循環(huán)流化床鍋爐飛灰可燃物高診斷及燃燒優(yōu)化調(diào)整

王承亮

摘 要：針對某電廠循環(huán)流化床鍋爐飛灰可燃物偏高的現(xiàn)狀，組織進行了現(xiàn)場診斷分析，并根據(jù)分析情況，提出了針對性優(yōu)化改進建議；同時，結(jié)合現(xiàn)場實際設(shè)備條件，根據(jù)優(yōu)化調(diào)整建議，組織實施了鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗，飛灰可燃物明顯降低，取得了非常顯著的節(jié)能效果，也為循環(huán)流化床燃燒優(yōu)化調(diào)整積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：火電廠 燃燒優(yōu)化 飛灰可燃物 循環(huán)流化床

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0058-04

Abstract： In view of the present situation of high combustibles in fly ash of a circulating fluidized bed boiler in a power plant， field diagnosis and analysis were organized， and suggestions for optimization and improvement were put forward based on the analysis. Meanwhile， according to the actual equipment conditions on site and put forward the suggestions for optimization and adjustment， the optimization and adjustment test of boiler combustion was organized and carried out， and the combustibles in fly ash were obviously reduced， and remarkable energy-saving effect was achieved. As a result， experience has been accumulated for optimization and adjustment of circulating fluidized bed combustion.

Key Words： Power plant； Combustion optimization； Combustibles in fly ash； Circulating fluidized bed

某單位循環(huán)流化床鍋爐一直存在飛灰可燃物偏高問題，現(xiàn)場技術(shù)人員也進行了試驗摸索，雖然取得了一定的效果，但仍然偏高較多，嚴重影響了機組經(jīng)濟運行[1]，為企業(yè)經(jīng)營帶來了一定的壓力。為進一步解決此問題，電廠組織技術(shù)研究團隊進行了系統(tǒng)的診斷分析，包括存在的問題、原因分析和整改建議等；同時根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備實際情況，組織進行了燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗，飛灰可燃物明顯降低，取得了非常顯著的節(jié)能效果。

1 鍋爐基本性能

采用單汽包自然循環(huán)、集中下降管，高溫超高壓一次中間再熱，高溫絕熱旋風(fēng)分離器、平衡通風(fēng)、前墻給煤、島式半露天布置，全鋼結(jié)構(gòu)，爐頂設(shè)置輕型鋼屋蓋。配南京汽輪機廠150MW高溫超高壓一次中間再熱抽凝汽式汽輪發(fā)電機組。

（1）鍋爐規(guī)范。

鍋爐型號：SG-490/13.8-M572型鍋爐；鍋爐型式：高溫超高壓、一次中間再熱、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、循環(huán)流化床鍋爐。

（2）鍋爐主要熱力特性。

鍋爐主要熱力特性設(shè)計參數(shù)詳見表1。

不投油最低穩(wěn)燃負荷：燃用設(shè)計煤種，Ca/S摩爾比保持設(shè)計值，煤、石灰石粒度達到設(shè)計值，不投油最低穩(wěn)燃負荷為30%B-MCR。

（3）燃燒設(shè)備規(guī)范。

鍋爐燃燒設(shè)備規(guī)范參數(shù)詳見表2。

2 鍋爐飛灰可燃物和大渣可燃物高診斷分析

（1）現(xiàn)狀分析。

根據(jù)現(xiàn)場診斷發(fā)現(xiàn)，1號、2號爐飛灰可燃物和爐渣可燃物大約在6%、1.5%左右（同類型機組先進值大約在3%、0.5%左右），針對當(dāng)前燃用煤質(zhì)，明顯偏高，導(dǎo)致鍋爐效率降低、煤耗偏高。

（2）飛灰可燃物和大渣可燃物高原因分析及整改建議。

（3）爐膛負壓手動控制且控制偏低。

現(xiàn)爐膛負壓控制措施規(guī)定為-50Pa左右，影響燃煤在爐膛內(nèi)燃燒時間縮短，導(dǎo)致飛灰可燃物升高；同時導(dǎo)致尾部煙道漏風(fēng)增加、風(fēng)機耗電率增加。

整改建議：爐膛負壓按100～150Pa控制[2]（消除爐膛頂部煙道漏風(fēng)點）。

（4）1號、2號爐運行氧量控制偏低。

根據(jù)現(xiàn)場診斷發(fā)現(xiàn)，1號、2號爐運行氧量一般控制2.2%～2.8%，運行氧量明顯偏低，導(dǎo)致主燃燒區(qū)域缺風(fēng)燃燒，燃煤不能充分燃盡，從而使得鍋爐飛灰可燃物增加。鍋爐運行氧量控制偏低的原因分析如下。

