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我國既是產(chǎn)煤大國,又是煤炭消耗大國,煤炭在我國能源中占據(jù)著主要地位。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強,以及可持續(xù)發(fā)展理念深入人心,電廠亦是如此,在國家環(huán)保政策的要求下,以及火電廠開始實施超低排放政策的有效實施,不可避免的對電廠設(shè)備提出了更高的要求,循環(huán)流化床鍋爐就是其中之一,因此,對于研究提高循環(huán)流化床鍋爐熱效率顯得非常重要。

一、循環(huán)流化床鍋爐的特點

這類鍋爐具有較高的燃燒率、燃料適用范圍廣、脫硫高效等特點。其中,燃燒效率高是這類鍋爐具有的特點之一,其燃燒效率高達95%以上。燃料適用范圍廣作為這類鍋爐的主要優(yōu)點,燃料在循環(huán)流化床鍋爐床料中僅占3%以下的比例,剩下的都是一些不可燃的脫硫劑等顆粒物質(zhì)。除此之外,循環(huán)流化床鍋爐還具有較高的燃燒強度、氮氧化物排放低、負荷調(diào)節(jié)快等特點。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)灰渣的綜合利用、降低運行成本,還能實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒,降低能源消耗,從而得到快速發(fā)展。

二、影響循環(huán)流化床鍋爐熱效率的主要因素

循環(huán)流化床鍋爐常常出現(xiàn)的問題主要有金屬受熱面磨損、爆管、中心筒堵塞、結(jié)渣等。這些問題都會在一定程度上影響到鍋爐的正常穩(wěn)定運行狀態(tài),并在一定程度上降低鍋爐效率,容易出現(xiàn)鍋爐故障問題。因此,提高鍋爐熱效率是確保鍋爐正常穩(wěn)定運行的重要途徑。通過分析后發(fā)現(xiàn),影響鍋爐熱效率的主要因素包括煤粒徑、排煙熱損失、床層壓差等。

(一)燃煤粒徑的影響。從整體來看,不同的燃煤粒徑對鍋爐熱效率產(chǎn)生的影響不同。降低固體未完全燃燒熱損失技術(shù)通過控制原煤粒度級配,保證入爐煤粒度在6mm以下,增加燃料燃燒反應(yīng)的比表面積,減少燃料燃盡所需要的時間。如通過選取合適的床溫,提高燃料燃燒效率;優(yōu)化分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高分離效率;增加外循環(huán)倍率,降低飛灰含碳量;優(yōu)化爐膛設(shè)計,改善進風(fēng)配風(fēng)方式,風(fēng)室風(fēng)帽設(shè)計、給煤方式及給煤口、排渣口布置等,使布風(fēng)均勻,保證燃料充分燃盡。

(二)降低排煙熱損失。降低排煙熱損失主要途徑就是減少鍋爐排煙量和降低排煙溫度?？赏ㄟ^改進鍋爐下部爐膛形狀和布風(fēng)設(shè)計的技術(shù)措施,在提高燃料燃盡度的同時,大大提高入爐氧氣的利用率。在保證充分燃燒的同時,選取合適的過量空氣系數(shù)、較高的床溫,加強二次風(fēng)的強烈擾動,使燃料與風(fēng)混合均勻。如采用三維肋片管或者回轉(zhuǎn)式空預(yù)器,是鍋爐排煙溫度控制在低設(shè)計范圍內(nèi);分離器及其進口煙道采用膜式水冷壁包覆的汽冷包墻結(jié)構(gòu)就能將爐體外表溫度控制在50℃以下,從而減少了鍋爐的散熱損失。

(三)料層差壓。在物料循環(huán)系統(tǒng)中,料層差壓以及爐膛差壓是主要的控制參數(shù),若這兩個參數(shù)能夠根據(jù)實際情況調(diào)整到最佳數(shù)值,便能有效的減少鍋爐灰渣可燃物以及飛灰可燃物損失,從而提高鍋爐熱效率和經(jīng)濟效益。其中,料層差壓對鍋爐穩(wěn)定運行具有重要的作用,若料層較薄,則易吹穿而產(chǎn)生溝流,流化不均引起局部結(jié)渣,無法形成穩(wěn)定的密相區(qū),同時還會造成灰渣可燃物含量高,增加灰渣熱損失;反之,若料層過厚,則會增加風(fēng)機壓頭,增大揚析夾帶量,使得流化質(zhì)量下降,底部出現(xiàn)大顆粒物料沉積現(xiàn)象,并對鍋爐的穩(wěn)定安全運行帶來較大的風(fēng)險與威脅。

