循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行調(diào)整研究

白秀萍 劉愛(ài)成

(1.山西真誠(chéng)工程造價(jià)咨詢有限公司，山西太原 030002;2.太原鍋爐集團(tuán)有限公司，山西太原 030021)

1 220 t/h循環(huán)流化床鍋爐介紹

1.1 鍋爐基本參數(shù)

額定蒸發(fā)量220 t/h，額定蒸汽溫度485℃，額定蒸汽壓力(表壓)5.29 MPa，給水溫度105℃，鍋爐排煙溫度137℃，鍋爐設(shè)計(jì)熱效率90.7%，燃料消耗量46.33 t/h。

設(shè)計(jì)燃料見(jiàn)表1。根據(jù)設(shè)計(jì)煤種的性質(zhì)，考慮燃燒、循環(huán)的要求，對(duì)入爐煤的粒度提出分布要求，要求范圍0 mm～8 mm，切割粒徑d50=1.5 mm，小于200 μm的份額不大于20%，粒度大于6 mm的不大于10%。

表1 設(shè)計(jì)燃料

用于爐內(nèi)脫硫的石灰石的要求CaCO3含量大于92%。石灰石既用于脫硫又起循環(huán)物料作用，要求石灰石的入爐粒度范圍在0 mm～1 mm。

1.2 鍋爐整體布置

該鍋爐為次高溫次高壓，單鍋筒橫置式，單爐膛，自然循環(huán)，全懸吊結(jié)構(gòu)，全鋼架∏形布置。鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天，運(yùn)轉(zhuǎn)層以下封閉，運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高8 m。

鍋爐主要由爐膛、絕熱旋風(fēng)分離器、自平衡回料閥和尾部對(duì)流煙道組成。爐膛采用膜式水冷壁，鍋爐中部是絕熱旋風(fēng)分離器，尾部豎井煙道布置兩級(jí)三組對(duì)流過(guò)熱器，過(guò)熱器下方布置兩組光管省煤器及一、二次風(fēng)各兩組空氣預(yù)熱器。給煤機(jī)將煤送入落煤管進(jìn)入爐膛，鍋爐燃燒所需空氣分別由一、二次風(fēng)機(jī)提供。一次風(fēng)機(jī)送出的空氣經(jīng)一次風(fēng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱后由左右兩側(cè)風(fēng)道引入水冷風(fēng)室，通過(guò)水冷布風(fēng)板上的風(fēng)帽進(jìn)入燃燒室;二次風(fēng)機(jī)送出的風(fēng)經(jīng)二次風(fēng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱后，通過(guò)分布在爐膛前后墻上的噴口噴入爐膛，補(bǔ)充空氣加強(qiáng)擾動(dòng)與混合。燃料和空氣在爐膛內(nèi)流化狀態(tài)下?lián)交烊紵⑴c受熱面進(jìn)行熱交換。夾帶大量物料的煙氣經(jīng)爐膛出口進(jìn)入絕熱旋風(fēng)分離器之后，絕大部分物料被分離出來(lái)，經(jīng)返料器返回爐膛，實(shí)現(xiàn)循環(huán)燃燒。分離后的煙氣經(jīng)轉(zhuǎn)向室、高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器、一、二次風(fēng)空氣預(yù)熱器由尾部煙道排出。由于采用了循環(huán)流化床燃燒方式，通過(guò)向爐內(nèi)添加石灰石，能顯著降低煙氣中SO2的排放，采用低溫和空氣分級(jí)供風(fēng)的燃燒技術(shù)能夠顯著抑制NOx的生成。

1.3 鍋爐基本尺寸

爐膛寬度10 700 mm，爐膛深度5 400 mm，爐膛頂棚管標(biāo)高35 837 mm，鍋爐頂板標(biāo)高42 300 mm，布風(fēng)板標(biāo)高5 200 mm，鍋爐寬度21 300 mm，鍋爐深度23 100 mm。

1.4 風(fēng)機(jī)選型

經(jīng)過(guò)壓力修正，壓力和流量均留有20%余量，一次風(fēng)機(jī)QAG-6C-20.5F，二次風(fēng)機(jī) QAG-6A-17F，引風(fēng)機(jī) QAY-5-24.5F，羅茨風(fēng)機(jī)JTS200。采用兩級(jí)環(huán)錘式破碎機(jī)，出料粒度不大于12 mm;尾部煙氣凈化采用布袋式除塵器，除塵效率不小于99.8%。

2 220 t/h循環(huán)流化床鍋爐的調(diào)整

該爐2008年12月開(kāi)始調(diào)試運(yùn)行，在烘煮爐及前期低負(fù)荷調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)了主蒸汽溫度偏低、排煙溫度偏高的問(wèn)題。鍋爐實(shí)際使用煤種為煙煤+造氣爐渣，造氣爐渣比例一般在20%左右，表2為典型入爐煤取樣化驗(yàn)結(jié)果。鍋爐運(yùn)行初期的運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3。

表2 煤種工業(yè)分析

表3 220 t/h循環(huán)流化床鍋爐初期部分運(yùn)行參數(shù)