①鍋爐上、下二次風(fēng)口布置位置不合理。

現(xiàn)鍋爐上、下二次風(fēng)口分別布置在距離布風(fēng)板0.5m、3.5m處，因上下二次風(fēng)入口距離布風(fēng)板太近，導(dǎo)致二次風(fēng)入口處爐膛壓力較高，從而影響二次風(fēng)與爐膛差壓減小，在保證一定氧量的前提下，使得送風(fēng)機出口風(fēng)壓升高、耗電率增加，同時導(dǎo)致二次風(fēng)動量不足，使得鍋爐貧氧區(qū)擴大，從而導(dǎo)致飛灰可燃物升高；且上下二次風(fēng)管道直徑相同，導(dǎo)致上下二次風(fēng)分配比例不合理，而比較理想的分配比例是上二次風(fēng)量是下二次風(fēng)量的3倍左右。

整改建議：將上、下二次風(fēng)口進入位置改造為2.5m、6.5m處，不僅改善二次風(fēng)穿透能力，同時可以優(yōu)化控制上下二次風(fēng)比例。

②鍋爐上、下二次風(fēng)部分擋板節(jié)流損失大。

根據(jù)現(xiàn)場診斷發(fā)現(xiàn)，1號、2號爐上、下二次風(fēng)擋板開度分別維持45%、70%左右運行，導(dǎo)致二次風(fēng)擋板節(jié)流損失大，即二次風(fēng)擋板后壓力降低較多，使得二次風(fēng)與爐膛差壓降低，從而影響二次風(fēng)動量不足、鍋爐補風(fēng)困難，鍋爐運行氧量提不上來，使得飛灰可燃物升高。

整改建議：在維持鍋爐運行氧量一定的情況下，全開鍋爐上、下二次擋板、適當(dāng)降低送風(fēng)機出力，在增強二次風(fēng)穿透能力的同時，降低送風(fēng)機耗電率。

③鍋爐水冷風(fēng)室壓力控制偏高。

根據(jù)現(xiàn)場診斷發(fā)現(xiàn)，1號、2號爐水冷風(fēng)室壓力控制偏高[3]，平均控制在11.1～11.9kPa左右，使得鍋爐床壓和密相區(qū)壓力增加，在二次風(fēng)壓一定的情況下，導(dǎo)致二次風(fēng)與爐膛差壓降低，從而影響二次穿透能力降低、補風(fēng)困難；現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)鍋爐運行氧量提不起來的問題，就是水冷風(fēng)室壓力控制偏高、二次風(fēng)補風(fēng)困難造成的。

整改建議：維持合適的水冷風(fēng)室壓力，避免料層厚度過低使燃燒不穩(wěn)定，但也要控制料層厚度不要過高。料層厚度過高一方面導(dǎo)致流化效果不好，還導(dǎo)致風(fēng)室壓力、床層壓力、料層差壓等參數(shù)過高，導(dǎo)致一次風(fēng)機、二次風(fēng)機出口風(fēng)壓過高，風(fēng)機電流增大，廠用電率增加。若床層壓力每降低1.1kPa，料層折算靜止厚度降低100mm，則每臺一次風(fēng)機電流降低3A～4A，二次風(fēng)機電流降低1～2A，這在一定程度上可以節(jié)省廠用電率。因此，針對電廠生產(chǎn)實際，建議在兼顧爐渣可燃物基礎(chǔ)上，將水冷風(fēng)室壓力控制在10～10.5kPa，通過試驗逐步將水冷風(fēng)室壓力控制在9.5～10kPa，即適當(dāng)降低床壓運行，一方面降低一次風(fēng)阻力和一次風(fēng)機耗電率；另一方面在有效保證鍋爐運行氧量的基礎(chǔ)上，降低送風(fēng)機耗電率。

（5）1號、2號爐主床部分燃燒區(qū)域燃燒不良。

根據(jù)現(xiàn)場診斷發(fā)現(xiàn)，1號、2號爐主床部分區(qū)域均存在燃燒不良問題，主要體現(xiàn)在床溫偏低，2號爐下層床溫有兩個測點低達650℃，表明此區(qū)域燃燒不良（就地查看爐膛燃燒情況，兩測點對應(yīng)的燃燒區(qū)域確實存在燃燒不良情況），從而導(dǎo)致爐渣可燃物升高。燃燒不良區(qū)域初步原因分析為布風(fēng)板和風(fēng)帽存在工作異常，流化不良造成。

整改建議：利用機組檢修機會，重點檢查1號、2號爐主床床溫偏低區(qū)域配風(fēng)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)問題針對性處理；優(yōu)化鍋爐排渣運行方式[4]，通過試驗逐步減少燃燒不良區(qū)域排渣次數(shù)并采取四臺間斷排渣方式，降低爐渣可燃物、提高鍋爐運行經(jīng)濟性。

（6）1號、2號爐運行氧量測點代表性差。

1號、2號爐每側(cè)煙道僅布置一個氧量測點，因為鍋爐內(nèi)部燃燒存在不均勻性，導(dǎo)致氧量煙道寬度方向上分布有偏差，若在僅4米寬度的煙道上僅安裝一個氧量測點，作為鍋爐燃燒調(diào)整的依據(jù)，勢必影響鍋爐安全經(jīng)濟運行。

