探討如何提高循環流化床鍋爐熱效率的措施

寶豐能源集團股份有限責任公司 寧夏 銀川 750411

我國既是產煤大國,又是煤炭消耗大國,煤炭在我國能源中占據著主要地位。隨著人們環保意識的不斷增強,以及可持續發展理念深入人心,電廠亦是如此,在國家環保政策的要求下,以及火電廠開始實施超低排放政策的有效實施,不可避免的對電廠設備提出了更高的要求,循環流化床鍋爐就是其中之一,因此,對于研究提高循環流化床鍋爐熱效率顯得非常重要。

一、循環流化床鍋爐的特點

這類鍋爐具有較高的燃燒率、燃料適用范圍廣、脫硫高效等特點。其中,燃燒效率高是這類鍋爐具有的特點之一,其燃燒效率高達95%以上。燃料適用范圍廣作為這類鍋爐的主要優點,燃料在循環流化床鍋爐床料中僅占3%以下的比例,剩下的都是一些不可燃的脫硫劑等顆粒物質。除此之外,循環流化床鍋爐還具有較高的燃燒強度、氮氧化物排放低、負荷調節快等特點。不僅能夠實現灰渣的綜合利用、降低運行成本,還能實現穩定燃燒,降低能源消耗,從而得到快速發展。

二、影響循環流化床鍋爐熱效率的主要因素

循環流化床鍋爐常常出現的問題主要有金屬受熱面磨損、爆管、中心筒堵塞、結渣等。這些問題都會在一定程度上影響到鍋爐的正常穩定運行狀態,并在一定程度上降低鍋爐效率,容易出現鍋爐故障問題。因此,提高鍋爐熱效率是確保鍋爐正常穩定運行的重要途徑。通過分析后發現,影響鍋爐熱效率的主要因素包括煤粒徑、排煙熱損失、床層壓差等。

(一)燃煤粒徑的影響。從整體來看,不同的燃煤粒徑對鍋爐熱效率產生的影響不同。降低固體未完全燃燒熱損失技術通過控制原煤粒度級配,保證入爐煤粒度在6mm以下,增加燃料燃燒反應的比表面積,減少燃料燃盡所需要的時間。如通過選取合適的床溫,提高燃料燃燒效率;優化分離器結構設計,提高分離效率;增加外循環倍率,降低飛灰含碳量;優化爐膛設計,改善進風配風方式,風室風帽設計、給煤方式及給煤口、排渣口布置等,使布風均勻,保證燃料充分燃盡。

(二)降低排煙熱損失。降低排煙熱損失主要途徑就是減少鍋爐排煙量和降低排煙溫度。可通過改進鍋爐下部爐膛形狀和布風設計的技術措施,在提高燃料燃盡度的同時,大大提高入爐氧氣的利用率。在保證充分燃燒的同時,選取合適的過量空氣系數、較高的床溫,加強二次風的強烈擾動,使燃料與風混合均勻。如采用三維肋片管或者回轉式空預器,是鍋爐排煙溫度控制在低設計范圍內;分離器及其進口煙道采用膜式水冷壁包覆的汽冷包墻結構就能將爐體外表溫度控制在50℃以下,從而減少了鍋爐的散熱損失。

(三)料層差壓。在物料循環系統中,料層差壓以及爐膛差壓是主要的控制參數,若這兩個參數能夠根據實際情況調整到最佳數值,便能有效的減少鍋爐灰渣可燃物以及飛灰可燃物損失,從而提高鍋爐熱效率和經濟效益。其中,料層差壓對鍋爐穩定運行具有重要的作用,若料層較薄,則易吹穿而產生溝流,流化不均引起局部結渣,無法形成穩定的密相區,同時還會造成灰渣可燃物含量高,增加灰渣熱損失;反之,若料層過厚,則會增加風機壓頭,增大揚析夾帶量,使得流化質量下降,底部出現大顆粒物料沉積現象,并對鍋爐的穩定安全運行帶來較大的風險與威脅。

三、提高循環流化床熱效率的有效措施

(一)提高燃燒溫度,降低飛灰含碳量。在影響飛灰含碳量的眾多因素中,燃燒溫度所發揮的作用最為明顯。燃燒溫度的增加能夠在一定程度上提高碳的反應活性,使得煤粒的燃燒效率提高,降低灰渣的含碳量。有研究顯示,當燃燒溫度由900攝氏度提高50攝氏度時,飛灰含碳量會出現約10%的降低,而鍋爐熱效率會出現2%的增加。除了增加燃燒溫度使飛灰含碳量降低,實現鍋爐熱效率提高的方式外,選擇合適的煤種、控制氧量等也是降低飛灰含碳量,提高鍋爐熱效率的有效手段和方式。

(二)合理二次助燃。在運行中,要適時的做好一、二次風量的配比,根據需求,可適當的減少一次風量,合理使用二次風量。流化風量應以符合流化床料為最佳,假如床料量,如加大一次風量,會使氣流風速過大,增大了煙氣攜帶飛灰顆粒遠離旋風分離器出口,增大了飛灰量及未燃盡碳的損失,同時減少了燃料在爐內的內循環次數,縮短在爐內的停留時間,提高了燃燒效率。

(三)燃燒破碎機的升級改造。燃煤粒徑的大小對鍋爐熱效率產生不同的影響,燃煤粒徑的不合格會造成鍋爐效率降低。在流化床中,若燃煤粒徑較小,其揮發分析出的時間以及炭粒燃盡時間較短,可燃物損失也比較小,若燃煤粒徑較大,其揮發分析出時間以及碳粒燃盡時間相對較長,可燃物損失也會增加。因此,為有效實現鍋爐效率的提升,就需對燃煤破碎機的破碎率進行調整,細化煤粒度,降低可燃物損失,從而高鍋爐燃燒效率。

(四)受熱面積灰、吹灰的控制。受熱面積灰指的是鍋爐受熱面積灰、結焦及空預器傳熱元件積灰,鍋爐受熱面積灰使熱傳遞系數降低,鍋爐吸熱速度變慢,并且吸熱量降低,煙氣放熱量減少,空預器入口煙溫升高,使得排煙溫度升高。空氣預熱器堵灰,導致空氣預熱器傳熱面積減少,從而使得煙氣的放熱量逐漸減少,導致排煙溫度隨之升高。考慮到循環流化床鍋爐尾部煙道灰濃度高的特性,應兼顧吹灰、蒸汽的損失量,因此,應合理有效的安排吹灰時間和頻率。

(五)提升鍋爐漏風、漏灰治理措施。鍋爐正壓區的漏風、漏灰和負壓區漏風,對于整個燃燒工況的建立破壞性極大,特別是對返料量影響較大。因此,在運行中,應加大鍋對爐漏風、漏灰點的檢修力度,應成立專門的治理小組,由專人負責負責,從而保證其檢修質量,對于漏風、漏灰的治理,不但能提高燃燒效率,同時還能降低廠用電量。通過對空氣預熱器一、二次風進行漏風試驗和疏通管道,避免鍋爐風量損耗,降低引風阻力。

結語

總之,循環流化床燃燒技術對污染物的排放有著嚴格的標準,對燃料的品質要求較低,逐漸得到了開發與應用。現已制造或投入使用的循環流化床鍋爐高達上百臺,有著廣闊的發展前景,通過對提高鍋爐熱效率進行深入探究,能有效的提升企業經濟效益。