李虎貞，吳禹

（國(guó)投大同能源有限公司，山西大同037001）

135 MW循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行調(diào)整試驗(yàn)研究

李虎貞，吳禹

（國(guó)投大同能源有限公司，山西大同037001）

以某公司2×480 t/h鍋爐投運(yùn)為例，闡述為了提高鍋爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行中采取了降低一次風(fēng)量、控制總風(fēng)量和料層厚度，以及優(yōu)化煤粒粒徑級(jí)配等措施，取得了較好的運(yùn)行效果。針對(duì)影響鍋爐運(yùn)行的因素進(jìn)行了全面的總結(jié)，以供同類型的鍋爐參考應(yīng)用。

一次風(fēng)量；氧量；料層厚度；煤粒粒徑；穩(wěn)定運(yùn)行

0 引言

鑒于我國(guó)面臨的環(huán)境壓力越來(lái)越大，發(fā)展高效、低污染的清潔燃煤技術(shù)是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題，其宗旨是一方面提高發(fā)電效率，另一方面滿足低污染排放的要求。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一種先進(jìn)的燃燒技術(shù)，其燃燒方式是爐內(nèi)物質(zhì)在流化風(fēng)的作用下形成一種特殊的流動(dòng)狀態(tài)，一部分較細(xì)顆粒被煙氣攜帶通過(guò)爐膛，一部分顆粒產(chǎn)生回落，被攜帶出的顆粒經(jīng)氣固分離器再送回爐內(nèi)進(jìn)行反復(fù)燃燒，多次循環(huán)，與固定床、鼓泡床相比，爐內(nèi)紊流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，燃燒強(qiáng)化。由于循環(huán)流化床中燃料及脫硫劑都多次循環(huán)，因而能達(dá)到理想的脫硫效率和燃燒效率，并具有爐內(nèi)燃料著火、燃燒條件好的優(yōu)勢(shì)，使得燃料適應(yīng)性廣，能燃劣質(zhì)煤；爐內(nèi)溫度不但有利于脫硫，控制SO2氣體的排放，并且由于爐膛溫度較低，燃燒過(guò)程中能有效控制有害氣體NOx的產(chǎn)生和排放；負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好，且調(diào)節(jié)范圍大，實(shí)際表明，可以在25%的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行，負(fù)荷變化速度也可以很快；灰渣可綜合利用，可以作為水泥混合料或其他建筑材料；雖然爐內(nèi)床內(nèi)溫度不是很高，但由于灰及燃料的多次循環(huán)，不同負(fù)荷下燃燒效率卻比較高，可達(dá)98～99%。

但很多循環(huán)流化床鍋爐投產(chǎn)以來(lái)，一直因?yàn)槟p泄漏導(dǎo)致鍋爐不能穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。某公司從投產(chǎn)初期就從優(yōu)化一次風(fēng)量、氧量、料層厚度等參數(shù)著手，以保證鍋爐機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 設(shè)備介紹

某公司2臺(tái)HG-480/13.7L.MG31型循環(huán)流化床鍋爐，采用單汽包、自然循環(huán)、高溫超高壓一次中間再熱、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、單爐膛平衡通風(fēng)、前墻給料、固態(tài)冷卻排渣。鍋爐的總體結(jié)構(gòu)由以下三部分組成。

a）鍋筒、爐膛及冷渣機(jī)：爐膛采用全膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛前上部沿寬度方向分別布置有3片水冷屏(蒸發(fā)受熱面)、8片屏式過(guò)熱器（二級(jí)過(guò)熱器）和6片屏式再熱器（熱段再熱器）。爐膛底部是水冷壁管彎制而成的水冷風(fēng)室。風(fēng)室底部的點(diǎn)火風(fēng)道內(nèi)布置有2臺(tái)床下點(diǎn)火燃燒器，爐膛下部密相區(qū)布置有6支床上啟動(dòng)燃燒器，用于鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火和低負(fù)荷穩(wěn)燃。爐膛后墻布置有4臺(tái)水冷式滾筒冷渣機(jī)，用以把渣冷卻至150℃以下。

