電廠循環(huán)流化床鍋爐的現(xiàn)狀及節(jié)能技術(shù)

孟憲川

濰坊中電萬濰熱電有限公司 山東 濰坊 261041

1 循環(huán)流化床鍋爐概述

氣流調(diào)節(jié)原理是在一次氣流流態(tài)化的條件下,對二次氣流進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。由于一次風(fēng)量的大小直接關(guān)系到流化質(zhì)量,循環(huán)流化床鍋爐在所有冷態(tài)試驗和不同材料層(差層)厚度下投入運行前,空氣流量曲線的臨界流態(tài)化是以空氣自適應(yīng)方式運行的,如果空氣流量低于該值,則有可能使染料流態(tài)化,焦化時間更長。二次風(fēng)流量調(diào)節(jié)主要根據(jù)煙氣含氧量進行,一般在過熱器后進行,一般限制在3-5%左右。如果太小,會導(dǎo)致不完全燃燒,增加化學(xué)和機械不完全燃燒的損失。當(dāng)運行總風(fēng)量不足時,應(yīng)逐步增加汽包風(fēng)量以滿足燃燒要求,并不斷調(diào)整一、二次風(fēng)量,使鍋爐達到最佳經(jīng)濟效益。這些參數(shù)是保證循環(huán)流化床鍋爐安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。根據(jù)待燒煤質(zhì)和使用負(fù)荷,嚴(yán)格監(jiān)測煤層壓差、溫度、爐膛壓差和回風(fēng)溫度。

2 循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用現(xiàn)狀與必要性

循環(huán)流化床鍋爐是一種比較成熟的工業(yè)技術(shù),已經(jīng)開始應(yīng)用于潔凈煤技術(shù)。近年來,煤具有適應(yīng)性廣、燃燒效率高、爐內(nèi)脫硫脫硫等特點,在潔凈煤發(fā)電中發(fā)揮了重要作用。流化床鍋爐具有良好的燃燒穩(wěn)定性和燃料適應(yīng)性,但不能保證各種煤種的經(jīng)濟有效利用。由于近年來燃煤發(fā)電的現(xiàn)狀,許多燃煤電廠不得不燃燒各種燃煤材料,特別是劣質(zhì)煤。這導(dǎo)致熱效率下降,煤炭消耗增加。由于不同煤種的特性差異很大,國內(nèi)操作人員缺乏實踐經(jīng)驗,對循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電技術(shù)缺乏掌握。循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用現(xiàn)狀決定了其與燃料發(fā)電相結(jié)合的節(jié)能要求的現(xiàn)狀。有許多方法可以提高鍋爐的效率,例如改變?nèi)剂系谋壤?/p>

3 研究對象問題分析

某廠鍋爐為中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐,型號為YG-3.82/450-M6全鋼化結(jié)構(gòu),半露天布置,支架固定,燃燒方式為循環(huán)流化床燃燒,分離器采用絕熱旋風(fēng)氣固分離器。燃燒系統(tǒng)由煙罩配風(fēng)裝置、旋風(fēng)分離器和U型回流閥組成。鍋爐采用SNCR脫硝工藝,以尿素為還原劑;采用協(xié)同除塵工藝;石灰石-石膏爐后濕法脫硫。目前鍋爐實際燃燒的煤種不符合設(shè)計要求,是燃料市場波動造成的。主要燃料為褐煤、煙煤。這些燃料的特點是爐內(nèi)揮發(fā)分含量較高,可達30%～45%,灰分含量較低,為10%～20%。而且由于機組運行時間長,設(shè)備老化,罩殼磨損加劇,中心開始變形,這些都對循環(huán)流化床鍋爐的穩(wěn)定運行產(chǎn)生不利影響,很難實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

4 節(jié)能降耗技術(shù)

節(jié)能降耗措施主要集中在正常運行的水滴上,本文對一些大型工程改造項目(如風(fēng)機高壓變頻器安裝)不作論述。在運行過程中,加強對運行值的評價,特別強調(diào)主要運行參數(shù)不應(yīng)偏離設(shè)計值太大。在進行評估之前,對部件和設(shè)備有一些基本要求。

