【摘要】CFB鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、燃燒污染物排放量低等優(yōu)點，但其環(huán)保排放指標(biāo)的控制也受多方面因素的影響。本文結(jié)合國家最新下發(fā)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)神華國神集團(tuán)推廣的CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫脫硝一體化耦合技術(shù)，對郭家灣電廠鍋爐脫硫和脫硝中存在的問題進(jìn)行了分析總結(jié)，并通過一系列。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐；床溫；脫硫脫硝

一、鍋爐簡述

郭家灣電廠位于陜西省府谷縣大昌汗鎮(zhèn)郭家灣工業(yè)集中區(qū)，電廠選用哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)制造的第一臺國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的HG-1065/17.5-L.MG44型循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐為雙布風(fēng)板、亞臨界參數(shù)，爐膛蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁及水冷屏結(jié)構(gòu)，其特點是取消了ALSTOM技術(shù)路線的外置床，將兩級中溫過熱器及高溫再熱器以吊屏的形式 從爐頂分別懸掛于爐膛前墻、后墻，以增加過熱器系統(tǒng)和再熱器系統(tǒng)的輻射受熱面積。鍋爐共采用四個內(nèi)徑約8米的旋風(fēng)分離器，布置在燃燒室兩側(cè)墻，外殼由鋼板組成，內(nèi)襯耐磨耐火材料，分離器上部為圓筒形，下部為錐形；每個旋風(fēng)分離器下分別布置了一個非機(jī)械型回料閥，其回料方式為自平衡式，返料風(fēng)與松動風(fēng)用高壓流化風(fēng)機(jī)供給。

鍋爐的脫硫方式采用爐內(nèi)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，分四路進(jìn)入爐膛。

二、鍋爐長期存在的問題及解決辦法

1、存在的問題

1.1 床溫高；1.2 循環(huán)灰量不足或不穩(wěn)定；1.3 受熱面超溫；1.4 總風(fēng)量大；1.5 受熱面磨損；1.6 環(huán)保排放指標(biāo)難控制，Ca/S高；1.7 鍋爐飛灰CaO含量高

2、解決辦法

1.1 增加爐內(nèi)受熱面；1.2 分離器提效改造；1.3 對風(fēng)、煤配比優(yōu)化調(diào)整；1.4 石灰石系統(tǒng)改造；1.5 石灰石籽料、粉料均勻給入爐膛。

三、鍋爐系統(tǒng)改造

1、鍋爐受熱面的改造

鍋爐在原有8片水冷屏的基礎(chǔ)上加寬加長，每片增加5根，即將原水冷屏由原來的1.63m寬增加到2.55m，長度由原來的24米增加到28.45米，受熱面增加約310m2；在此基礎(chǔ)上，左右側(cè)再增加兩片水冷屏，受熱面總計增加約540m2。

2、分離器的改造

在煤種不變的情況下，為了有效的增加鍋爐循環(huán)灰量以降低鍋爐床溫，因此提高了旋風(fēng)分離器的入口煙氣流速，由原設(shè)計的23m/s提高至了29m/s（四個分離器入口縮口500mm，下部墊高400mm），分離器的分離效率大幅提高。

3、二次風(fēng)口及除塵系統(tǒng)改造

新增加了12個上二次風(fēng)口，比原上二次風(fēng)提高了約2m，以降低NOx的生成量；對2#電袋除塵器更換了布袋。

4、脫硫系統(tǒng)改造

在原有石灰石粉系統(tǒng)（石灰石在回料閥斜腿分四路進(jìn)入爐膛）的基礎(chǔ)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(nèi)側(cè)下二次風(fēng)口，最后通過下二次風(fēng)口送入爐膛，使石灰石粉均勻的噴入爐膛中，同時石灰石粉倉也進(jìn)行了增容改造，兩套石灰石粉氣力輸送系統(tǒng)共用一個石灰石粉倉。石灰石粉系統(tǒng)的自動采用煙氣出口SO2排放量、鍋爐總給煤量、床溫變化、給煤量與石灰石需要量的對應(yīng)關(guān)系，充分實現(xiàn)了石灰石輸送系統(tǒng)的“三自動”。

