楊彥卿 劉志強 谷 威 馬 輝 薛文祥 鄭 昭

（神華國能 （神東電力）集團薩拉齊電廠，內蒙古自治區(qū)包頭市，014100）

神華國能 （神東電力）集團薩拉齊電廠2×300 MW CFB 鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠引用ALSTOM 技術自主研發(fā)生產的第一代產品，采用單爐膛、褲衩腿形雙布風板結構，其特點是取消了ALSTOM 技術路線的外置床，將兩級中溫過熱器及高溫再熱器以吊屏的型式分別懸掛于爐膛前墻和后墻，鍋爐共采用4 個內徑約為8 m 的旋風分離器，每個分離器下方分別布置了一個非機械型回料閥，其回料方式為自平衡式。鍋爐燃燒采用風分級送入燃燒室，促使鍋爐分級燃燒以有效降低NOx的生成量，除從布風板送入的一次風外，還從燃燒室下部錐段分二層不同高度引入二次風。鍋爐的脫硫方式采用爐內脫硫，其脫硫劑為石灰石粉，以氣力輸送方式分四點送入回料閥斜腿進入爐膛。

表1 鍋爐設計煤種

1 鍋爐SO2和NOx滿足新環(huán)保標準存在的主要問題

（1）爐內脫硫、脫硝效率低。機組滿負荷時平均床溫達到了980℃，最高點超過990℃，脫離了最佳脫硫脫硝的運行床溫區(qū)間 （850℃～890℃）。

（2）石灰石輸送系統(tǒng)出力不能滿足需求。實際燃用煤種的平均硫分為0.91%，遠高于設計煤種硫分的0.32%，導致系統(tǒng)出力不足。

（3）未充分實現(xiàn)空氣分級燃燒和低過量空氣燃燒。

2 CFB鍋爐爐內系統(tǒng)的改造

2.1 鍋爐的降低床溫改造

2.1.1 改造鍋爐受熱面

鍋爐在原有8片水冷屏的基礎上，每片增加5根，共計28根管，且左、右側各增加一片水冷屏管，并將所有水冷屏管向下延伸，左右側新增加的水冷管屏在出口分別匯合至2 個匯合集箱后再通過導汽管進入汽包。

2.1.2 改造分離器

在煤種不變的情況下，為了有效地增加鍋爐循環(huán)灰量以降低鍋爐床溫，因此提高了旋風分離器的入口煙氣流速，由原設計的23m／s提高至29m／s，分離器的分離效率大幅提高。

2.2 脫硫系統(tǒng)的改造

在原有石灰石粉系統(tǒng)的基礎上新增加了一套石灰石粉輸送系統(tǒng)，通過氣力輸送方式分四點送入褲衩腿內側下二次風口，最后通過下二次風口送入爐膛，使石灰石粉均勻的噴入爐膛中。石灰石粉系統(tǒng)不僅采用煙氣出口SO2排放量作為被調量，還在調節(jié)方式上增加了鍋爐總給煤量及床溫變化的微分、給煤量與石灰石需要量的對應關系、SO2排放量變化的微分以及SO2排放量與其給定值偏差的微分作為調節(jié)器輸出指令的前饋信號同時對石灰石粉給料機的指令進行調節(jié)，充分實現(xiàn)了石灰石輸送系統(tǒng)的 “三自動”。目前石灰石輸送系統(tǒng)改造后投入運行較為穩(wěn)定，能夠滿足SO2達標排放的要求。

2.3 降低床溫改造后的效果

（1）鍋爐經受熱面和分離器改造后，機組滿負荷的情況下鍋爐的懸浮段差壓上升了約600Pa，同時經過鍋爐的優(yōu)化運行調整，爐膛的下部床溫降低了60℃～100℃ （受熱面改造后鍋爐床溫由970℃～990℃降至940℃～960℃，分離器改造后床溫可降至900℃～910℃，經過鍋爐運行調整床溫降至880℃～890℃，若入爐煤粒徑控制較好床溫還可降至860℃）。

（2）鍋爐降低床溫改造后，經過鍋爐的優(yōu)化運行調整，在爐膛床溫下降的同時，還降低了鍋爐的風量，機組滿負荷情況下，一次風量下降了6～10萬m3／h，總風量下降了25～30萬m3／h，這樣不僅降低了風機的耗電率還減小了鍋爐的磨損，對于雙布風板結構的鍋爐其一次風量的減小也降低了翻床的風險，提高了機組的可靠性。

