李 云

江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院徐州分院，江蘇 徐州 221000

0 引言

當(dāng)今我國是世界上煤炭用量最多的國家，使用節(jié)能環(huán)保的燃燒技術(shù)對節(jié)能減排具有戰(zhàn)略意義。企業(yè)如何在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中提高效率﹑做好節(jié)能工作，是關(guān)系到國家能源合理利用和進(jìn)一步推進(jìn)循環(huán)流化床技術(shù)向前發(fā)展的問題。某公司使用循環(huán)流化床鍋爐5年來，在優(yōu)化運(yùn)行﹑改造設(shè)備方面進(jìn)行了大膽的探索和實(shí)踐：認(rèn)為可以適當(dāng)減小點(diǎn)火時的風(fēng)量，總結(jié)出投煤的最佳溫度和投入返料的最佳床溫﹑含氧量，提出運(yùn)行中風(fēng)量略高于流化風(fēng)量即可，同時在風(fēng)帽維護(hù)和水冷壁防磨方面采取了必要措施。實(shí)踐證明，取得了一定的節(jié)能效果。

1 鍋爐啟動方式優(yōu)化

1.1 點(diǎn)火方式優(yōu)化

隨著油價日益上漲，鍋爐點(diǎn)火用油是企業(yè)挖掘節(jié)能潛力不容忽視的地方。該公司根據(jù)多次點(diǎn)火實(shí)踐的摸索，對點(diǎn)火各控制工況點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，使點(diǎn)火用油量大幅度節(jié)省。表1為點(diǎn)火耗油量對比。

表1 循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火耗油量對比

1）點(diǎn)火時嚴(yán)格控制風(fēng)量

突破必須流化的規(guī)定，退出低風(fēng)量保護(hù)，關(guān)小主風(fēng)門開度至15%～20%（此時注意風(fēng)道喘振問題，如果振動很大可以稍微調(diào)節(jié)開度避開振動），風(fēng)量只有正常臨界流化風(fēng)量的40%～55%。此時床料逐漸由鼓泡狀態(tài)向流化狀態(tài)過度，而風(fēng)門擋板仍然不用開大，僅在水冷風(fēng)室風(fēng)溫超過1000℃時調(diào)節(jié)開大風(fēng)門降低溫度。因?yàn)榇擦侠锖剂枯^少﹑溫度較低，不足以結(jié)焦（床料含碳量較大或已經(jīng)有煤加入床料時慎用）。當(dāng)投煤時由于風(fēng)溫上升，根據(jù)氣體絕對方程可推知熱風(fēng)量足以到達(dá)或超過臨界流化風(fēng)量。當(dāng)煤已經(jīng)穩(wěn)定燃燒后再逐漸開大主風(fēng)門。

2）及時控制投煤溫度

根據(jù)多次試驗(yàn)證明，入爐煤揮發(fā)分只要大于24%以上，在450℃～460℃已經(jīng)完全可以脈動投煤。對于入爐煤揮發(fā)分大于15%以上，完全可以在480℃～500℃投煤，即使全部燃用無煙煤，在520℃～540℃也可以斷續(xù)投煤。斷續(xù)投煤后注意氧量變化情況，以判別煤的燃燒情況。投入較多煤后氧量沒有明顯下降再追加投煤，容易造成結(jié)焦。當(dāng)氧量降低到一定程度穩(wěn)定后可以再繼續(xù)投煤。當(dāng)煤一旦燃燒后立即減小油壓，此時油壓較高，油量比較大，及時減小或退出油槍可以節(jié)約用油，減少油量基本按1t/h煤相應(yīng)減少300kg/h柴油量的原則。

1.2 一級返料投運(yùn)優(yōu)化

一級返料系統(tǒng)成功投入運(yùn)行是流化床鍋爐啟動過程中一個非常關(guān)鍵的步驟，也是安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要控制點(diǎn)。

返料系統(tǒng)出現(xiàn)故障主要有：

1）由設(shè)備缺陷造成的，如風(fēng)帽脫落﹑澆筑料脫落﹑增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)故障等；

