循環流化床鍋爐降低床壓的策略分析

湯 鵬

（四川白馬循環流化床示范電站有限責任公司，四川內江 641000）

0 引言

循環流化床鍋爐是目前應用效率比較高的一種鍋爐，在其運行過程中床壓是一項比較核心的參數。床壓主要是能夠直接反映床料的厚度，也就是說，床壓的不斷升高代表著鍋爐內部的床料在不斷增加。對于循環流化床鍋爐而言，較高的床壓往往代表著其運行的經濟性、安全性以及環保指標的控制受到了一定的負面影響；床壓過低表示鍋爐內部的床料厚度過低，其生產中非常容易受到外部因素的擾動，導致出現不穩定的現象。

1 循環流化床鍋爐運行概述

某廠的4#鍋爐在2012 年投產使用后，操作人員一直以來都嚴格地實施了詳細的調整，對設備的運行也進行了細心摸索，設備各項運行參數在較長時間內逐漸趨于穩定，整個機組的運行穩定性以及經濟性都有了明顯提升。但是，循環流化床鍋爐在運行過程中仍然出現了一些磨損嚴重、風機能耗高、床溫不能實現有效控制等問題。分析后認為，該鍋爐之所以出現上述問題，主要是因為在實際運行過程中鍋爐的床壓長期處于較高的狀態。

床壓長期處于高壓的狀態下，也說明鍋爐內部實時循環的物料越來越多，這樣會導致鍋爐的蓄熱能力不斷提升，鍋爐內部的燃燒也就會越來越穩定。但是，如果鍋爐內部的床壓長時間處于較高的狀態就會對整個鍋爐的正常運行造成一定的影響，而且很有可能會最終導致循環流化床鍋爐在運行過程中風機產生的電能消耗更大，使企業的用電總功率增加，對企業的經濟效益也會產生不利影響；而如果鍋爐內部循環的床料過多，也會導致鍋爐內部的防磨材料的磨損率進一步升高，這樣非常容易導致鍋爐出現爆管的現象，對企業的安全生產造成嚴重影響；而床壓過高也必然會導致風量的增加，這樣就很難實現鍋爐運行過程中氮氧化物排放量的有效控制[1]。該鍋爐床壓偏高的現象，是因為該廠在鍋爐運行過程中過于注重燃燒穩定性，因此必須要采取合理的措施解決床壓問題，使床壓維持在穩定的狀態。

2 控制床壓的有效措施

2.1 煤粉中摻入適量爐渣，改善爐內顆粒度分布狀況

要想實現對循環流化床鍋爐內部床壓的有效控制，關鍵之處在于實現對鍋爐床溫的有效控制。在循環流化床鍋爐運行過程中，床溫也是一項非常重要的運行參數，它能夠將鍋爐內部各個關鍵運行環節的溫度分布狀況直接反映出來，這樣就能全面了解和掌握鍋爐內部的燃燒情況。該廠的4#鍋爐在其旋風分離器的入口位置附近設置了水冷屏、中溫屏過、高溫屏過等設備，主要是通過不斷增加的進風量來控制鍋爐床溫，也能進一步增加外來的循環物料進料量，充分利用外循環中一部分顆粒直徑比較小的床料將多余的熱量以輻射、對流換熱等形式傳遞到換熱器的內部，以此來實現對床溫的有效控制。但是，如果不對進風量進行嚴格控制，就會導致進風量過大將物料中的細顆粒直接吹離，從而使鍋爐內的大顆粒物料越來越多，外循環中物料量也會逐漸減少，從而引起爐膛內部的差壓逐漸下降，這樣就使鍋爐的運行出現一種惡性循環，不能實現對床壓的有效控制。