2.4 脫硫系統(tǒng)改造后取得的效果

（1）脫硫系統(tǒng)改造后，滿負荷情況下可以將SO2排放值控制在200 mg／Nm3（折算6%O2）以內。

（2）脫硫系統(tǒng)改造后，使石灰石粉更能均勻的噴入爐膛，提高了脫硫效率，在鍋爐煤種、氧量不變的同負荷情況下Ca／S摩爾比可以降低1左右。

（3）脫硫系統(tǒng)改造后，SO2瞬間排放的穩(wěn)定性明顯提高。

3 爐內脫硫脫硝優(yōu)化調整

3.1 風量的調整

在對鍋爐實施爐內綜合技術改造后，運行床溫較改造前有明顯的大幅下降，床溫能夠控制在890℃以內，風量優(yōu)化調整的核心是重構爐膛內的氧化還原氣氛。

3.1.1 一次風的調整

鍋爐正常運行中在床溫≤890℃的情況下盡量減小一次風，以有效控制NOx的排放。

為了避免調整中鍋爐出現(xiàn)翻床，導致一次風量小于臨界流化風量，在運行調整中一次風量不能低于250Nm3／h。

3.1.2 二次風調整原則

保證爐內截面的氧量基本均勻，減少爐內還原區(qū)的二次風量，上層二次風開度大于下層的開度，同層二次風開度 “中間大、兩側小”，給煤側二次風小于對側，運行調整中盡量開啟內側二次風門，負荷250 MW 以上時應全開內側二次風門，負荷250 MW 以下鍋爐外側二次風與內側二次風比例為1∶2。

3.1.3 風量的自動控制

把主一次風調整門全部打開，只用變頻器來調節(jié)一次風量及控制翻床，實現(xiàn)了單爐膛雙布風板鍋爐一、二次風的自動控制。

3.1.4 氧量調整

風量的調整能有效地改善風、煤的混合程度，以達到分級燃燒控制NOx排放的目的。鍋爐氧量的降低能夠有效地減少NOx的排放，但是氧量的降低會促使SO2排放的升高，同時石灰石的用量也會明顯增加，考慮到NOx和SO2排放的綜合控制，運行中根據(jù)不同負荷氧量應控制在1.8%～2.8%，鍋爐氧量的降低會導致鍋爐效率有所下降。

3.2 鍋爐床壓的調整

床壓是流化床鍋爐運行中反應床料高低的參數(shù)，床壓過高，密相區(qū)顆粒濃度大，爐膛受熱面磨損量大，在同樣的一次風量下，床壓高則一次風壓相應增大，風機電耗也增加。在保證鍋爐循環(huán)灰量的情況下盡量維持低床壓運行，根據(jù)鍋爐雙布風板的特點以及鍋爐床壓測點的位置，試驗出不同負荷下的鍋爐床壓，不同負荷下控制水冷風室壓力在11～13.5KPa范圍內，根據(jù)負荷的不同，1＃鍋爐床壓控制在4～7KPa，2＃鍋爐床壓控制在3.5～6KPa（2＃爐床壓測點安裝位置偏高），1＃、2＃鍋爐床壓測點距布風板高度位置圖見圖1。

圖1 1＃、2＃鍋爐床壓測點距布風板高度位置圖

3.3 入爐煤的調整

薩拉齊電廠燃用煤種為大青山水泉露天煤礦的水泉煤和金烽煤炭分公司的韓家村煤。水泉煤煤質不穩(wěn)定熱值波動較大 （3300～4700kcal／kg），平均發(fā)熱量為4000 kcal／kg，平均空干基灰分為42.6%，平均干燥無灰基揮發(fā)分為27.2%，平均硫分為0.62%；韓家村煤煤質穩(wěn)定但其硫分波動較大 （0.6%～1.6%），平均發(fā)熱量為3800kcal／kg，平均空干基灰分為23%，平均干燥無灰基揮發(fā)分為38.1%，平均硫分為0.91%。

