工業(yè)廢氣在循環(huán)流化床鍋爐中的摻燒應(yīng)用

章維明 陳倫

摘要：我國(guó)在幾年前就提出了建立資源節(jié)約型社會(huì)的口號(hào)，盡管我國(guó)地大物博，煤炭資源較豐富，但隨著用量的不斷增加，煤炭作為不可再生資源也會(huì)面臨短缺的威脅。而火電廠是煤炭利用率較高的企業(yè)，應(yīng)在節(jié)能降耗方面引起經(jīng)營(yíng)者的重視。循環(huán)流化床是最近這些年興起的新燃煤技術(shù)，其具有適應(yīng)性強(qiáng)，效率較高，環(huán)境污染較小的特點(diǎn)，已經(jīng)被很多火電廠應(yīng)用到了具體的生產(chǎn)活動(dòng)中。但同時(shí)我們也應(yīng)該看到循環(huán)流化床的耗電率較高、耗煤率較高的特點(diǎn)，為了更好地節(jié)約資源，應(yīng)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和更新，因此對(duì)循環(huán)流化床的節(jié)能降耗研究具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廢氣;循環(huán)流化床;鍋爐改造;工業(yè)廢氣

引言

相比較其它固體燃料爐型而然，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)相當(dāng)成熟，具有鍋爐熱效率高、燃料適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)。為建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)，國(guó)家加大了保護(hù)環(huán)境和改善生態(tài)環(huán)境的工作力度，小型燃煤鍋爐逐步被淘汰，許多城市甚至已經(jīng)“禁煤”，企業(yè)為了生存，勢(shì)必對(duì)現(xiàn)有鍋爐設(shè)備進(jìn)行改造或改建天然氣鍋爐項(xiàng)目。大力發(fā)展生物質(zhì)燃料及其燃燒技術(shù)對(duì)優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，減輕環(huán)境污染，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展意義重大。文中闡述了某燃煤流化床鍋爐改造成生物質(zhì)流化床鍋爐的方法。

1循環(huán)流化床鍋爐概述

循環(huán)流化床鍋爐采用的是半懸浮的燃燒方式，其特點(diǎn)是流態(tài)化燃燒，更好地結(jié)合了懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒的特點(diǎn)。半懸浮的燃燒方式無論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外都獲得了一定程度的認(rèn)可，也是目前效果較好的潔凈煤燃燒技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐有著原材料適應(yīng)性高、脫硫效果較強(qiáng)，氮氧化物排放率低，調(diào)節(jié)方便等優(yōu)勢(shì)。其脫硫原理是石灰石和燃料進(jìn)行循環(huán)燃燒，長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)使石灰石越磨越細(xì)，到達(dá)一定程度后會(huì)從分離器中飛出，在此過程中，爐內(nèi)溫度可達(dá)到900℃左右，既可以充分分解石灰石，又可以有效抑制硫化物的生成，達(dá)到更好脫硫效果。

2對(duì)鍋爐摻氣進(jìn)行改造的原則

①改造后的鍋爐在鍋爐出力，熱效率以及主要工藝參數(shù)等方面都要與以前基本保持不變，改造完成后的設(shè)備不能影響循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)流化燃燒的爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)，除此之外，也不可以影響爐膛出口水冷旋風(fēng)分離器，以及鍋爐尾部設(shè)備的正常使用。②由于鍋爐是一種特殊的設(shè)備，因此，對(duì)于鍋爐的總體結(jié)構(gòu)是不能改變的，尤其是鍋爐的受熱面結(jié)構(gòu)，必須保證最后的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單實(shí)用的目的。③改造完成后的鍋爐應(yīng)該具備一套獨(dú)立的燃料氣供氣系統(tǒng)及儀表控制系統(tǒng)，這兩套系統(tǒng)必須相互獨(dú)立，但在鍋爐的安全保護(hù)方面又能做到相互聯(lián)系。鍋爐最后的主要功能是摻燒火炬氣，所以改造完的鍋爐的安全等級(jí)必須有所提高，對(duì)鍋爐進(jìn)行改造時(shí)，必須嚴(yán)格遵守燃油燃?xì)獾囊?guī)范，進(jìn)行相關(guān)操作。④改造完的鍋爐的熱負(fù)荷調(diào)節(jié)方式不能改變，必須保證其仍然使用燃煤進(jìn)行調(diào)節(jié)，且摻燒火炬氣的系統(tǒng)依然采用定燒方式，鍋爐中燃?xì)庀到y(tǒng)的調(diào)節(jié)也依舊是靠停運(yùn)、投運(yùn)質(zhì)量部的燃燒器方式運(yùn)行的。⑤改造完的鍋爐在使用時(shí)要盡可能達(dá)成燃燒器火炬可以充滿整個(gè)爐膛空間，并且能夠讓火炬保持在爐膛的中心位置，讓鍋爐中的火焰能夠在爐膛橫截面周圍均勻地伸展開來，在對(duì)火炬氣進(jìn)行摻燒的過程中不能發(fā)生火焰直接對(duì)爐管進(jìn)行沖刷的情況。