石灰石籽料系統(tǒng)暫通過輸煤5號帶處上至爐前料倉，通過控制四臺小皮帶給料機(jī)分別進(jìn)入四臺刮板給煤機(jī)至爐膛脫硫。

四、鍋爐系統(tǒng)改造后的效果

1、鍋爐經(jīng)受熱面、分離器改造后，機(jī)組滿負(fù)荷情況下鍋爐的懸浮段差壓約上升了600pa-800pa，同時經(jīng)過鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行調(diào)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℃，分離器改造床溫可降至900～910℃，經(jīng)過鍋爐調(diào)整床溫可降至870～890℃，若入爐煤粒徑控制較好床溫可降至860℃左右）；

2、鍋爐降床溫改造后，在爐膛床溫下降的同時，還降低了鍋爐的風(fēng)量，機(jī)組滿負(fù)荷情況下：一次風(fēng)量下降了6～10萬m3/h，總風(fēng)量下降了10～15萬m3/h，這樣不僅降低了風(fēng)機(jī)的耗電率還減小了鍋爐的磨損，對于雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)的鍋爐其一次風(fēng)量的減小也降低了翻床的風(fēng)險，提高了機(jī)組的可靠性。

3、脫硫系統(tǒng)改造后，滿負(fù)荷情況下可以將SO2排放值控制在200mg/Nm3（折算6%O2）以內(nèi)；添加石灰石籽料后，SO2瞬間排放的穩(wěn)定性也明顯提高。

4、煙塵排放指標(biāo)降低較明顯，現(xiàn)#2鍋爐排放值約在20mg/Nm3。

五、鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整

為滿足國家2014年7月1日起執(zhí)行《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）的要求：（6%氧量濃度下）二氧化硫排放濃度≤200mg/Nm3；氮氧化物濃度≤200mg/Nm3；煙塵排放濃度≤30mg/ Nm3，電廠鍋爐專業(yè)在降床溫改造和石灰石系統(tǒng)改造全面完成后，開展了爐內(nèi)脫硫脫銷燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗，全面梳理機(jī)組運(yùn)行和設(shè)備治理中存在的問題，制定了試驗調(diào)整方案，并逐漸摸索出了適合本鍋爐的調(diào)整方法。

1、入爐煤粒度在不同級配下的試驗

1.1入爐煤粒度過大或過細(xì)，都可能造成鍋爐床溫升高。入爐煤粒度過大時，往往造成大顆粒煤沉積在爐膛的下部，導(dǎo)致床溫升高；入爐煤粒度過細(xì)時，煤在進(jìn)入返料器料腿的時候就開始加熱燃燒，進(jìn)入爐膛下部時，就充分燃燒，致使?fàn)t膛稀相區(qū)的燃燒份額減少，導(dǎo)致鍋爐床溫升高。

1.2試驗前首先要求入廠燃料品質(zhì)，保證源頭質(zhì)量過關(guān)。

1.2.1入廠原煤控制標(biāo)準(zhǔn)：低位發(fā)熱量在5000大卡/千克以上，水份小于12%，灰份小于15%，含硫量小于0.5%，顆粒度小于30mm，小于1mm不大于15%；

2.2.2入廠矸石控制標(biāo)準(zhǔn)：低位發(fā)熱量在700大卡/千克以上，水份小于10%，灰份小于45%，含硫量小于0.5%，顆粒度小于30mm；

1.3根據(jù)我廠輸煤破碎設(shè)備現(xiàn)狀，改造了最新一代12排錘頭細(xì)碎煤機(jī)，調(diào)整高幅篩間隙從8mm至12mm，更換了粗碎煤機(jī)錘頭，經(jīng)過不斷的調(diào)整試驗后，我廠燃煤顆粒度在經(jīng)過調(diào)整后，基本穩(wěn)定在以下表中范圍：