鑒于上述狀況，想要實現對床壓的控制，還是要以物料作為出發點。循環流化床鍋爐在運行的時候，通常鍋爐內部循環的物料的顆粒至直徑都超過了8 mm。該廠原有的1#、2#鍋爐幾組屬于130 MW 煤粉爐，其爐內循環的煤粉渣的顆粒直徑一般不會超過2 mm，因此可以將1#、2#煤粉爐內部的爐渣摻入到4#鍋爐的循環物料中，這樣就能解決鍋爐內部物料粒徑過大的問題。根據4#鍋爐的實際運行狀況，通常情況下都會按照二值、三值在4#鍋爐中摻燒30 t 左右的爐渣，而一值通常情況下都是按照20 t 的爐渣來進行摻燒。如果在鍋爐的運行過程中出現了煤的種類變化較大的情況，可以根據實際的動態變化狀況來對摻燒量進行合理的控制，將摻燒煤粉爐的爐渣比例進行合理調整。對4#鍋爐實施摻燒后，鍋爐內部的顆粒分布狀況得到了有效改善，鍋爐內部循環的小直徑顆粒的比重得到了有效提升，爐膛內部的壓力也得到了有效改善，外循環的物料量也進一步提升，有效提升了鍋爐的平均床溫，在鍋爐運行時也不需要一次性配置較大的進風量，這樣就實現了4#鍋爐床壓的有效控制[2]。

2.2 優化配煤

按照經驗來看，如果煤中的灰分含量越高，就表示煤種在燃燒的過程中產生的燃燒產物灰分的含量也越多，這種煤就非常容易導致鍋爐的床壓持續上升的現象，鍋爐的排渣參數也會在較短的時間內達到，從而使鍋爐的排渣頻次不斷增加。而排渣頻次的增加又會導致鍋爐內部一些大顆粒的床料被大量排走，這也能達到改善鍋爐內部顆粒直徑分布狀況的效果，對控制床壓也有一定的積極作用。因此，該廠在實際生產中充分結合不同類型的煤中，將煙煤、印尼煤按照1：1 或者1：2 的比例進行合理配置。由于煙煤的灰分含量超過了20%，印尼煤的灰分含量超過了5%，這樣就能通過定比例的混合后使煤的灰分含量維持在10%左右，從而有效控制煤種在燃燒過程中的顆粒度。

2.3 重新制定鍋爐運行負荷參數

4#鍋爐的平均床溫明顯下降后，在鍋爐運行中的目標參數也要相應發生改變。如果依然利用以往的一次風量，會導致床壓指數下降，但是鍋爐內部的床溫會非常低，會對鍋爐的燃燒效率造成一定影響，而汽溫過低也會導致汽輪機的運行效率下降。因此，必須對目前的鍋爐各項運行參數進行適當調整。

在對鍋爐實際運行情況進行不斷摸索后，對鍋爐不同負荷下的一次風量以及床壓等相關參數進行了研究，如果鍋爐的負荷保持不變，為了避免其他參數波動范圍過大，可以將床壓沒降低0.1 kPa 作為基本的變量，通過精確的計算得出不同負荷狀態下的床壓。目前鍋爐的運行過程中床壓可以比以往運行狀態下降低0.5 kPa 左右，這樣鍋爐的參數范圍設置更加合理。將其參數控制范圍制定出最終的座簽表，這樣操作人員就能按照參數變化范圍要求來進行科學的操作。與此同時，還要針對鍋爐運行過程中負荷低于225 MW 的狀況制定出“少量多次”的排渣規律，通過多次排渣，當床壓達到座簽表要求的負荷參數范圍下限時就可以停止排渣，這樣就能保障鍋爐運行過程中床料總量的合理性，維持鍋爐燃燒的穩定性。

3 運行效果

實施上述幾種改進措施后，該4#鍋爐在實際運行中床壓下降的平均值達到了0.56 kPa，這與設計的目標參數控制數值基本保持一致。而鍋爐床壓由于下降比較明顯，因此一次風量經過調整比原來的風量小很多，這樣就能有效控制風機運行過程中的能耗，實現了循環流化床風機的節能運行。