探析 350MW循环流化床锅炉运行优化

探析 350MW循环流化床锅炉运行优化

何富高

广西百色银海发电有限公司 广西百色 533615

摘要：笔者结合多年工作经验，详细地探讨了350MW国产循环流化床地运行参数调整问题，其中包括锅炉床压的调整、床温度的调整、入炉煤粒径与石灰石粒径的调整、总风量参数管控以及一二次风的搭配比例等细节问题，能够实现飞灰的科学性减少，并且能够大幅度降低大渣的含碳总量，对锅炉效率的提升与炉内脱硫效率的升高有着显著的作用，能够进一步减少氮氧化物的排放量，进而确保锅炉运行的经济性与环保性。

关键词：350MW；循环流化床；床锅炉运行优化

前言

笔者根据所在某电厂2×350MWCFB锅炉投产近三年来的运行调整经验，分别从床压、床温调整，入炉煤粒径的控制，风量的调整上给出了提高锅炉经济运行优化的方法。

1设备概况

某个电厂配置的锅炉属于循环流化床锅炉，其具体参数如下：1.2×350MW；2.能够实现亚临界的自然循环；3.中间再热一次即可完成；4.搭载有汽冷式旋风分离器并且具备单个炉膛；5.性能方面能够实现通风的平衡性，同时能够实现固态排渣。该锅炉由东方锅炉厂打造而成，具体型号是该厂生产的DG1177/17.5-Ⅱ3。整个锅炉一共安设了10个给煤口并且每个给煤口之间的距离十分的均匀，炉膛底部设置有水冷风室，通过两侧进风的方式实现水冷过程。燃烧空气则可以被分成两类，一次风以及二次风，前者由炉底送入炉内，后者则是由前墙和后墙送入炉内，一次风的总量达到总风量的35%左右；而二次风则是用来确保煤粒能够充分的与空气接触，从而燃烧的更加全面。除此之外，二次风在炉内是采用分级布置的方式，能够实现炉内的还原环境，进而减少或者完全避免氮氧化物的出现。

2床压、床温的调整

2.1床压的调整

某个电厂在低负荷的环境之下，其一次流化风量约为330kNm³/h，并且将床压调控在7.5KPa～8.0kPa的范围之内；而当该电厂处于满负荷的情况之下，其一次流化风量则管控制在380kNm³/h附近，并且将床压调控在8.0KPa～8.5kPa，这样的运行模式能够显著减少飞的含碳总量及其对应比例，并且能够减少设备的电能消耗量，进而大幅度提升锅炉的效率。

当一种煤种的成分确定的时候，例如灰分比例已知且成灰的特性已知时，如果保持风量不发生任何的改变，床压就能够对应显示炉内物料的实际浓度，伴随着床压的上升，炉内物料的浓度也会有所上升，然而由于炉内的物料之中往往存在一定量的CaO，这会使得脱硫反应发生的概率大幅度上升，进而让石灰石能够被更加充分的利用；与此同时，飞灰的浓度越高，飞灰之中可燃物的含量会大幅度降低。故而在运行的过程之中，应该一定程度上增大床压从而确保脱硫的效率维持在高水平的状态之下。

石灰石的脱硫效率与床温之间存在较为显著的关联。通常来说，当燃烧的温度介于850摄氏度到860摄氏度之间的时候，脱硫的效率是处在加高的水平的；在燃烧使用无烟煤的情况之下，结合其他会对燃烧效率产生影响的因素可以发现，床温往往会较上述的温度更高一些，通常在900摄氏度左右就能够达到不多的脱硫水平。在实际的工作过程之中，人工会对十台给煤机的给煤总量进行一定程度的干预，从而让床温的最高温度保持在940摄氏度之下，进而维持平均床温在909摄氏度附近。

2.2床温的调整

针对某个电厂的入炉燃料进行剖析发现，其变形温度为1200摄氏度，然而其炭颗粒的中心燃烧温度却比床温要更高一些，温度差甚至能够达到150到200摄氏度，这说明在实际情况之中，炭颗粒的燃烧温度不会低于1100摄氏度而不会高于1150摄氏度，这一温度已经十分逼近燃料的变形温度，一旦出现温度管控不合理的情况，就会出现结焦的现象。为了避免该种现象的出现，一般都会将CFB的锅炉床温调控在850摄氏度到950摄氏度之间。

当设备工作出现满负荷的情况且各个播煤口提供的煤量保持一致的时候，炉膛两边的床温往往具备较大的温度差，右边的床温会远远高于左侧的床温。因为炉膛出口的布置在纵向上往往是不对称的，如果将炉膛几何中心线作为边界，那么左侧的炉膛出口会有2个，右侧的炉膛出口则仅有1个。由于炉膛中心线的左右两侧存在有较大差别的流动阻力，因此左侧炉膛内部的烟气流通量会显著高于右侧的。这种现象会使得左侧的床温相较右侧更低一些，并位于左侧炉膛上部的受热面吸热量也会相较于左侧更大一些。