粒度（mm）篩上物占全樣（%）控制標(biāo)準(zhǔn)（%）

25.0～13.02.18≤2

13.0～6.016.1418

6.0～3.029.9035

3.0—1.026.2625

1.0以下25.52≤20

2、通過調(diào)整燃用煤種進(jìn)行試驗，主要用能東煤和榆家梁矸石配比在不同的發(fā)熱量下試驗對床溫的影響

2.1#2爐采用能東原煤和榆家梁矸石配比進(jìn)行試驗，在顆粒度基本穩(wěn)定的情況下，試驗了不同發(fā)熱量對床溫的影響，從試驗的情況看，入爐煤發(fā)熱量的高低，對床溫的影響較大，大約發(fā)熱量每升降300大卡，床溫升降約5℃。

2.2經(jīng)過試驗，發(fā)熱量超過3500大卡時，床溫大約上漲5—10℃，所以參燒矸石的比例很關(guān)鍵，摻燒太多時經(jīng)濟(jì)性較差，且易造成受熱面磨損。但摻燒較少時，爐內(nèi)的循環(huán)灰量較少，床溫較高。經(jīng)過綜合分析，我廠原煤發(fā)熱量5000大卡以上，矸石發(fā)熱量800-1000大卡左右，入爐煤發(fā)熱量配比在3300—3500大卡，煤矸配比1.5：1，床溫低且較穩(wěn)定。

2.3保證控制鍋爐床溫在850℃--900℃之間，要求控制入爐煤發(fā)熱量和負(fù)荷對應(yīng)關(guān)系如下：

負(fù)荷（MW）≤150180210240270300

發(fā)熱量（大卡）380036003400330033003200

說明以上數(shù)據(jù)以安全運(yùn)行為前提進(jìn)行控制

3、調(diào)整內(nèi)外側(cè)上下二次風(fēng)，試驗不同的配風(fēng)方式下，對床溫和NOx的影響

3.1調(diào)整內(nèi)外二次風(fēng)對床溫的影響進(jìn)行試驗。關(guān)閉原外上二次風(fēng)門至10%，打開新加二次風(fēng)門至100%，外上側(cè)調(diào)門根據(jù)氧量調(diào)整開度。我廠新加的外二次風(fēng)門為左后右共12個，在原外二次風(fēng)門上側(cè)，試驗中，關(guān)小原外二次風(fēng)門后，產(chǎn)生了一定的高度差，對于燃燒分級和脫氮產(chǎn)生了良好的作用，NOx基本能控制在200mg/m3以下，在氧量2%-3%之間，每漲0.1%，NOx含量大約上漲10mg/m3。

3.2試驗內(nèi)側(cè)二次風(fēng)對床溫及NOx的影響。負(fù)荷300MW時，床溫939℃/936℃，上部差壓1300Pa，調(diào)整內(nèi)側(cè)二次風(fēng)調(diào)門至全開，內(nèi)側(cè)上二次風(fēng)手動門從50%至全開。外側(cè)根據(jù)氧量調(diào)整至2%。床溫下降約10℃，上部差壓上升約200Pa。試驗結(jié)果為NOx在200mg/m3左右，但二次風(fēng)無調(diào)整余地。

通過對內(nèi)外二次風(fēng)的試驗證明，外側(cè)上二次風(fēng)調(diào)整NOx，內(nèi)側(cè)二次風(fēng)調(diào)整床溫有明顯的效果，目前在調(diào)整中控制內(nèi)外側(cè)二次風(fēng)調(diào)門開度接近一致，基本能平衡床溫和NOx的關(guān)系。

3.3二次風(fēng)的調(diào)整對氮氧化物的影響較大，所以調(diào)整的總原則是：上層二次風(fēng)開度大于下層二次風(fēng)的開度，同層二次風(fēng)開度遵循“中間大、兩側(cè)小”，左右墻二次風(fēng)量小于前后墻二次風(fēng)量，石灰石側(cè)二次風(fēng)大于同層其他二次風(fēng)。