b）分離器：爐膛與尾部煙道之間布置有2臺(tái)內(nèi)徑為9m的高溫絕熱旋風(fēng)分離器，每個(gè)旋風(fēng)分離器下部布置1臺(tái)非機(jī)械型分路回料裝置。高溫絕熱旋風(fēng)分離器及回料裝置是建立固體顆粒循環(huán)燃燒的關(guān)鍵部件。高溫絕熱旋風(fēng)分離器的作用是將隨煙氣帶出爐膛的大部分固體顆粒捕集下來(lái)并送入回料裝置，同時(shí)將固體顆粒濃度較低的煙氣引入到尾部對(duì)流煙道中。回料裝置的作用：一是將分離器分離下來(lái)的固體顆粒返送回爐膛，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃料及石灰石的往復(fù)循環(huán)燃燒和反應(yīng)；二是通過(guò)循環(huán)物料在回料裝置進(jìn)料管內(nèi)形成一定的料位，實(shí)現(xiàn)料封，防止?fàn)t內(nèi)的正壓煙氣返竄進(jìn)入負(fù)壓的分離器內(nèi)造成煙氣短路，破壞分離器內(nèi)的正常氣固兩相流動(dòng)及爐內(nèi)的燃燒和傳熱。

c）尾部煙道及受熱面：尾部煙道中從上到下依次布置有高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、低溫再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。過(guò)熱器系統(tǒng)中設(shè)有兩級(jí)噴水減溫器，再熱器系統(tǒng)設(shè)有事故噴水減溫器和二級(jí)噴水減溫器。管式空氣預(yù)熱器采用光管臥式布置。高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、低溫再熱器以及包墻過(guò)熱器均為膜式結(jié)構(gòu)，省煤器和空氣預(yù)熱器采用護(hù)板結(jié)構(gòu)。

鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)規(guī)范

2 主要參數(shù)分析

循環(huán)流化鍋爐燃燒參數(shù)主要有總的送風(fēng)量（氧量）、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、床溫、床層壓降（料層厚度），它們是互相影響的。下面從改變總風(fēng)量、一次風(fēng)量、床層壓降方面進(jìn)行調(diào)整分析總結(jié)。實(shí)際上在總的送風(fēng)量不變,只改變一次風(fēng)量時(shí)，二次風(fēng)量也改變；風(fēng)量改變，同時(shí)床溫也在改變。

2.1 一次風(fēng)量

循環(huán)流化床中一次風(fēng)量對(duì)爐內(nèi)密相區(qū)、稀相區(qū)燃燒份額和爐膛高度方向上的溫度分布有著重要的影響。隨一次風(fēng)量的增加，爐膛下部密相區(qū)溫度減小，而上部稀相區(qū)溫度升高，其原因分析如下。

a）在其他條件相同的情況下，一次風(fēng)量的加大，煤顆粒流化速度提高，更多的細(xì)顆粒煤被從床下部的密相區(qū)拋出，進(jìn)入爐膛上部的稀相區(qū)空間，爐膛下部空間顆粒濃度降低，上部空間顆粒濃度增加，同時(shí)爐膛下部空間顆粒濃度降低，耗氧量相對(duì)減少，從而增加了爐膛上部稀相區(qū)空間的氧濃度，致使?fàn)t膛下部密相區(qū)的燃燒強(qiáng)度降低，上部稀相區(qū)的燃燒強(qiáng)度提高。

b）隨著一次風(fēng)量的加大，回料量明顯增大，大量的細(xì)物料在燃燒室、分離器、回料閥之間循環(huán)。正是由于大量的細(xì)物料的循環(huán)，改變了床內(nèi)燃燒份額的分配，減小了密相區(qū)的燃燒份額的同時(shí)強(qiáng)化了稀相區(qū)的燃燒，使得沿床高溫度分布趨于均勻。

