淺議電廠鍋爐的構(gòu)成與運行調(diào)節(jié)

摘 要：鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱成為高溫水或蒸汽的機械設(shè)備。工業(yè)鍋爐是采暖供熱系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的主要任務(wù)是安全可靠、經(jīng)濟有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，進而將熱能傳遞給水，生產(chǎn)出滿足需要的蒸汽或熱水。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機械能，或再通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能，廣泛應(yīng)用于房屋采暖、空氣調(diào)節(jié)、紡織、化工、造紙等工業(yè)應(yīng)用中。隨著熱能應(yīng)用在市場經(jīng)濟體制中的不斷發(fā)展完善，如何節(jié)能提高經(jīng)濟效益受到了高度重視。

關(guān)鍵詞：電廠；鍋爐；經(jīng)濟效益；安全；運行

中圖分類號：TK227 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）15-0171-02

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)對能源需求的增長，導(dǎo)致環(huán)境污染的日趨嚴重。如何才能解決能源缺少和環(huán)境污染的問題，成為當(dāng)今社會的重要問題。

煤炭是當(dāng)前獲得能源的主要手段之一，但燃煤過程中排除的粉塵、濃煙是污染大氣的主要來源之一，盡量減少燃煤過程中的有害物質(zhì)和粉塵的排放，降低環(huán)境污染成為重中之重。同時隨著我國煤炭的大量開采利用、煤炭的品質(zhì)和數(shù)量在逐漸降低，這也是目前急于解決的能源問題之一。

1 流化床鍋爐的優(yōu)點

流化床鍋爐（CFBB）是一種對燃煤的適應(yīng)性很廣能夠燃燒低熱值的煤矸石、頁巖的鍋爐。其采用低溫段燒技術(shù)，在有效降低NOX生成的同時，通過加入脫硫劑可降低煙氣中SO2的含量。這是解決能源與污染問題的手段之一。

流化床鍋爐主要有以下優(yōu)點：

①適應(yīng)性好。CFBB既能燃燒優(yōu)質(zhì)燃料，也能燃燒劣質(zhì)燃料，甚至可以燒垃圾和煤矸石。這是循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點之一。在循環(huán)流化床鍋爐中按重量計，燃料僅占床料的1%～3%。只要燃料熱值達到所需溫度，燃料就能穩(wěn)定燃燒；而當(dāng)燃燒熱值大于鍋爐所需的最低熱值時，也可通過改變CFBB一二次的反料量和風(fēng)量來控制鍋爐床的吸熱，達到CFBB穩(wěn)定運行的要求，這也是流化床一般著火沒有困難，并且煤種適應(yīng)性很廣的原因所在。

②燃燒效率較高。循環(huán)流化床鍋爐采用飛灰再循環(huán)燃燒，燃燒效率要比鼓泡流化床鍋爐高，其燃燒效率高達90%～99%。遠遠高于普通煤粉鍋爐的燃燒效率80%～85%。燃燒劣質(zhì)燃料時其燃燒效率比普通煤粉鍋爐高出5%。循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率高具有以下特點：氣固混合良好，燃燒速率高，飛灰的再循環(huán)燃燒。

③熱強度高。爐膛單位截面積的熱負荷高是循環(huán)流化床鍋爐的另一主要優(yōu)點。循環(huán)流化床鍋爐采用飛灰再循環(huán)燃燒，其爐膛截面熱強度和容積熱負荷達到3～8 MW/m2和0.16～0.32 MW/m3，是常規(guī)流化床鍋爐的10倍。

④氮氧化物排放濃度低。氮氧化物排放低是循環(huán)流化床鍋爐另一個非常吸引人的特點。循環(huán)流化床鍋爐采用分段低溫燃燒方式，其爐膛溫度控制在800℃～900℃之間，其濃度排放為100～200 ppm，遠遠低于常規(guī)煤粉爐500～600 ppm的排放量。循環(huán)流化床鍋爐氮氧化物排放量低是由于以下兩個原因：一是低溫狀態(tài)下燃燒，此時空氣中的氮一般不會生成氮氧化物；二是分段燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化為氮氧化物，并使部分已生成的氮氧化物得以還原。

⑤石灰石脫硫效果好。由于飛灰的循環(huán)燃燒過程，床料中未發(fā)生脫硫反應(yīng)而被吹出燃燒室的石灰石、石灰能送回至鍋爐床內(nèi)得以再次利用，CFBB爐床溫度一般在850～900℃之間，因為CFBB的飛灰循環(huán)可進一步提高石灰石的脫硫效果，脫硫率可高達85%～90%。與煤粉燃燒鍋爐相比，不需采用尾部脫硫脫硝裝置，投資和運行費用都大為降低。但同樣也存在一定的缺點，主要有以下幾點：床所需風(fēng)機風(fēng)壓電耗過大過高；爐床因其耐火內(nèi)砌體比較笨重，給爐床機組的啟動停止帶來了一定的困難，慣性比較大；CFBB的微正壓燃燒，導(dǎo)致漏灰比較嚴重。