3.3.1褲衩腿內(nèi)側(cè)左、右側(cè)上二次風(fēng)（各4路）手動門開度40%；

3.3.2鍋爐前墻上二次風(fēng)電動門為50%；

3.3.3鍋爐左側(cè)上二次風(fēng)手動門（6路）開度從前墻至后墻開度依次為50%、60%、70%、70%、60%、50%；

3.3.4鍋爐后墻上二次風(fēng)電動門為50%；

3.3.5鍋爐右側(cè)上二次風(fēng)手動門（6路）開度從前墻至后墻開度依次為50%、60%、70%、70%、60%、50%；

3.3.6鍋爐床上油槍二次風(fēng)門（外側(cè)下二次風(fēng)）調(diào)門開度為15%～50%（根據(jù)負(fù)荷調(diào)整）

3.3.7 鍋爐外側(cè)二次風(fēng)調(diào)門（左、右側(cè)）開度與褲衩內(nèi)側(cè)二次風(fēng)調(diào)門（左、右側(cè)）開度比例為1：1.5。

3.3.8新加外二次風(fēng)電動門開度為15%～40%（根據(jù)負(fù)荷調(diào)整）

4、通過調(diào)整一次風(fēng)量，試驗一次風(fēng)量對床溫的影響

4.1根據(jù)不同工況下的床溫情況，在滿足最小臨界流化風(fēng)量的前提下，降低一次風(fēng)量運(yùn)行，減少受熱面的磨損和減少密相區(qū)內(nèi)的氧量。通過多次試驗找到不同負(fù)荷下一次風(fēng)量最高限值，形成一次風(fēng)量與負(fù)荷相對應(yīng)的優(yōu)化曲線圖，固化在日常的運(yùn)行操作中。

負(fù)荷（MW）≤150180210240270300

一次風(fēng)量（萬KNm3/h）≤26≤28≤30≤32≤34≤36

說明以上數(shù)據(jù)以安全運(yùn)行為前提進(jìn)行控制

4.2在不同工況下，又做了多次提高一次風(fēng)量的試驗，床溫呈現(xiàn)先下降后上漲到原來水平的現(xiàn)象，說明一次風(fēng)量在滿足鍋爐流化的前提下，加大一次風(fēng)量對于降低床溫效果并不大。

5、調(diào)整鍋爐床壓試驗

5.1首先進(jìn)行了降低床壓試驗，當(dāng)風(fēng)室壓力控制在14KP時，鍋爐下部床溫上漲15℃左右，說明床溫會隨著床壓的降低而升高。

5.2在不同負(fù)荷段下進(jìn)行了提高床壓的試驗。適當(dāng)?shù)奶岣叽矇海瑰仩t的蓄熱量增加，床溫相對能穩(wěn)定在一定范圍，波動較小。根據(jù)多次的試驗得出結(jié)論：鍋爐床壓每增加1KPa，鍋爐下部平均床溫約降低3-5℃左右。考慮到鍋爐床壓升高，會使一次風(fēng)機(jī)電耗增加，受熱面磨損增大，而且還存在翻床的危險，鍋爐床壓還必須保持在安全的范圍內(nèi)。所以應(yīng)合理的控制爐膛下部床壓在7kpa之內(nèi)，風(fēng)室壓力14-17KPa，尤其是鍋爐高負(fù)荷時，應(yīng)適當(dāng)?shù)谋３趾侠淼拇矇骸?/p>

6、調(diào)整氧量試驗

6.1風(fēng)量的調(diào)整能有效地改善風(fēng)、煤灰的混合程度，我廠對風(fēng)量的調(diào)整采取“低風(fēng)量、低氧量”的運(yùn)行調(diào)整方式，在不同的運(yùn)行負(fù)荷下，氧量過大，會導(dǎo)致排煙熱損失和風(fēng)機(jī)電耗增加；反之，雖然使得風(fēng)機(jī)電耗下降，但飛灰可燃物增加，未完全燃燒熱損失增加，控制氧量在2～3%為最佳值。