4.1 充分利用回收鍋爐余熱 鍋爐的節(jié)能降耗效果可以充分體現(xiàn)在燃燒率上。實際上,煤是鍋爐的主要燃料。煤的燃燒速度直接影響到節(jié)能減排,但各種技術(shù)的應(yīng)用直接影響著煤的燃燒速度。在此基礎(chǔ)上,可以在鍋爐燃燒過程中利用鍋爐余熱回收,提高鍋爐的運行效率。在實踐中,鍋爐產(chǎn)生大量的高壓蒸汽,其熱量可以通過回收利用。因此,在實際應(yīng)用中,需要有一套智能化的溫度采集系統(tǒng)來控制鍋爐閥門的排空和余熱的泄漏,使其能夠被回收。另外,在鍋爐末端煙道增加鍋爐受熱面,充分利用鍋爐煙氣溫度,有效利用鍋爐余熱。

4.2 合理安排啟動時間 減少油罐車的調(diào)車次數(shù),合理安排外床就位時間。超過700℃的保修讀數(shù)可快速運行。外床調(diào)試前,應(yīng)適當(dāng)增加供煤量,爐渣調(diào)節(jié)器開度不宜過大,約15%,以保證床溫穩(wěn)定。機組啟動的關(guān)鍵是汽機的協(xié)調(diào),要降低啟動能耗,縮短啟動時間,關(guān)鍵在于汽缸加熱和汽機負(fù)荷的合理安排。鍋爐點火后,及時關(guān)閉軸和真空向汽輪機供氣,啟動高低壓旁路開始取水,保證爐前和汽輪機前汽溫同步升高。當(dāng)鍋爐蒸汽參數(shù)滿足偏差條件時,機組可能發(fā)生偏差。防止因溫度不符合運行條件而導(dǎo)致鍋爐連續(xù)燃燒時,機器前溫度升高。

4.3 采用混合燃料提高燃燒效率 燃料對循環(huán)流化床鍋爐的運行至關(guān)重要,目前使用的大多數(shù)燃料是煤等不可再生資源,與新能源相比,成本效益相對較低,同時燃燒時產(chǎn)生大量有害物質(zhì)。因此,部分生物能源可以作為助劑與煤混合形成燃料混合物,提高燃料燃燒效率。最常見的生物能源是秸稈,秸稈很難直接加工和燃燒,不僅浪費了大量的生物能源,而且造成了嚴(yán)重的大氣污染。秸稈發(fā)酵生物處理可產(chǎn)生烷烴等易燃?xì)怏w,燃燒不產(chǎn)生有害氣體,實現(xiàn)了綠色發(fā)展。但秸稈處理較重,一般秸稈和煤直接混燒。通過混合這兩種燃料,燃料之間有足夠的空隙,這樣就有足夠的氧氣供應(yīng)燃燒,燃燒更加徹底。

5 循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能環(huán)保具體改造方案

5.1 改造布風(fēng)裝置 建立穩(wěn)定的物料循環(huán)系統(tǒng)對循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)化運行具有重要意義,而罩的使用尤為重要。為保證空氣在整個爐段的均勻分布,這是鍋爐設(shè)計必須考慮的內(nèi)容,這是保證物料流化均勻的基礎(chǔ),可以避免流化死區(qū)的出現(xiàn),從而防止氣室漏渣現(xiàn)象,使流化更加均勻,避免結(jié)焦現(xiàn)象。鍋爐原有的煙罩為鐘罩式,與直通式芯管相結(jié)合。在實際使用中,在機罩上開6個孔,與機罩和芯管焊接連接。雖然要進行對沖安裝,但由于是水平孔的分布,預(yù)計床層連接以后,會落入過多的芯管和套管間隙中的灰燼,促使殼體孔外的風(fēng)量發(fā)生變化,對沖效果降低,反復(fù)對相鄰吸氣器沖洗,使蓋磨損,床料漏入風(fēng)室,影響鍋爐安全運行。