⑥速度與范圍調(diào)節(jié)較快。循環(huán)流化床鍋爐區(qū)別與普通流化床鍋爐的分床壓火技術(shù)，只需要通過燃料循環(huán)量、給煤量、空氣量的調(diào)節(jié)即可滿足負荷的變化。其調(diào)節(jié)速度可達到4%/min。

⑦給煤點少、預(yù)處理系統(tǒng)簡化。循環(huán)流化床鍋爐的爐膛截面積比普通流化床鍋爐小，因此所需的給煤點數(shù)也相應(yīng)減少。其給煤粒度一般小于13 mm，既有利于最大化燃燒，也簡化了給煤系統(tǒng)。

⑧CFBB燃燒有利于灰渣的再次利用。循環(huán)流化床燃燒過程屬于低溫?zé)?，循環(huán)流化床的低溫技術(shù)使鍋爐中的灰渣含碳量低于1%，易于實現(xiàn)灰渣中西游金屬物的提取和實現(xiàn)灰渣作為建筑材料或者水泥摻合料等的綜合再利用。

2 CFBB系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 工藝流程

循環(huán)流化床鍋爐的形式是多種多樣的，但是其構(gòu)成原理基本相同。由外熱交換器+布風(fēng)裝置+反料裝置+分離裝置+爐內(nèi)與尾部受熱面+密相稀相區(qū)等部分構(gòu)成。

2.2 工作原理

流化床鍋爐的重要特征是：循環(huán)燃燒大量的固體高溫顆粒物料，以循環(huán)流態(tài)化的原理來完成整個燃燒過程。整個燃燒過程發(fā)生在流化床鍋爐的整個固體的循環(huán)通道之內(nèi)，此種特征對于燃料的燃燒適應(yīng)性要優(yōu)于常規(guī)性的煤粉鍋爐，其效率也基本上較高。

3 循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)

循環(huán)流化床鍋爐燃燒是一項低污染高效能的燃燒清潔新技術(shù)。其具有灰渣綜合利用、燃燒煤種適應(yīng)廣泛、有害物排放濃度低、燃燒高效能、調(diào)節(jié)負荷范圍廣等優(yōu)性能。

循環(huán)流化床鍋爐由爐膛、分離器、自平衡回料閥、冷渣器、對流煙道基部分組成。循環(huán)流化床鍋爐采用單汽包高壓自然循環(huán)式鍋爐，采用水冷壁模式，在保證鍋爐燃燒室氣密性的同事，以高溫絕熱旋風(fēng)分離器、非機械回料閥構(gòu)成自平衡式的熱循環(huán)回路。

循環(huán)流化床鍋爐采用床下點火分級燃燒、低倍率飛灰循環(huán)、干式灰渣排放方式，采用湍流床將流化的速度控制在3.5～4.5 m/s，通過設(shè)計適當(dāng)?shù)臓t膛截面，保證在鍋爐燃燒不同燃料的同時將燃燒效率控制在98%～99%以上。

循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)簡化內(nèi)徑較小，高溫分離器入口煙溫控制在800℃左右，其循環(huán)倍率為1～20倍左右，使用壽命比普通流化床鍋爐長很多。

4 循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生爆燃的原因

循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生爆燃是由于鍋爐爐膛內(nèi)的可燃物的濃度達到爆燃的極限范圍，在突然遇到明火或者溫度達到可燃物質(zhì)的燃點后財神劇烈的爆炸燃燒現(xiàn)象，使得爆燃物質(zhì)在瞬間向周圍的空間產(chǎn)生的快速強烈的突破。循環(huán)流化床鍋爐爆燃的原因主要有：揚火爆燃、大量循環(huán)物料反料突入爆燃、霧化燃油爆燃、煙道內(nèi)可燃物再燃等情況。

5 循環(huán)流化床鍋爐爆燃的預(yù)防措施

針對揚火爆燃、大量循環(huán)物料反料突入爆燃、霧化燃油爆燃、煙道內(nèi)可燃物再燃等幾種常見爆燃原因，應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣矸乐贡肌?/p>

第一，鍋爐揚火時，一定要先啟動引風(fēng)機與送風(fēng)機通風(fēng)，排出爐內(nèi)的可燃性物體，防止遇到明火產(chǎn)生爆炸。

第二，鍋爐壓火時一定要停止給煤，當(dāng)鍋爐爐床溫度下降趨于穩(wěn)定的時候，停止送風(fēng)機送風(fēng)，防止因煤量太多產(chǎn)生爆燃。壓火后，工作人員應(yīng)盡量避免讓燃料進入爐床內(nèi)，切忌在揚火時先輸送燃料后在開啟風(fēng)機。

