鍋爐上煤量和摻焦比的控制優(yōu)化

2014-03-22 03:36:50曹強(qiáng)朱廷玉

資源節(jié)約與環(huán)保 2014年11期

曹強(qiáng) 朱廷玉

（南京泰潤電力工程有限公司江蘇南京 210042）

1 概述

某公司熱電廠的循環(huán)流化床鍋爐（CFB）系美國福斯特——惠勒公司生產(chǎn)的。其蒸發(fā)量為220t/h，設(shè)計(jì)燃料為煙煤+石油焦，用石灰石作為脫硫劑。而公司煉油廠在煉油過程中產(chǎn)生一定數(shù)量的石油焦，未能得到充分利用。并且，石油焦的發(fā)熱量很高，可代替部分煙煤，作為燃料。在CFB鍋爐上摻燒石油焦，既可徹底解決石油焦的出路問題；也可降低耗煤量以節(jié)約發(fā)電成本。

石油焦含硫量很高，硫含量達(dá)到4%以上，在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的SO2所以摻燒時(shí)一定要控制好摻焦的量。一方面要滿足國家對(duì)環(huán)保的要求（《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2003，400-1200mg/M2）；另一方面要減輕鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕。最大限度的發(fā)揮CFB鍋爐優(yōu)越的環(huán)保性能。

以從前的摻燒情況看，如果摻入大于30%的焦后，SO2量就無法控制，不能滿足國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，摻燒的石油焦的份量一般占煤量的15%左右。由于缺乏科學(xué)的計(jì)算及完善的控制，以及準(zhǔn)確的在線監(jiān)測，所以采用每天定量摻焦。具體體現(xiàn)在煤量和焦的摻入量無確定的關(guān)系，這是因?yàn)樵趽浇骨埃毫繜o測量裝置，只在摻焦后才有皮帶秤來進(jìn)行測量（就現(xiàn)有的設(shè)備狀況又無法增加測量裝置）。這樣照成了摻焦比不穩(wěn)定，既不利于鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，又使得工藝人員難以把握。另外，在SO2控制方面，鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)給料機(jī)的轉(zhuǎn)速和石灰石量之間的關(guān)系不確定，這樣就造成了SO2量無法精確控制。

因此，只有采用科學(xué)的控制方法來計(jì)量煤和優(yōu)化摻焦，使摻焦比達(dá)到或接近鍋爐出廠設(shè)計(jì)要求（即50%煤/焦比），并且在SO2排放量滿足國家環(huán)保要求的情況下，才能達(dá)到CFB環(huán)保節(jié)能的效果。

2 工藝：（見圖1）

燃料側(cè)：

石油焦從#11帶經(jīng)皮帶秤、擋板、滾軸篩，加在#7帶正在傳輸?shù)拿荷希河?3帶葉輪給煤機(jī)，經(jīng)#7帶（與石油焦混合）、#4帶、碎煤機(jī)、#5帶、#6帶到料倉。

鍋爐側(cè)：

鍋爐主要由燃燒室、高溫旋風(fēng)分離器、床料回送裝置、尾部對(duì)流煙道，四部分組成。燃料室下部為錐形段（密相區(qū)）。床上的物料被一次風(fēng)流化，二次風(fēng)從還原區(qū)上方的二次風(fēng)口送入以達(dá)到分級(jí)燃燒的目的。較細(xì)的物料被上升的煙氣夾帶，進(jìn)入燃燒室出口的高溫旋風(fēng)分離器。大部分粒子被分離并經(jīng)床料回送裝置返回燃燒室。燃燒室上部布置有與前墻垂直的有Ω 型中溫過熱器，從分離器逃逸的細(xì)粒子和煙氣進(jìn)入尾部煙道，依次經(jīng)過熱器W 蒸發(fā)管、省煤器、空預(yù)器、電除塵，進(jìn)入煙囪。

石灰石側(cè)：

主要由石灰石碾碎裝置和石灰石傳送裝置，以及石灰輸送裝置組成。碾碎裝置的作用：將石灰石碾碎成150μm~300μm的顆粒。傳送裝置是將石灰石粉由灰場傳送至爐前緩沖倉；而輸送裝置由旋轉(zhuǎn)給料機(jī)定量的將粉輸入爐膛，脫硫。

3 設(shè)備狀況

電廠CFB鍋爐已實(shí)現(xiàn)DCS控制，輸煤系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了PLC控制。它們可以提供強(qiáng)大的控制，實(shí)現(xiàn)功能和豐富的算法。煙氣排放中SO2、NO等含量及石灰石、石油焦、燃煤現(xiàn)場均設(shè)置了在線監(jiān)測儀表或皮帶秤，可以提供可靠的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。石灰石的旋轉(zhuǎn)給料機(jī)、燃煤的葉輪給煤機(jī)，均可以采用變頻調(diào)節(jié)，可以按需要改變給料量的多少。