由上述參數(shù)可知，運(yùn)行工況不正常。分析是由于鍋爐尾部過(guò)熱器、省煤器受熱面積灰嚴(yán)重造成的。雖然鍋爐尾部煙道裝設(shè)激波吹灰器，而吹灰效果很不理想，不能有效清除積灰，導(dǎo)致主蒸汽溫度偏低、排煙溫度偏高。

針對(duì)上述問(wèn)題，將原有的激波吹灰器改為蒸汽吹灰器，其參數(shù)如下:

名稱/型號(hào):伸縮式蒸汽吹灰器/C304C 5.5(3.7)m;位置/數(shù)量:過(guò)熱器/10(省煤器/6);推進(jìn)(旋轉(zhuǎn))速度:2 190 mm/min(19 r/min);吹灰蒸汽壓力(溫度):1.3 MPa～2.0 MPa(≤350 ℃);單個(gè)吹灰器蒸汽耗量:50 kg/min～100 kg/min;吹灰頻率1次/24 h。

吹灰汽源取自自用蒸汽接口，經(jīng)過(guò)減溫減壓器后，吹灰器蒸汽壓力降至1.5 MPa～1.8 MPa。蒸汽吹灰器于2009年3月25日15:25投運(yùn)，鍋爐運(yùn)行負(fù)荷在170 t/h～200 t/h之間，主蒸汽溫度從吹灰前376℃上升至485℃，減溫水量由0 t/h增加至13 t/h，排煙溫度從145℃下降至115℃，吹灰效果顯著。鍋爐運(yùn)行趨于正常，見(jiàn)表4。典型的減溫水變化見(jiàn)圖1。減溫水量與吹灰與否密切相關(guān)，同時(shí)，與負(fù)荷有關(guān)，見(jiàn)圖2。在此過(guò)程中，主蒸汽基本控制在483℃左右，見(jiàn)圖3。

表4 220 t/h循環(huán)流化床鍋爐后期部分運(yùn)行參數(shù)

圖1 吹灰器投運(yùn)后典型的減溫水變化

圖2 吹灰器投運(yùn)后減溫水隨負(fù)荷的變化

圖3 主蒸汽溫度

在吹灰器每天吹一次的條件下，排煙溫度的變化見(jiàn)圖4。經(jīng)過(guò)跟蹤運(yùn)行，確認(rèn)合理的吹灰時(shí)間及頻率，優(yōu)化運(yùn)行操作，最終確認(rèn)每班(8 h)吹掃一次，每次約25 min，效果最佳。吹灰器投運(yùn)后，鍋爐運(yùn)行正常。對(duì)入爐煤、底渣和飛灰取樣進(jìn)行分析，2009年3月11日入爐煤熱值15 800 kJ/kg，底渣含碳量2%，飛灰含碳量9%;2009年3月12日入爐煤熱值16 729 kJ/kg，底渣含碳量2.2%，飛灰含碳量10.3%。結(jié)果比較合理。

根據(jù)數(shù)據(jù)，可得到不同煙氣流速下的灰污系數(shù)，見(jiàn)圖5。考慮煙氣流速的影響:不同煙氣下的灰污系數(shù)與設(shè)計(jì)取定的灰污系數(shù)之比k是煙氣流速的函數(shù):

圖4 每天吹灰一次下排煙溫度變化

圖5 實(shí)際灰污系數(shù)與設(shè)計(jì)值之比k與煙氣流速的關(guān)系

根據(jù)運(yùn)行參數(shù)，可以得到k的表達(dá)式:

3 結(jié)論和建議

通過(guò)對(duì)流化床鍋爐運(yùn)行調(diào)整研究，可看出流化床鍋爐有自己獨(dú)有的特點(diǎn)。

1)循環(huán)流化床鍋爐的煤種適應(yīng)性非常好，可燃燒煤矸石在內(nèi)的各種劣質(zhì)燃料。但燃料的灰分含量不宜變化過(guò)大，否則在受熱面布置不變的條件下，將產(chǎn)生設(shè)計(jì)與實(shí)際的偏差。

2)煤粉爐、鼓泡床爐及層燃爐均有統(tǒng)一的熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，灰污染系數(shù)有成熟的經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算數(shù)值，而循環(huán)流化床鍋爐熱力計(jì)算，依自己的經(jīng)驗(yàn)選取污染系數(shù)往往低于實(shí)際污染系數(shù)，對(duì)流受熱面的積灰使排煙溫度偏高。建議設(shè)計(jì)時(shí)熱力計(jì)算中的灰污染系數(shù)應(yīng)考慮燃料的灰分和分離器的性能選取。

3)煙氣流速對(duì)對(duì)流受熱面的灰污系數(shù)有著重要影響。煙速偏低將導(dǎo)致積灰嚴(yán)重，在分離器性能比較好的條件下，尾部受熱面的防磨已不是主要問(wèn)題，而重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)移到解決積灰問(wèn)題上，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高尾部受熱面的煙氣流速。

4)不同煙氣下灰污系數(shù)與設(shè)計(jì)取定灰污系數(shù)之比k是煙氣流速的函數(shù)，本文根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)得到了k的表達(dá)式:

該表達(dá)式可以用于設(shè)計(jì)。