēng)量。

臨界流化風(fēng)量偏小會(huì)造成床層溝流、節(jié)涌等，從而引起床溫不均、局部超溫，造成床面部分結(jié)焦，所以運(yùn)行時(shí)的最低風(fēng)量一定要大于臨界流化風(fēng)量。最低流化風(fēng)量一般與鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽結(jié)構(gòu)特性和床料煤種及顆粒特性有關(guān)，具體通過(guò)冷態(tài)試驗(yàn)來(lái)確定。在測(cè)定料層阻力時(shí)，每改變一次料層厚度，都應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)的臨界流化情況，確定每一次料層的臨界流化風(fēng)量，其中最大的一次上行流化風(fēng)量作為熱態(tài)運(yùn)行時(shí)的最小流化風(fēng)量。

運(yùn)行中對(duì)料層厚度的關(guān)注主要體現(xiàn)在監(jiān)視風(fēng)室壓力上。風(fēng)室壓力通過(guò)調(diào)整冷渣機(jī)的排渣量來(lái)控制，廠家建議控制風(fēng)室壓力5.5～7.5kPa，這里控制風(fēng)室壓力6.5kPa，并進(jìn)行了接帶負(fù)荷測(cè)試可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。這樣薄的料層厚度對(duì)燃燼度有一定的保證，并結(jié)合定期排渣，使大渣含碳量較低，能小于1-2%。鍋爐廠家也建議定期排渣，如連續(xù)排渣的大渣含碳量會(huì)有所升高。低的料層有益于降低流化風(fēng)，低的流化風(fēng)量有利于降低N0x的生成。采用過(guò)高的運(yùn)行床壓會(huì)加大風(fēng)機(jī)的出力和加劇爐內(nèi)的磨損，增加廠用電量，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不佳和設(shè)備磨損加大。

2.2.2 關(guān)于床溫的控制

循環(huán)流化床鍋爐床溫反映了爐內(nèi)吸熱與放熱之間的關(guān)系，是安全?經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。如床溫過(guò)低，不利于燃料燃燼，飛灰及底渣含碳量增加，鍋爐效率降低，影響鍋爐經(jīng)濟(jì)性;如床溫過(guò)高（960℃以上），N0x生成增多，對(duì)于爐內(nèi)脫硫來(lái)講，將大幅增加Ca/S比，SO2、N0x排放增加，爐內(nèi)大幅噴鈣也會(huì)進(jìn)一步增加N0x的生成，增加煙氣排放處理成本;同時(shí)還會(huì)增加煙氣中的飛灰粘度，使尾部煙道積灰增加，降低鍋爐經(jīng)濟(jì)性。床溫高低變化對(duì)燃料的燃燼度和廢氣的生產(chǎn)是反向影響，運(yùn)行中找到最合適的平衡點(diǎn)是關(guān)鍵。

一次風(fēng)量除了滿足床料流化以外，還為燃料供氧燃燒。運(yùn)行中通過(guò)調(diào)整煤量、一次風(fēng)量和排渣量，優(yōu)化燃燒，使床溫控制在850～900℃。床溫的高低與循環(huán)返料灰有很大關(guān)系，一般循環(huán)流化床鍋爐返料不調(diào)整，循環(huán)灰自適應(yīng)平衡。我司新干鍋爐返料器下部布置了專用冷灰器，說(shuō)明書(shū)中指出：“在燃燒煤種灰分較高，循環(huán)灰量太大時(shí)，可從返料放灰以適當(dāng)減少爐膛內(nèi)會(huì)濃度”。

灰少表現(xiàn)是爐膛中部壓力低、床溫高，灰多則與之相反。此時(shí)的調(diào)整方法是，可以均勻連續(xù)放出返料灰，以減少被循環(huán)灰?guī)ё叩臒崃?，使床溫上升。我司的鍋爐，爐膛壓力常在1800-2000Pa左右，床溫只有750℃左右，這樣的床溫對(duì)灰渣含碳量影響是很大的。通過(guò)一段時(shí)間摸索，采用連續(xù)放返料灰來(lái)控制床溫是個(gè)不錯(cuò)的選擇。在實(shí)踐中我們將放灰量控制在維持爐膛中部壓力1200Pa左右效果較好，這樣床溫能到達(dá)800-870℃左右，使煙氣排放即達(dá)到環(huán)保要求，又有利于提高燃燼效率。

2.2.3 關(guān)于氧量的控制

為了使進(jìn)入爐膛的燃料完全燃燒，降低化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒損失，送入爐膛的空氣要比理論空氣總量多，即爐膛內(nèi)有過(guò)剩的氧。前些年，由于不考慮煙氣排放的原因，基本上將氧量控制在3～5%左右。近年來(lái)，由于對(duì)煙氣治理的要求，在鍋爐低氧燃燒方面做了大量研究，低氧燃燒其實(shí)就是降低局部高溫燃燒區(qū)的氧濃度，以降低燃燒區(qū)溫度，減少氮氧化物排放。主要有以下優(yōu)、缺點(diǎn)：

（1）送風(fēng)量和煙氣量減小使排煙熱損失下降，鍋爐效率提高，并使風(fēng)機(jī)電耗減小;

（2）低氧燃燒減少SO3生成，SO3會(huì)降低煙氣露點(diǎn)溫度，造成低溫受熱面的腐蝕;

（3）減少NOx生成量，有利于環(huán)境保護(hù);

（4）低氧燃燒使化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒損失增大，破壞了燃燒穩(wěn)定性，燃燒程度下降。降低了鍋爐效率。

低氧燃燒控制主要是適當(dāng)降低料層，減少一次風(fēng)比例，充分利用二次風(fēng)分級(jí)送入，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒。必要時(shí)可以控制爐膛出口微正壓運(yùn)行，減少風(fēng)機(jī)電耗，減少排煙熱損失。在運(yùn)行中嘗試過(guò)控制氧量到2.6-3%，2.3-2.6%，2.0-2.3%，1.8-2.0%，最后找出最為經(jīng)濟(jì)合理的氧量值是2.0-2.3%左右。

3 結(jié)語(yǔ)

由于我司采用了無(wú)錫華光鍋爐股份有限公司開(kāi)發(fā)的第三代新型低氮燃燒循環(huán)流化床技術(shù)，通過(guò)薄料層、低床溫、低氧量、分級(jí)送風(fēng)等運(yùn)行手段，能顯著抑制低煙氣中N0x的生成，降低風(fēng)機(jī)的用電消耗，并結(jié)合控制循環(huán)返料灰的量有效控制床溫，保證了煙氣排放的合格和有效降低灰渣含碳量，因而它更能有益于提高公司經(jīng)濟(jì)效益;加之操作人員日常精心調(diào)整，降低鍋爐汽水損失，鍋爐即使沒(méi)有達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，也有益于在相同條件下提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性，從而能達(dá)到節(jié)能降耗增效，減少?gòu)U氣排放的目的。

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收稿日期：2019-08-07

作者簡(jiǎn)介：李強(qiáng)（1972—），男，黑龍江雞西人，大專，運(yùn)行主管工程師，研究方向： 熱電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。