低負荷下循環流化床鍋爐高耗低效問題解析

冉友根（貴州輪胎股份有限公司動力供應公司，貴州 貴陽 550008）

?

低負荷下循環流化床鍋爐高耗低效問題解析

冉友根
（貴州輪胎股份有限公司動力供應公司，貴州 貴陽 550008）

摘 要：針對35t/h循環流化床鍋爐低負荷下運行效率低、能耗高問題，進行總結分析，提出解決措施，為同類循環流化床鍋爐的低負荷下運行提高效率、降低能耗提供了依據。

關鍵詞：低負荷；煤單耗；電單耗；效率

循環流化床鍋爐是近幾十年迅速發展起來的一項高效、低污染的燃燒技術。它具有接近或達到同容量煤粉爐的燃燒效率，且燃料適應性強，不僅可以燃用煙煤等優質煤，而且可燃用各種劣質燃料，因此循環流化床鍋爐在工業供熱中得到廣泛推廣。35t/h循環流化床鍋爐多用于工業生產供熱，不如純發電鍋爐負荷穩定，其負荷由生產工藝用汽決定，生產狀況隨時變化，導致鍋爐負荷波動，經常會出現在額定負荷40%以下運行的情況。循環流化床鍋爐在如此低的負荷下運行，熱效率得不到保證，能耗比額定負荷時高出許多。本文結合貴州輪胎股份有限公司兩臺35t/h循環流化床鍋爐低負荷下的運行現狀加以分析，找出35t/h循環流化床鍋爐低負荷下效率低、能耗高的解決辦法。

一、低負荷下運行現狀調查

煤單耗是指生產單位蒸汽所消耗的煤量，單位：t煤/t蒸汽；電單耗是指生產單位蒸汽所消耗的電量，單位：kW·h/t蒸汽。為便于比較分析，以下均以標煤計算，2014年3～6月產出蒸汽平均煤單耗、電單耗、鍋爐負荷統計如表1所示。

以上數據都是在低于40%的負荷下統計出來的，從3～6月的平均值可以看出，每產出1t蒸汽需要耗煤約0.189t，耗電約28.67kW·h，其調查指標遠遠高于額定負荷時平均煤單耗0.149t、平均電單耗24.5kW·h。

表1

二、低負荷狀態下效率低的原因分析

1.循環流化床鍋爐燃燒方式及負荷調節原理

循環流化床鍋爐是一種沸騰流化燃燒方式的鍋爐，其結構和灰的循環過程見圖1，正常運行時一般保證靜料層厚度550mm、運行風壓9～10kPa左右，煤粒從給煤機進入爐膛，在一次風的作用下進入流態化燃燒，燃燒后未燃盡的顆粒伴隨高溫煙氣進入分離器，未燃盡顆粒分離后經過反料器返回到爐膛不斷循環燃燒，從而建立穩定物料平衡和熱平衡，反料灰的循環是影響燃燒效率的關鍵因素，負荷的調節主要是由反料循環灰量來控制，反料循環灰量越大，負荷越大，因此為了控制循環流化床鍋爐在低負荷下運行，就必須減少反料灰的循環量。

2.低負荷時熱效率低的原因

為了保證低負荷下穩定運行就需要減少反料灰的循環量，減少反料灰最常用的方法是通過放灰管直接排掉，但是直接把反料灰排走會造成兩方面的能量損失。

（1）灰中未完全燃燒的部分不能充分燃燒而造成未完全燃燒損。

（2）灰的溫度達900℃左右，直接排走灰造成高溫的灰帶走大量熱量而在灰的物理顯熱損失。

以上兩種能量的損失將會使鍋爐的效率降低，能耗升高。

圖1　循環流化床鍋爐循環示意圖

三、解決辦法

1.通過運行參數的調整減少循環灰量

在以流態重構為理論指導的基礎上經過3個月左右的試驗性運行和調整，不斷的摸索總結各種狀態下的運行參數變化情況，找出低負荷下的一個最合適工況就是當料層厚度降到400mm左右，風壓降到7～8kPa左右正好能保證基本的穩定燃燒，在這種條件下燃燒運行所建立的物料平衡和熱量平衡正好能夠滿足30%～50%額定負荷下穩定運行，而不用外排反料灰來調節負荷，達到提高低負荷下鍋爐的運行效率。低風壓、薄料層下鍋爐風機的開度比常規運行參數下減少10%左右，降低了鍋爐輔機電耗，使鍋爐整個系統運行的能耗減少。通過運行參數調整，降低風壓和料層厚度，找出低風壓、薄料層的物料和熱平衡點，在此平衡點運行時，既不用外排放反料灰，又能保證低負荷，這種低風壓、薄料層的運行方法正好可以解決循環流化床鍋爐40%額定負荷以下的運行高耗能問題。

2.根據生產工藝用汽負荷的變化規律進行預調節

由于鍋爐的負荷調節存在較大慣性，調節后有較大的遲延。生產用汽負荷波動存在一定的規律性，在運行過程中結合用汽負荷的變化趨勢曲線提前進負荷的調節，可以避免過度調節和頻繁調節，保證相對穩定的物料平衡和熱平衡，保證鍋爐在較高的效率下運行。

四、結語

1.運行參數調整后煤單耗、電單耗、鍋爐平均負荷的數據匯總統計如表2所示。

表2

2.運行參數調整前后的效果對比（圖2）

圖2　煤、電單耗變化趨勢圖

分析循環流化床鍋爐低負荷下能耗高的原因，找出調整措施并實施后的統計結果表明：效益良好，煤單耗從0.189t降低到0.152t；電單耗從28.67kW·h降低到25kW·h。低風壓、薄料層的運行方法為同類循環流化床鍋爐的低負荷下運行提高效率、降低能耗提供了依據，但低風壓、薄料層運行不如常規的參數下運行穩定，在運行中操作人員應更加的精細化操作，操作難度較大，對操作人員的水平和要求更高。鍋爐不像其他設備標準批量生產，每臺鍋爐都是根據生產工藝要求設計的，因此實際運行中找低風壓、薄料層的物料和熱平衡點時往往沒有固定的模式，大多只能根據實際試驗運行確定。

參考文獻：

［1］呂俊復.循環流化床鍋爐運行與檢修.中國電力出版社，2003.3.

［2］楊世銘.傳熱學.高等教育出版社，1998.

·品味·

中圖分類號：TK227.1

文獻標識碼：B

文章編號：1671-0711（2016）03-0076-02

收稿日期：（20115-11-23）