3摻燒改造思路

3.1注重運(yùn)行調(diào)整

床壓、風(fēng)量、床溫、汽溫等決定著循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行效果，而以上特性則受到循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備整體性能影響，在長(zhǎng)期應(yīng)用中，循環(huán)流化床鍋爐相關(guān)設(shè)備易受到磨損而性能降低，導(dǎo)致煤炭燃燒效果降低。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)可將爐膛作為容器，當(dāng)鍋爐正常運(yùn)行時(shí)該容器呈現(xiàn)出均衡特征，而低床壓為循環(huán)流化床鍋爐塔重的具象展現(xiàn)，可依靠床壓了解鍋爐內(nèi)床料量，繼而反映燃料燃燒狀況。鍋爐工況主要由上壓差反映，當(dāng)上壓差數(shù)值增大時(shí)，則代表物料循環(huán)增加，為緩解上壓差問題，可調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐給料器流化速度，并控制爐膛風(fēng)量，從傳熱、燃燒角度來看，床層溫度影響著鍋爐效率及燃燒效率，于循環(huán)流化床密相區(qū)內(nèi)，床層溫度應(yīng)低于燃燒顆粒表面溫度約150℃，以此保障循環(huán)流化床鍋爐整體燃燒發(fā)電效果。為保障鍋爐安全化運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)氮氧化合物排放總量調(diào)節(jié)流化床

溫度，控制床溫與氮氧化合物處于雙向關(guān)系，將流化床溫度控制在850℃以內(nèi)，最大化激發(fā)出循環(huán)流化床鍋爐性能優(yōu)勢(shì)。燃燒及流化狀態(tài)影響著循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)量特性，濃相區(qū)得到一次風(fēng)氧氣供給后應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)爐膛兩側(cè)壓差，提高鍋爐運(yùn)行安全性，計(jì)算壓差偏差值并修正爐膛風(fēng)量定值，使循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)量處于可控范圍內(nèi)，當(dāng)爐膛獲得二次風(fēng)供給時(shí)，可彌補(bǔ)一次風(fēng)供氧缺陷，此時(shí)可通過調(diào)節(jié)二次風(fēng)量控制鍋爐內(nèi)氧氣含量，借助最佳控制效果增強(qiáng)循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能降耗效果。

3.2PLC控制系統(tǒng)

對(duì)于鍋爐中PLC控制系統(tǒng)的選用，經(jīng)過多方面的考慮，最終選擇了西門子公司的PLC控制系統(tǒng)。鍋爐的控制系統(tǒng)在改造時(shí)，必須嚴(yán)格遵守電力規(guī)范。設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是：鍋爐中火炬氣燃燒器的自動(dòng)程序點(diǎn)火方面，設(shè)計(jì)成既可以在盤上進(jìn)行遙控操作，也可以工作人員在現(xiàn)場(chǎng)中進(jìn)行手控操作;改造完的鍋爐必須實(shí)現(xiàn)對(duì)火炬器火焰進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣可以確實(shí)保證鍋爐摻燒火炬氣后的各項(xiàng)安全性，要提高工作人員在操作時(shí)的靈活性，鍋爐中新增加的火炬氣控制系統(tǒng)以及DCS控制系統(tǒng)，二者能夠做到在控制和調(diào)節(jié)方面彼此獨(dú)立，但在連鎖保護(hù)方面，二者卻相互聯(lián)系。如此一來，盡管鍋爐的相關(guān)系統(tǒng)出現(xiàn)停止等意外情況，鍋爐的燃燒系統(tǒng)也不會(huì)受其影響，還能夠投入到廢氣摻燒過程中。

3.3降低循環(huán)流化床鍋爐停爐頻次

鑒于循環(huán)流化床的運(yùn)行特點(diǎn)，一旦異常停爐，會(huì)給火電廠帶來嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，從而影響其余行業(yè)的電力供應(yīng)情況。在停爐后的啟動(dòng)階段，應(yīng)控制爐內(nèi)床料的厚度，如果厚度值過高會(huì)導(dǎo)致柴油消耗較正常運(yùn)行高，多利用燃燒器的升溫速度特點(diǎn)對(duì)啟動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，當(dāng)溫度符合投煤條件時(shí)，馬上進(jìn)行煤炭投入處理來降低啟動(dòng)過程中的能源消耗。當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，相關(guān)操作人員要密切關(guān)注各指標(biāo)參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，把隱患防范于未然，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的日常保養(yǎng)和維修力度，通過這種方式來盡可能減少因停爐給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。再輔以提高分離器入口溫度，低負(fù)荷時(shí)調(diào)整一次風(fēng)、下二次風(fēng)和上二次風(fēng)量的比例，降低循環(huán)灰量，有利于床溫的提高。低負(fù)荷情況下調(diào)整播煤風(fēng)量，在落煤管不堵的情況下盡量減少播煤風(fēng)量，調(diào)整時(shí)注意加強(qiáng)落煤管出口溫度的監(jiān)視。

結(jié)束語

為了火電廠的效益可以進(jìn)一步提升，在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)，要利用各種方法來提高資源的利用率，實(shí)現(xiàn)其節(jié)能降耗，一方面可以實(shí)現(xiàn)火電廠的資源合理配置，另一方面可以促進(jìn)火電廠穩(wěn)定健康發(fā)展，對(duì)循環(huán)流化床節(jié)能降耗的研究意義非常深遠(yuǎn)，希望有后來者繼續(xù)對(duì)此展開深入研究。

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