2）由分離器積灰突然坍塌處理不當(dāng)，或者返料系統(tǒng)投入操作不當(dāng)造成。

第一種情況只要對系統(tǒng)仔細(xì)檢查就能避免，如果運(yùn)行時此類故障突發(fā)，只有停爐處理。以下主要分 析如何正確處理第二種情況，即循環(huán)流化床鍋爐返料系統(tǒng)如何安全又節(jié)能地投入使用系統(tǒng)。在循環(huán)流化床鍋爐啟動前必須放盡返料系統(tǒng)的返料灰。返料灰比較細(xì)，如果有存灰，它將吸附空氣里水分造成結(jié)塊，導(dǎo)致返料不暢通。投入油槍后先不投入返料風(fēng)機(jī)，此時如果投入返料風(fēng)機(jī)，就大大增加了空氣流動量，也就減緩了床料上升速度，浪費(fèi)了燃油。而且此時返料系統(tǒng)循環(huán)料比較小，不易建立起返料循環(huán)。也有部分廠家堅(jiān)持此時投入返料，使返料系統(tǒng)的澆注料上升溫度速率能夠比較平緩。此時投入返料還有一個好處是不會出現(xiàn)后期大量冷灰坍塌的情況，對運(yùn)行員工操作水平要求比較低，建議新員工采用此方法比較安全。但是從節(jié)能的角度考慮，比較好的方案是煤開始穩(wěn)定燃燒，床溫600℃～650℃并且穩(wěn)步上升，氧量穩(wěn)定在9%～12%左右時投入返料。并且投入返料前，放掉返料系統(tǒng)內(nèi)80%以上的冷灰，避免造成大量冷灰突然進(jìn)入爐膛造成床溫驟降甚至熄火。投返料時注意床溫﹑床料差壓和氧量的變化情況。床溫和料層差壓迅速下降時表明有大量循環(huán)灰進(jìn)入爐膛，應(yīng)及時增加一次風(fēng)量和點(diǎn)火油壓。如果啟動前已經(jīng)放盡返料系統(tǒng)的返料灰，并且投入返料前，又將放掉80%以上的冷灰，那么就不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，并且很容易建立起穩(wěn)定的返料循環(huán)。

2 鍋爐燃燒控制優(yōu)化

影響循環(huán)流化床鍋爐熱效率的主要因素有燃燒溫度，飛灰含碳量，爐渣含碳量，排煙溫度，鍋爐負(fù)荷，燃燒控制，配風(fēng)控制，燃料種類和顆粒分布等。

2.1 風(fēng)量和負(fù)荷的控制

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行對于風(fēng)量控制提倡精細(xì)操作，為了提高操作過程的安全系數(shù)，通常采用較大風(fēng)量運(yùn)行。這對循環(huán)流化床鍋爐來說負(fù)面影響是多方面的，既增加了煤耗又增加廠用電量，還加大了受熱面的磨損。所以控制風(fēng)量為略高于流化風(fēng)量即可，氧量為4%～6%，，盡量靠近底限。經(jīng)過長期運(yùn)行表明，雖然流化床鍋爐負(fù)荷可以穩(wěn)定在35%～110%額定負(fù)荷運(yùn)行，但是從長遠(yuǎn)安全和經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，負(fù)荷控制在88%～96%是循環(huán)流化床鍋爐最經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷。長時間的超負(fù)荷不但增大煤耗和廠用電量，而且會加劇負(fù)荷磨損量，最終得不償失。

2.2 鍋爐床溫和飛灰含碳量的控制

燃燒溫度對燃盡時間影響的經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中：τp為碳離離子燃盡時間，s；