第三，運行中如發(fā)現(xiàn)反料堵塞存灰較多情況時，應(yīng)通過放灰系統(tǒng)將積壓的灰先行放掉。

第四，點火時，如發(fā)生油槍火滅的情況，不應(yīng)該馬上點火，而應(yīng)該先關(guān)閉油槍閥門，保持風(fēng)機通風(fēng)運行一段時間后，再次給油點火。

第五，應(yīng)定期清洗和更換油槍噴嘴，防止油槍堵塞霧化不良。

第六，點火過程中，控制煤的添加，不能超過爐床媒量的20%；監(jiān)控?zé)煖丶訌娙紵{(diào)節(jié)，使送風(fēng)給煤的比例配備最佳；煙道內(nèi)可燃物循環(huán)在燃燒的排煙溫度如果超過300℃以上溫度，因組織人手立即進行壓貨處理，禁止通風(fēng)，當(dāng)排煙溫度恢復(fù)正常并持續(xù)一段時間后，再開打人行孔進行檢查，確認煙道內(nèi)無貨源存在，開啟引風(fēng)機通風(fēng)一段時間后再行啟動鍋爐運行。

6 循環(huán)流化床鍋爐的節(jié)能

第一，在鍋爐上加裝燃油節(jié)能處理器。安裝位置：裝在油泵和燃燒室或噴咀之間，環(huán)境溫度不宜超過360℃。燃油節(jié)能處理器能使碳氫化合物的分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，經(jīng)過燃油節(jié)能器處理的碳氫化合物，細小分子距離增大、分子增多、粘度降低，從而使燃油的細化程度與霧化程度大大提高，在鍋爐的低氧條件下能夠得到最為充分的燃燒，從而減少鼓風(fēng)量，煙道帶走熱量相應(yīng)降低，在同等燒料的情況下提高燃燒效率，節(jié)省油量消耗。與此同時，也能有效清除油咀結(jié)焦現(xiàn)象，避免爐膛積渣現(xiàn)象的產(chǎn)生，達到真正的環(huán)保節(jié)能效果，減少有害氣體的含塵量和排放量。

第二，在循環(huán)流化床鍋爐煙道中安裝冷凝型燃氣鍋爐節(jié)能器。燃氣型鍋爐在排煙中排出了大量的水蒸氣，這部分含熱量高的水蒸氣并未被合理的利用起來，造成排煙口溫度高，顯熱損失非常的大。在企業(yè)中，減少燃料的消耗量是降低成本的有效途徑，冷凝型燃氣鍋爐節(jié)能器的安裝，能有效回首高溫?zé)煔庵兴魵獾拇罅繚摕幔瑴p少燃料成本的消耗，具有明顯的經(jīng)濟效益。同時，冷凝節(jié)能器能在凝結(jié)水蒸氣的同時，也凝結(jié)吸收了眼氣中大量有害污染物，降低了企業(yè)污染物的排放量，具有及其重要的環(huán)保意義。

第三，采用鍋爐冷凝余熱回收技術(shù)。傳統(tǒng)的鍋爐排煙溫度比較高，排放煙氣時煙氣中的水蒸氣任處于高熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而揮發(fā)出氣化的潛在熱量。鍋爐冷凝余熱回收技術(shù)可以將排放的煙氣溫度降低至50～70℃的低溫狀態(tài)，此種狀態(tài)有利于鍋爐充分回收煙氣中的熱量，能充分凝結(jié)水蒸氣揮發(fā)出氣化的潛熱，提高鍋爐熱效率的利用，凝結(jié)出的冷凝水也可再次回收利用。

第四，采用鍋爐尾部熱管預(yù)熱回收技術(shù)，充分利用好多余廢棄的熱能源。余熱包括廢料、高壓流體、爐渣、化學(xué)反應(yīng)、可燃廢液廢棄、高溫廢氣、廢水等多種余熱，這些廢棄的余熱占鍋爐運行過程中燃料中消耗的20%～70%，這些未被利用的能源其可回收利用光的余熱資源約為余熱總資源的58%，通鍋爐尾部熱管預(yù)熱回收技術(shù)，回收余熱資源充分利用具有重要的社會和經(jīng)濟效益。

在有效的資源下節(jié)約能源、保護環(huán)境是我國能源企業(yè)長期發(fā)展運行中首要考慮的問題，循環(huán)流化床鍋爐正是基于這一點而發(fā)展起來，其高可靠性，高穩(wěn)定性，高可利用率，最佳的環(huán)保特性以及廣泛的燃料適應(yīng)性，特別是對劣質(zhì)燃料的適應(yīng)性，越來越受到廣泛關(guān)注，完全適合我國國情及發(fā)展?fàn)顩r。

參考文獻：

[1] 胡國梁.廣州珠江發(fā)電廠鍋爐運行方式的優(yōu)化調(diào)整[J].廣東電力，2002，（5）.