3.3.1 分倉上煤

1＃、4＃原煤倉為韓家村煤，2＃、3＃原煤倉為水泉煤，通過調整稱重式給煤機出力控制入爐煤發(fā)熱量。

3.3.2 分路上煤

甲路膠帶上韓家村煤 （高幅篩條及細碎間隙適當放大），乙路膠帶上水泉煤或韓家村煤與低熱值煤的配煤 （高幅篩條及細碎間隙較小），有效控制了入爐煤粒徑 （主要是減少入爐煤中1mm 以下的比例）。

3.3.3 試驗

根據(jù)燃煤特點，進行燃燒粒徑相對較大的韓家村煤，燃燒粒徑相對較小的韓家村煤伴有石灰石籽料，韓家村煤與低熱值水泉煤1∶1進行摻燒，韓家村煤與高熱值水泉煤1∶1 摻燒，韓家村煤與相對較大粒徑水泉煤1∶1 摻燒等試驗，得出以下結論：

（1）全部燃用合適粒徑的韓家村煤以及摻燒低熱值高灰分水泉煤，在機組全工況情況下可以將SO2、NOx排放控制在200mg／Nm3以內。

（2）鍋爐在使用同樣煤種的情況下入爐煤粒徑對鍋爐床溫影響較大，入爐煤粒徑適當放大后鍋爐床溫較低，同樣負荷及煤種下可使鍋爐床溫下降15℃～30℃，促使其在爐膛內分級燃燒使爐膛內的溫度場均勻分布，有效降低NOx排放，也可以有效緩解SO2排放值波動，同時也降低了Ca／S 摩爾比。

（3）水泉煤入廠煤粒徑較細 （15%～30%的煤粒徑＜1 mm，50%的煤粒徑＜3 mm），導致入爐煤粒徑較細，進入鍋爐燃燒后細顆粒在氧化區(qū)燃燒的份額較多，機組負荷在85%以上時NOx排放難以控制在200mg／Nm3以內。

（4）通過改變入爐煤的粒徑以及摻配石灰石籽料，不僅可以降低鍋爐床溫，而且有助于控制SO2、NOx的排放，煤中摻配合適粒徑的石灰石籽料后經過碎煤機及膠帶充分混合，可以有效地控制SO2瞬時排放波動。爐煤調整前后的參數(shù)對比見表2。

3.4 石灰石粉粒徑的調整

為了提高脫硫效率，減少石灰石用量，降低發(fā)電成本，解決底渣及飛灰中CaO 含量高的問題，進行了燃燒相對較大粒徑的石灰石粉 （＜1 mm）試驗。摻燒相對較大粒徑石灰石粉的參數(shù)對比見表3。

表3 摻燒粒徑相對較大石灰石粉的參數(shù)對比

摻燒相對較大粒徑的石灰石粉 （＜1 mm），SO2排放值較以前容易控制，同時SO2瞬時值也波動較小，且鈣硫摩爾比降低了0.6～1.5，飛灰中CaO 含量也明顯下降1.5%～5%，但是底渣中的CaO 含量升高0.8%～1.5%。

4 結論

薩拉齊電廠通過對CFB 鍋爐爐內系統(tǒng)的改造以及優(yōu)化運行調整，在爐內脫硫脫硝技術應用上取得了顯著的成效。

（1）有效控制鍋爐床溫至850℃～890℃，可以提高脫硫脫硝的效率，合理的配風使爐內的氧化還原氣氛重構有助于抑制NOX的生成。

（2）適當提高床壓運行有助于提高脫硫效率、抑制NOX的生成。

（3）通過摻燒低熱值高灰分煤或根據(jù)煤種適當放大入爐煤粒徑，可以有效地提高脫硫脫硝效率。

（4）入爐煤中摻配石灰石籽料，可以降低鍋爐床溫，有助于控制SO2、NOx 的排放，同時還可以有效地減緩SO2瞬時排放值的波動。

［1］ 呂俊復，岳光溪，張建勝等.循環(huán)流化床鍋爐運行與檢修 ［M］.北京：中國水利水電出版社，2005

［2］ 馮俊凱，岳光溪，呂俊復 .循環(huán)流化床燃燒鍋爐［M］.北京：電力工業(yè)出版社，2003

［3］ 宮述鈞.對綜合控制循環(huán)流化床鍋爐SO2、NOx及N2O 排放的探討 ［J］.廣東電力，2007