針對上述罩在實際應(yīng)用中存在的問題,采取了以下改造措施:對配風(fēng)裝置的芯管和罩結(jié)構(gòu)進行了綜合優(yōu)化。采用新型風(fēng)帽,風(fēng)帽出風(fēng)口下傾20°,這是與原風(fēng)帽差別最大的地方,風(fēng)帽出風(fēng)口加厚,可以減少相鄰風(fēng)帽之間的干擾,避免床料的移動,風(fēng)帽的鑄造過程,升級原材料,提高效率耐磨,延長使用壽命。與周圍出風(fēng)口的芯管配合,不再采用直通式,上端板與罩體焊接固定,可避免罩體脫落。

5.2 改造旋風(fēng)分離器 分離器原中心筒由兩個簡化體組成,由12個扇形長板組裝連接。下缸為全圓形設(shè)計,厚度5mm。鑒于中央簡支板周圍溫度較高,中央簡支扇形長板上部的接縫處會逐漸演變?yōu)榱芽p。此外,扇形長板之間的不均勻膨脹現(xiàn)象會加劇變形,裂縫會變寬,甚至達到100～200mm。中間簡單采用張拉懸掛法,固定筒體與分離器外護板焊接。當(dāng)中心梁受熱膨脹,發(fā)生預(yù)冷收縮時,會阻礙中心筒的膨脹和張拉焊接,使中心梁上部變形嚴(yán)重,產(chǎn)生巨大間隙。煙氣短路時,中心筒會出現(xiàn)裂紋,影響分離器的分離效果,飛灰標(biāo)準(zhǔn)量不能分離。針對以上問題,首先改變中心筒位置和變徑結(jié)構(gòu),然后改用整體鑄造筒體,可以提高機械強度,筒體厚度將增加到17mm,同時增加分離器進口耐磨層厚度,通過減少進口面積,增加進口煙氣流速,提高分離效率,改造后分離器進口煙氣流速提高到25m/s,流速提高到20m/s,安裝改為自由懸掛式,16個支架焊接在環(huán)形槽鋼上,中心筒通過上部大橫桿放置在16個支架上。這種安裝方法可以使支架滑動,可以自由配合。在筒體上端加環(huán)板密封澆注料底部,最后焊接環(huán)板,盡量減少煙氣短路。

6 改造成效

通過對中心筒插入深度和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,使旋風(fēng)分離器的運行效率大大提高。分離器入口煙氣上升迅速,爐內(nèi)循環(huán)灰量增加,爐內(nèi)傳熱效率提高,床溫可控性大大提高,NOx原始排放濃度降低。配風(fēng)裝置改造后,配風(fēng)板阻力與設(shè)計值一致,均勻性提高,風(fēng)機能耗降低。具體參數(shù)變量如下:

(1)一次風(fēng)量降低了25%,床溫平均下降了20°C;

(2)飛灰中位粒徑由38.52um降低至15.2um。

(3)風(fēng)機電耗下降1 5%左右,鍋爐效率較改造前提高了2.10%。

(4)控制了氮氧化物生成濃度,滿負(fù)荷工況低于100mg/Nm3,大幅度降低了SNCR損耗量,排放濃度也降低至45mg/Nm3以內(nèi)。

結(jié)語

通過改造,不僅可以節(jié)約能源,降低設(shè)備的損耗和維護成本,還可以改善整個鍋爐系統(tǒng)的運行狀況,減少鍋爐本體的磨損和操作人員的勞動強度。提高鍋爐運行可靠性和運行小時數(shù),進一步提高經(jīng)濟效益。高壓變頻裝置由于其節(jié)能,特別是在低負(fù)荷下,使電機平穩(wěn)啟動,延長電機壽命,使風(fēng)機完全打開,并減少振動和管道磨損。良好的節(jié)能效果將越來越多地應(yīng)用于各種風(fēng)機應(yīng)用裝置中,具有很好的實用價值和推廣價值。