Tb為燃燒溫度，℃；

dp為碳粒子直徑，cm。

從公式中可以看出，碳粒子的燃盡時間與燃燒溫度有關(guān)，提高燃燒溫度能夠明顯縮短碳粒子的燃盡時間。

在滿足灰熔點(diǎn)溫度控制范圍和脫硫要求的前提下，盡量提高燃燒溫度可以起到較好的節(jié)能效果，可以降低飛灰含碳量。但是不足的是燃燒溫度高，NOX生成量大。對于爐內(nèi)脫硫來說，在850℃～920℃可以達(dá)到最佳鈣硫比，而且富氧燃燒對脫硫有利，這就要求二次風(fēng)要有合理的風(fēng)量比例和較強(qiáng)的穿透力，但富氧燃燒同樣增加了NOX生成量。因此，循環(huán)硫化床鍋爐在運(yùn)行時綜合考慮燃燒效率﹑脫硫效果和NOX生成量，選擇合適的燃燒溫度，合理的過量空氣系數(shù)和一﹑二次風(fēng)量比例，才能保證有較高的燃燒效率和較低的飛灰含碳量。

3 關(guān)鍵設(shè)備改造

3.1 風(fēng)帽改造

鍋爐隨爐配蘑菇風(fēng)帽，后來改造為鐘罩式風(fēng)帽，經(jīng)過幾年使用，效果比較好。針對個別風(fēng)帽脫落和水冷風(fēng)室漏渣的現(xiàn)象，摸索出風(fēng)帽加筋的辦法，將風(fēng)帽安裝好以后，采用Φ8的圓鋼按10個一組點(diǎn)焊連接，即使個別風(fēng)帽出現(xiàn)松脫現(xiàn)象也不會脫落翻倒。另外，每次停爐后及時檢查和更換松脫風(fēng)帽和磨損風(fēng)帽，有效地解決了這個問題。

3.2 水冷壁防磨措施

據(jù)統(tǒng)計(jì)，因磨損導(dǎo)致的泄漏事故占流化床鍋爐易發(fā)事故的60%以上。隨著深入研究和實(shí)踐，各種防磨技術(shù)大大增加了流化床鍋爐的可用性并延長了使用周期。

1）把好用煤采購關(guān)，盡量少用石塊和煤矸石含量多的煤種；

2）爐膛四角采用防磨澆注料蓋管，轉(zhuǎn)角仍保持直角形狀，高度一直到爐頂，有效保護(hù)水冷壁管；

3）盡可能取消爐膛密相區(qū)以上到中上部的爐溫和負(fù)壓或其他監(jiān)測點(diǎn)，爐膛中部測點(diǎn)會在運(yùn)行時形成渦流，極大加劇局部磨損；

4）每兩年對密相區(qū)域采用LX88A超硬耐磨材料進(jìn)行電弧噴涂；

5）嚴(yán)格控制風(fēng)量和鍋爐負(fù)荷，控制低床壓6.5 kPa ～7.5kPa，控制低負(fù)壓降低煙氣流速，從而減低磨損量；

6）每次停爐水冷壁全面測厚，建立受熱面磨損臺帳。根據(jù)臺帳分析磨損分析運(yùn)行周期，定期采取防磨措施。

3.3 輸煤系統(tǒng)改進(jìn)

隨著輸煤設(shè)備的不斷改進(jìn)，對于循環(huán)流化床鍋爐來講，采用第二代齒輥式或齒板式破碎機(jī)是輸煤系統(tǒng)優(yōu)化的選擇。其基本原理由原來的落煤改變?yōu)閾苊夯蛲泼?。對于粘性較大的煤種來說在一定程度上防止了堵煤。而且齒輥和齒板式的碎煤機(jī)相對原來的二級破碎系統(tǒng)明顯有兩個優(yōu)點(diǎn)。在粒度達(dá)到要求的基礎(chǔ)上比原來節(jié)電20%～25%。在噪聲和粉塵污染上有較大改觀。

4 結(jié)論

經(jīng)過不斷摸索和實(shí)踐，對循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)化調(diào)整和設(shè)備改造取得了一些效果和經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)役的每臺循環(huán)流化床爐連續(xù)安全運(yùn)行平均超過150天，最高連續(xù)安全運(yùn)行達(dá)到了282天。煤耗明顯下降，鍋爐效率明顯提高，取得了較好的效果。

[1]路春美，程世慶.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]劉德昌，等.循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行及事故處理[M].北京：中國電力出版社，2006.