3入炉煤和石灰石粒径的调整

3.1入炉煤粒径

依照循环流化床锅炉在燃烧过程之中显现出来的属性，进入炉煤的颗粒必须满足一定的要求，一方面其粗细应该在特定的范围之内，过大过小皆不可，另一方面，颗粒级配也应该采取科学的配比。高挥发分煤的粒径应该相较普通的煤粒径更加粗大一些，这是由于高挥发分煤在燃烧的过程之中有更大的可能性出现爆裂等现象，这些现象都会使得其成为更为细小的颗粒，燃烧起来也会更加的充分。某个电厂采用的燃煤主要为烟煤，其燃煤发热量大于3800kcal/kg而小于4200kcal/kg；由于破碎方式为二级破碎，因此煤质会出现比较大的变化，煤中杂志的含量发也相对较高。依照有关标准与要求，入炉煤颗粒的中位粒径一般控制在1.8毫米到2.0毫米之间，其中最大的粒径应该小于12毫米。

3.2石灰石粒径

石灰石的粒度一定程度上会影响CFB锅炉在脱硫方面的能力。如果粒度太小，那么旋风分离器就很难将颗粒进行分离，脱硫剂使用的循环性也无法实现；如果石灰石的粒径过大，就会干扰石灰石正常的运输过程，进而造成其输送通道的堵塞。表1显示了石灰石粒径大小对炉内脱硫过程的影响。

表1石灰石粒径变化对炉内脱硫的影响

由表1的工况1和工况2可以看出：当石灰石量存在上升趋势的时候，SO₂的排放并没有显著的减少，并不符合内脱硫过程之中存在的普遍规律。而这可能是因为工况1与工况2采用的是粒径小于飞灰的石灰石，当采用这种石灰石时，分离器没有办法分离这种石灰石，进而造成石灰石最终进入炉膛之中并且无法充分和SO₂发生化学反应，这样一来脱硫的效率就远远低于预期。

而通过表1中的工况3与工况4则可以看出，石灰石的消耗量显著减少，脱硫的效率有了较大幅度的提升，最高能够达到93%，SO₂的排放量经过换算之后约为187.5mg/m³。由此可以得出以下结论，要想确保脱硫效率维持在较高的水平，炉内脱硫石灰石的中位径应该保持在100微米附近。

4风量的调整

4.1对锅炉效率的影响

某个电厂1号炉燃烧使用的煤是容易着火且容易燃烬的类型，其具备较强的爆裂性，要想满足其燃烬的需要也较为轻松，与此同时，其固体燃烧不完全所产生的热量损耗也会伴随燃烧总风量和排烟氧量的降低而进一步有所减少。一般而言，排烟所造成的热量损失和燃烧的总风量与排烟氧气含量有关，前者与后两者成正相关关系。下表2展示了风量的变化对锅炉的效率造成的影响以及风量的变化对电能损耗造成的影响。

表2不同风量下锅炉效率及风机电耗

由上表2可以看出，锅炉的热效率和燃烧过程之中的总风量以及排烟氧气含量成负相关的关系。燃烧总量的大小往往无法显著地影响燃料的燃烬能力，相反会使得烟气速度有所上升，进而造成炉内面临受热面受损的风险。与此同时，在总风量有所减少之后，一次风机、二次风机以及引风机总共的电能损耗从原先的1350A降到了1253A，这一定程度上减少了锅炉厂的总电耗。

4.2对污染物排放的影响

该电厂燃烧使用的烟煤具备挥发份占比高、燃烧放热速度快的特点，其进入炉膛之后往往会在较短的时间之内产生反应从而实现放热，这极其容易使得密相区超温现象出现，故而应该科学地进行一次风和二次风份额的分配，从而推动床温的管控，避免污染物的产生。综合考虑SO₂带来的影响，氧量应该维持在2.0%到2.5%的范围之内，此外，在确保床温与正常流化的前提之下，应该进一步二次风率。

结语

通过对床压、床温、入炉煤粒径、石灰石粒径、总风量、一次风与二次风的配比等具体参数的调整，能够显著减少飞灰与大渣之中的含碳比例，进而实现提锅炉整体运行效率的提升。除此之外，科学的床压与氧量能够进一步降低风机的电能消耗量，甚至减少炉内的磨损程度。床温与石灰石粒径如果处在合适的范围之内则能够显著提升脱硫效率，进而使得氮氧化物的排放量大幅度降低。因此，上述的调整方案能够优化运行过程，提升电厂的经济效益。

参考文献

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[2]徐文胜.化工企业循环流化床锅炉燃烧运行优化分析[J].化工设计通讯,2018,44(12):120.