4 具體措施

從效率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析（西南設(shè)計(jì)院在鍋爐竣工后所做的實(shí)驗(yàn)），電廠的CFB鍋爐在滿負(fù)荷的消耗燃料6.36kg/s（按CFB鍋爐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)摻50%的焦），由于燃料計(jì)量和輸送環(huán)節(jié)的誤差，兩種燃料消耗量分別為石油焦57%、煤43%（石油焦的低位發(fā)熱量為30341kj/kg，煤的低位發(fā)熱量為20691kj/kg），所以我們?cè)诮?jīng)過優(yōu)化后，要盡量達(dá)到50%的摻焦比。（注：當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多數(shù)據(jù)均由便攜式儀器測量所得。）

而要達(dá)到50%的摻焦比，要解決以下幾個(gè)問題：

4.1 由于煤在摻焦前無測量裝置（只在摻焦后有測量裝置），且焦通過皮帶到達(dá)煤/焦量測量點(diǎn)有一段距離。所以我們將便攜式秤重裝置置于葉輪給煤機(jī)出口處，通過多次實(shí)驗(yàn)找出葉輪給煤機(jī)轉(zhuǎn)速與煤瞬時(shí)量之間的關(guān)系，得到了重要的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，進(jìn)而制定了科學(xué)的控制方法。

皮帶秤信號(hào)已接入PLC程控。根據(jù)#11帶的石油焦量計(jì)算發(fā)熱量換算成煤輸入量，通過變頻器控制葉輪給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)煤量。見圖2

注：批次煤/焦發(fā)熱量由人工分析得

如批次煤發(fā)熱量為21.69MJ/kg，批次焦發(fā)熱量為32.61MJ/kg

SP=（焦的瞬時(shí)量*32.61/21.69）*100%

PV=轉(zhuǎn)速*系數(shù)*100%

圖2

4.2 而對(duì)于SO2量的控制，主要問題在旋轉(zhuǎn)給料機(jī)的轉(zhuǎn)速和石灰石量，以及石灰石粉量和SO2之間的關(guān)系不確定。于是，我們首先通過實(shí)驗(yàn)得到了轉(zhuǎn)速與石灰石量之間的關(guān)系，確定了Ca/S的摩爾比。

SO2的信號(hào)均接入DCS。根據(jù)SO2燃料量的測量，通過對(duì)變頻器控制鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過變頻器頻率來控制給粉量。見圖3：

SP=P1*P2*系數(shù)*100%（P1為SO2濃度mg/m3，P2為燃料總量kg/S）

PV=max(0,(f*0.09+0.1))*系數(shù)*100%

以上系數(shù)均由實(shí)驗(yàn)獲得

圖3

5 采用了優(yōu)化方案后的效果

經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后，我們摘錄了一些運(yùn)行數(shù)據(jù)，如表1。

焦發(fā)熱量為32.61MJ/kg

煤發(fā)熱量為23.15MJ/kg

石灰石粉純度(CaCO3)為87.55%

關(guān)于可譯性與不可譯性的討論從來都沒有停止過。那么什么是翻譯呢？美國翻譯理論家奈達(dá)說過：“所謂翻譯，是指從語義到文體在譯語中用最貼近而又最自然的對(duì)等語再現(xiàn)原文的信息。”[1]這樣看來，翻譯是具有可譯性的。但是對(duì)等語在某些情況的缺失又限制了翻譯。簡單來說，這就是可譯性與不可譯性的問題。

工況調(diào)查：

①鍋爐蒸發(fā)量（蒸汽流量）調(diào)整

②床溫調(diào)整

③Ca/S摩爾比調(diào)整（改變石灰石量，通過變頻調(diào)整旋轉(zhuǎn)給料機(jī)轉(zhuǎn)速）

④爐膛出口氧量調(diào)整（二次風(fēng)量調(diào)整）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

②主要參數(shù)的控制數(shù)據(jù)：負(fù)荷210t/h時(shí)，50/50的焦/煤比，石灰石轉(zhuǎn)速應(yīng)在55rpm左右，床溫應(yīng)在870℃~890℃，Ca/S摩爾比應(yīng)在2.5~3.0。

③和優(yōu)化前對(duì)比，已實(shí)現(xiàn)了50/50的焦/煤比以及將SO2量控制在國家排放標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。