物理學(xué)是一門系統(tǒng)性強(qiáng)的學(xué)科，在生活的各個(gè)領(lǐng)域都有著重要的作用.高中生物理知識(shí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容以經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)為主，為以后學(xué)習(xí)力學(xué)、熱學(xué)、原子物理學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)奠定了基礎(chǔ).因此，在高中物理教育中不僅要教授給學(xué)生專業(yè)的物理知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)他們的思維能力.物理學(xué)在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中形成一套整體的思維方法，包括分析與綜合的方法、比較與分類的方法、歸納與演繹的方法等等.高中生在學(xué)習(xí)物理過(guò)程中具備這樣的整體思維，對(duì)其今后高中物理知識(shí)的學(xué)習(xí)有著十分重要的幫助.在高中物理教育中培養(yǎng)學(xué)生的整體思維應(yīng)該注意以下幾點(diǎn).

c）一次風(fēng)量的加大，使得爐膛下部密相區(qū)的顆粒的平均粒徑變大、變粗，使燃燒更加困難，這也使得密相區(qū)的燃燒強(qiáng)度減小，稀相區(qū)的燃燒強(qiáng)度增加。

d）一次風(fēng)量的加大，使得大量的細(xì)物料通過(guò)分離器進(jìn)入尾部煙道，煙氣中的灰濃度增大，受熱面的磨損速度加快，灰渣比增大。

2.2 床層壓降

床層壓降是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中一個(gè)重要的參數(shù)，床層壓降主要是由布風(fēng)板阻力和料層厚度組成，其中布風(fēng)板阻力主要是由鍋爐設(shè)計(jì)特性決定的，料層阻力與床上的物料量有關(guān)。床層壓降的差異主要由密相區(qū)內(nèi)的物料濃度決定的，床層壓降高時(shí)，密相區(qū)物料濃度高；反之，物料濃度低。在其他條件一定的情況下，床層壓降是通過(guò)排渣量來(lái)調(diào)節(jié)的。

床壓降低時(shí)，爐膛下部密相區(qū)物料濃度降低，提高了二次風(fēng)的穿透能力，使更多的氧氣進(jìn)入爐膛中央貧氧區(qū)，改善了二次風(fēng)的混合效果，提高了碳顆粒的燃燒效果，因此可降低飛灰含碳量。雖然降低床層壓降的同時(shí)會(huì)稍微提高排渣的含碳量，但總體來(lái)講，適當(dāng)降低爐膛壓降，可以提高鍋爐效率。由于爐內(nèi)的循環(huán)物料減少，水冷壁的磨損速度也變輕，同時(shí)運(yùn)行中一次風(fēng)機(jī)的電流也降低。但過(guò)低的床層壓降，又會(huì)造成灰渣比增大，鍋爐效率下降，受熱面磨損速度加快。所有運(yùn)行中控制恰當(dāng)?shù)拇矊訅航凳欠浅Ｖ匾摹?/p>

2.3 總風(fēng)量

總風(fēng)量增加時(shí)，進(jìn)入爐膛的風(fēng)量增加，煙氣量增加，尾部煙道的煙氣流速增加。鍋爐內(nèi)管道的磨損速率與飛灰顆粒速度的3.32成正比，隨著煙氣流速的增加，尾部受熱面的磨損必然增大。

總風(fēng)量的增加可以增強(qiáng)爐膛內(nèi)的流化，對(duì)于水冷壁折角處的磨損也必然加強(qiáng)。因此，在這些易磨損的部位可以通過(guò)澆注耐火材料來(lái)降低水冷壁的磨損。

總風(fēng)量的增加使得排煙容積增大，由于影響排煙熱損失的兩大因素是排煙溫度和排煙容積，因此隨著排煙容積的增大，排煙熱損失必然增大。

總風(fēng)量增大時(shí)，在增加進(jìn)入爐膛氧量的同時(shí)，爐內(nèi)的擾動(dòng)增強(qiáng)，煤粉顆粒與氧氣的結(jié)合得到強(qiáng)化，有利于煤粉顆粒的燃燒。但由于煙氣量增加，煙氣流速明顯增大，使得細(xì)煤粉顆粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間減少，不利于煤粉顆粒的燃燼，造成飛灰含碳量的增加，降低了鍋爐的燃燒效率。