整改建議：利用機組檢修機會，每側(cè)煙道各補裝一個氧量測點，并按照氧量測點安裝規(guī)范要求確定氧量測點安裝位置（避開渦流區(qū)域）。測點位置要根據(jù)氧量場測試結(jié)果進行確定，提高氧量測點代表性。

3 鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗及結(jié)果分析

（1）燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗基本原理。

過剩空氣系數(shù)和風(fēng)量配比[5]。循環(huán)流化床鍋爐送風(fēng)的作用是保證爐內(nèi)物料的正常流化和充分有效的燃燒。適量提高過剩空氣系數(shù)，增加燃燒區(qū)的氧氣濃度，有助于提高燃燒效率。但是，當(dāng)爐膛出口過?？諝庀禂?shù)超過1.15以后，燃燒效率幾乎不變，當(dāng)超過1.4以后，燃燒效率將向相反方向發(fā)展，并會加劇爐內(nèi)受熱面的磨損，風(fēng)機電耗增大，排煙熱損失增高，鍋爐熱效率和經(jīng)濟性降低；一次風(fēng)的主要作用是保證物料處于良好的流化狀態(tài)，同時為燃料燃燒提供部分氧氣。（根椐床溫來調(diào)整 ）；二次風(fēng)量主要根據(jù)煙氣含氧量調(diào)整，補充燃燒所需空氣，起到擾動作用，加強了氣固兩相混合，二次風(fēng)可分多段送入，下層二次風(fēng)壓高于上層二次風(fēng)壓，一、二次風(fēng)從不同位置分別送入流化床；循環(huán)流化床鍋爐中的貧氧核心區(qū)。通過測試某100MW CFB鍋爐爐內(nèi)氧量場分布發(fā)現(xiàn)，爐膛二次風(fēng)上部有一個如圖1所示的貧氧核心區(qū)，顯然這是由于二次風(fēng)的穿透擴散效果不佳而使空氣不能到達爐膛中部所造成，這對核心區(qū)細顆粒的燃燒產(chǎn)生了負面影響。因此，在調(diào)整二次風(fēng)量的同時，還應(yīng)特別注意二次風(fēng)壓的調(diào)整，使二次風(fēng)具有一定的剛度，以保證二次風(fēng)的穿透深度。

（2）鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗。

根據(jù)以上原因分析，結(jié)合現(xiàn)場基本實施條件，組織了2號爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗[6]，調(diào)整前飛灰和爐渣可燃物分別為6.87%、1.51%。

①主要調(diào)整內(nèi)容。

水冷風(fēng)室壓力由11.9kPa降至11.1kPa、上二次風(fēng)擋板開度由40%增開至100%、下二次風(fēng)擋板開度由75%增開至100%、爐膛負壓由-140Pa升高至70Pa。

②調(diào)整前后相關(guān)參數(shù)變化。

運行氧量由3%增加至3.5%，因二次風(fēng)與爐膛差壓提高，進入鍋爐的二次風(fēng)量增加；二次風(fēng)機電流降低13A（因二次風(fēng)與爐膛差壓提高，鍋爐運行氧量提高至4.5%，為降低運行氧量，降低了二次風(fēng)機出力）；一次風(fēng)機電流降低13A（降低床壓影響）；引風(fēng)機電流增加，因鍋爐運行氧量同比調(diào)整前增加了0.7個百分點；飛灰和爐渣可燃物分別為3.45%、1.35%，同比調(diào)整前分別降低了3.42個百分點、0.16個百分點。調(diào)整試驗相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。

③燃燒優(yōu)化調(diào)整后節(jié)能潛力分析。

調(diào)整前后風(fēng)機（一次風(fēng)機、二次風(fēng)機、引風(fēng)機）電流降低21A，按年運行10個月估算，兩臺爐年節(jié)約電量約251萬kW·h，年降低廠用電率約0.16個百分點，按廠用電率每降低一個百分點影響煤耗降低3.55 g/（kW·h）估算，使得1號、2號機組煤耗分別降低約0.56 g/（kW·h）；飛灰可燃物降低3.42個百分點，大渣可燃物降低0.16個百分點，影響煤耗降低約2.2g/（kW·h）；綜合以上兩項節(jié)能潛力，1號、2號機組煤耗分別降低約2.76 g/（kW·h）。

④燃燒優(yōu)化調(diào)整建議。

根據(jù)2號爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗結(jié)果，提出如下優(yōu)化操作建議：水冷風(fēng)室壓力維持9.5kPa降至10kPa；上二次風(fēng)擋板開度維持100%；下二次風(fēng)擋板開度維持100%；爐膛負壓維持100Pa～150Pa；鍋爐運行氧量維持3.5%～3.8%。

4 結(jié)語

通過本項目的實施情況分析，循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化還是有一定的空間，只要根源找對了，問題分析明白了，提出建議有針對性，那么就有工作可做。另外，要想進一步深度挖潛，還有必要進行進一步設(shè)備技術(shù)改進和科技創(chuàng)新。

參考文獻

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