三、提高循環(huán)流化床熱效率的有效措施

(一)提高燃燒溫度,降低飛灰含碳量。在影響飛灰含碳量的眾多因素中,燃燒溫度所發(fā)揮的作用最為明顯。燃燒溫度的增加能夠在一定程度上提高碳的反應(yīng)活性,使得煤粒的燃燒效率提高,降低灰渣的含碳量。有研究顯示,當(dāng)燃燒溫度由900攝氏度提高50攝氏度時,飛灰含碳量會出現(xiàn)約10%的降低,而鍋爐熱效率會出現(xiàn)2%的增加。除了增加燃燒溫度使飛灰含碳量降低,實現(xiàn)鍋爐熱效率提高的方式外,選擇合適的煤種、控制氧量等也是降低飛灰含碳量,提高鍋爐熱效率的有效手段和方式。

(二)合理二次助燃。在運行中,要適時的做好一、二次風(fēng)量的配比,根據(jù)需求,可適當(dāng)?shù)臏p少一次風(fēng)量,合理使用二次風(fēng)量。流化風(fēng)量應(yīng)以符合流化床料為最佳,假如床料量,如加大一次風(fēng)量,會使氣流風(fēng)速過大,增大了煙氣攜帶飛灰顆粒遠離旋風(fēng)分離器出口,增大了飛灰量及未燃盡碳的損失,同時減少了燃料在爐內(nèi)的內(nèi)循環(huán)次數(shù),縮短在爐內(nèi)的停留時間,提高了燃燒效率。

(三)燃燒破碎機的升級改造。燃煤粒徑的大小對鍋爐熱效率產(chǎn)生不同的影響,燃煤粒徑的不合格會造成鍋爐效率降低。在流化床中,若燃煤粒徑較小,其揮發(fā)分析出的時間以及炭粒燃盡時間較短,可燃物損失也比較小,若燃煤粒徑較大,其揮發(fā)分析出時間以及碳粒燃盡時間相對較長,可燃物損失也會增加。因此,為有效實現(xiàn)鍋爐效率的提升,就需對燃煤破碎機的破碎率進行調(diào)整,細化煤粒度,降低可燃物損失,從而高鍋爐燃燒效率。

(四)受熱面積灰、吹灰的控制。受熱面積灰指的是鍋爐受熱面積灰、結(jié)焦及空預(yù)器傳熱元件積灰,鍋爐受熱面積灰使熱傳遞系數(shù)降低,鍋爐吸熱速度變慢,并且吸熱量降低,煙氣放熱量減少,空預(yù)器入口煙溫升高,使得排煙溫度升高。空氣預(yù)熱器堵灰,導(dǎo)致空氣預(yù)熱器傳熱面積減少,從而使得煙氣的放熱量逐漸減少,導(dǎo)致排煙溫度隨之升高?？紤]到循環(huán)流化床鍋爐尾部煙道灰濃度高的特性,應(yīng)兼顧吹灰、蒸汽的損失量,因此,應(yīng)合理有效的安排吹灰時間和頻率。

(五)提升鍋爐漏風(fēng)、漏灰治理措施。鍋爐正壓區(qū)的漏風(fēng)、漏灰和負壓區(qū)漏風(fēng),對于整個燃燒工況的建立破壞性極大,特別是對返料量影響較大。因此,在運行中,應(yīng)加大鍋對爐漏風(fēng)、漏灰點的檢修力度,應(yīng)成立專門的治理小組,由專人負責(zé)負責(zé),從而保證其檢修質(zhì)量,對于漏風(fēng)、漏灰的治理,不但能提高燃燒效率,同時還能降低廠用電量。通過對空氣預(yù)熱器一、二次風(fēng)進行漏風(fēng)試驗和疏通管道,避免鍋爐風(fēng)量損耗,降低引風(fēng)阻力。

結(jié)語

總之,循環(huán)流化床燃燒技術(shù)對污染物的排放有著嚴格的標(biāo)準,對燃料的品質(zhì)要求較低,逐漸得到了開發(fā)與應(yīng)用?，F(xiàn)已制造或投入使用的循環(huán)流化床鍋爐高達上百臺,有著廣闊的發(fā)展前景,通過對提高鍋爐熱效率進行深入探究,能有效的提升企業(yè)經(jīng)濟效益。