綜合上述所述，必然存在一個(gè)最佳的總風(fēng)量，使得各項(xiàng)損失的總和最小，鍋爐的燃燒效率達(dá)到最佳，受熱面的磨損速度較小。

3 采取對(duì)策

a）一次風(fēng)量的調(diào)整原則為保證床料流化并控制床溫。最低流化風(fēng)量為14萬(wàn)Nm3/h，運(yùn)行中在保證流化良好，床溫不超過(guò)950℃的前提下，應(yīng)盡量降低一次風(fēng)量，一般負(fù)荷在70～100 MW時(shí)，控制流化風(fēng)量在13～17萬(wàn)Nm3/h之間；負(fù)荷在100MW以上時(shí)，控制流化風(fēng)量在16～20萬(wàn)Nm3/h之間。

b）二次風(fēng)量的調(diào)整原則為控制入爐總風(fēng)量及煙氣含氧量。運(yùn)行中控制煙氣含氧量在2.8～3.5%之間。

c）運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)負(fù)荷高低，控制風(fēng)室壓力在10～12 kPa之間，不得低于9 kPa或超過(guò)13 kPa，以防止因料層過(guò)薄或流化不良引起鍋爐結(jié)焦。

d）運(yùn)行中6臺(tái)給煤機(jī)的給煤量應(yīng)盡量保持均勻，在兩側(cè)氧量有偏差或各處溫度偏差過(guò)大時(shí)，可相應(yīng)調(diào)整兩側(cè)給煤量。

e）運(yùn)行中再熱器減溫水量的調(diào)節(jié)，應(yīng)以控制低再壁溫不超460℃、高再壁溫不超580℃及各級(jí)減溫器噴水后汽溫高于對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度且兩側(cè)溫差不得超過(guò)50℃為宜。

f）優(yōu)化煤粒粒徑級(jí)配措施，目前入爐煤粒徑分析結(jié)果為：粒徑大于13mm的占5.8%；介于6～13mm的占13.77%；介于3～6mm的占23.91%；介于1～3mm的占34.%；小于1mm的占22%。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)提前進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行，流化床鍋爐難以避免的受熱面磨損情況得到極大的緩解，2臺(tái)爐分別連續(xù)運(yùn)行超過(guò)百天，檢查受熱面磨損情況為較為輕微。

由于大幅度地降低一次風(fēng)量，并且低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行單臺(tái)二次風(fēng)機(jī)，大大地降低了廠用電率，綜合廠用電率達(dá)到了9.45%。飛灰可燃物和大渣含碳量大幅降低。整體床溫提高了30℃，燃燒效率得到了提高。

Study on the Operation Ad justment Tests of a 135 MW CFB Boiler

LIHu-zhen，WU Yu
（Datong Energy Co.，Ltd.of SDIC，Datong，Shanxi 037001，China）

Since the commissioning ofa company’s 2×480 t/h boiler，in order to ensure boiler’s stable operation in a long period, primary air flow was decreased，total air volume and bed depth were controlled，and coal particle size was optimized during the daily operation.Better operation effectwas achieved by using the abovemeasures.In this paper，the factors affecting the boiler operation were comprehensively summarized for reference for theapplication of the same type boilers.

primary air flow；oxygen content；bed depth；coalparticle size；stable operation

TK229.6+6

A

1671-0320（2014）01-0045-03

2013-09-10，

2013-11-02

李虎貞（1962-），男，山西太原人，1986年畢業(yè)于太原工業(yè)學(xué)院電力分院熱能動(dòng)力專業(yè)，高級(jí)工程師，從事電站生產(chǎn)及技術(shù)管理工作；

吳禹（1962-），男，山西陽(yáng)高人，1986年畢業(yè)于太原工業(yè)學(xué)院電力分院熱能動(dòng)力專業(yè)，高級(jí)工程師，從事電站生產(chǎn)及技術(shù)管理工作。