6.2根據(jù)不同負(fù)荷下對氧量的調(diào)整試驗中，氧量對SO2和NOx的影響較大，為了平衡二氧化硫與氮氧化物的排放量，規(guī)定氧量在運(yùn)行中不得低于1.5%。

7、爐內(nèi)溫度場的控制

7.1保證鍋爐床溫分布的均勻，控制左右側(cè)床溫偏差小于15℃，前后側(cè)床溫偏差小于50℃。

7.2盡量保持四臺給煤機(jī)均勻給煤，以防止?fàn)t膛局部溫度過高，當(dāng)個別床溫測點較高時，就地應(yīng)及時調(diào)整相應(yīng)落煤點的刮板給煤機(jī)的手動插板門的開度。及時調(diào)整左右側(cè)煤量偏差，使?fàn)t膛左右側(cè)床溫趨于一致。通過有效控制床壓、給煤機(jī)手動插板開度、及時加床料等，有效控制床溫左右偏差及前后偏差在規(guī)定范圍內(nèi)，從而保證床溫正常、分離器出入口溫度正常。

8、返料風(fēng)及松動風(fēng)的調(diào)整

返料風(fēng)量、松動風(fēng)量原則上不參于運(yùn)行調(diào)整，但松動風(fēng)量過大會造成返料沿立管直接返竄至分離器中心，破壞分離器徑向速度分布，甚至直接飛出分離器，降低旋風(fēng)分離器分離效率和循環(huán)倍率，鍋爐經(jīng)濟(jì)性變差，返料風(fēng)量過大一方面會影響返料器返料效果，另一方面會給回料器斜腿內(nèi)煤的二次燃燒提供氧量，導(dǎo)致回料器斜腿溫度過高。故規(guī)定返料器返料風(fēng)門開度在60%左右，返料器松動風(fēng)門開度在25%左右。

9、石灰石系統(tǒng)投運(yùn)要求

通過日常調(diào)整觀察及試驗，總結(jié)出我廠三套石灰石系統(tǒng)投入順序為：先投入褲衩內(nèi)側(cè)同二次風(fēng)進(jìn)入爐膛的石灰石系統(tǒng)，再投入爐前皮帶給料機(jī)系統(tǒng)加入石灰石籽料，最后投入返料器回料腿側(cè)的石灰石系統(tǒng)，能保證石灰石系統(tǒng)可靠運(yùn)行和SO2濃度降到200mg/m3以內(nèi)，同時可降低飛灰GaO。

10、在除塵器入口進(jìn)行了CO測試，根據(jù)熱工院意見：

我廠燃燒侏羅紀(jì)煙煤CO濃度標(biāo)準(zhǔn)﹤100ppm，通常認(rèn)為鍋爐化學(xué)不完全燃燒熱損失為0。測試結(jié)果為：一二號鍋爐氧量1.5%氧量下，CO濃度最高達(dá)63.84ppm，考慮到鍋爐測試在除塵器入口位置，空預(yù)器及煙道漏風(fēng)因素及測試誤差等因素的影響，說明鍋爐氧量調(diào)整已經(jīng)是底限。氧量2.0%下，一二號鍋爐CO濃度均值在50ppm以下說明為合適氧量。

結(jié)束語

郭家灣電廠鍋爐通過受熱面、分離器改造和燃燒優(yōu)化調(diào)整，已完全滿足了國家最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下的要求，并在7月份環(huán)保部西北督查中心的檢查中完全合格，但在調(diào)整過程中也出現(xiàn)了如受煤質(zhì)影響較大，飛灰GaO含量高導(dǎo)致拉灰時炸灰，氧量保持較低，鍋爐返料不穩(wěn)定、輔機(jī)設(shè)備故障時環(huán)保指標(biāo)難控制等問題，這也需要我們在今后的調(diào)整中逐漸摸索解決。

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