流化床鍋爐超低負荷運行時安全和環保對策

武斌

（太原市熱力集團有限責任公司，山西太原 030024）

作為一種清潔型燃燒技術，循環流化床鍋爐燃燒環節，能夠有效推動對資源與環境的保護，并提高整體燃燒效率，體現出更高的經濟價值，適應多種運行狀況，有更高的靈活性。近年來，我國循環流化床鍋爐的運用也變得越發深入，新的設計理論和技術引入到循環流化床鍋爐設計環節，有效降低運行故障和弊端，提高了整體燃燒效率。但與此同時，在可持續發展的理念下，也需要針對安全與環保采取有效對策，推動循環流化床鍋爐燃燒的可持續高速發展，如圖1 所示。

圖1 循環流化床鍋爐解剖

1 鍋爐結構與規范

循環流化床鍋爐的設計也需要符合相應規范，如山東省某公司就利用超高壓中間再熱機組設計了循環流化床鍋爐，來適配135MW 等級的發電機組，能夠滿足實際運行環節的具體要求。將CFB 燃燒技術引入循環流化床鍋爐設計環節，運用高溫絕熱分離器分離循環物料。爐膛、分離器、對流煙道和回料閥共同構成了循環流化床鍋爐。使用膜式水冷壁設計燃燒室的蒸發受熱面；使用水冷布風板設計布風裝置。通過合理的結構設計，保障循環流化床鍋爐的調節性能，符合相應設計規范，并滿足實際運行需求[1]。

2 保障鍋爐安全運行的相關措施

2.1 循環流化床鍋爐燃燒不穩及解決措施

在循環流化床鍋爐燃燒過程中，隨著鍋爐負荷越來越低，燃燒也逐漸變得不穩定，進而導致整體爐膛溫度下降，循環流化床鍋爐燃燒情況惡化。在實際工作中，可以通過選擇優質煤種加以解決。如山東省某公司，就選擇用優質的神木煤進行燃燒，在循環流化床鍋爐燃燒過程中揮發分更高，并且燃點相對較低，即使循環流化床鍋爐處于超低負荷運行狀態，仍然能保持穩定的燃燒狀態。此外，相關工作人員也要發揮應有作用，及時做好燃燒環節的調節與控制工作，調整好爐膛料層，讓循環流化床鍋爐能維持穩定的燃燒與運行狀態。

2.2 水循環安全性的解決措施

水循環安全性是循環流化床鍋爐超低負荷燃燒首先要解決的問題，可以通過強制水循環的方式加以解決。如，青島豐泰源熱電有限公司使用的是熱水鍋爐，在超低負荷運行時通過強制水循環，有效保障運行整體狀態和循環流化床鍋爐燃燒的安全性。

2.3 煙道再燃燒及解決措施

在超低負荷的循環流化床鍋爐燃燒時，較低的爐溫就容易導致燃燒不完全，一些可燃物堆積在對流煙道內，與對流煙道內原有的氧發生反應，容易出現煙道再燃燒問題。為此，在實際運行環節，需要采取有效措施控制好床溫，合理利用放灰放渣控制好沸上床溫。此外，對過剩空氣也要加以控制，從源頭上防止發生煙道再燃燒，從而保證循環流化床鍋爐的安全運行。

2.4 員工綜合素養不足及解決措施

循環流化床鍋爐的燃燒需要操作人員加以干預，而超低負荷下安全問題的發生，也往往是由于操作人員操作不當導致的。為此，需要加強對員工綜合素養的培訓，幫助員工掌握相關技術，樹立應有的職業道德。在循環流化床鍋爐超低負荷運行時，能夠從根本上避免出現操作失誤，降低污染物的排放含量。員工之間也要互相交流學習，在工作中保持良好的工作狀態。放渣環節要堅持少量多放的原則，防止床溫的波動過于劇烈。少放勤放返料灰，這樣才能有效控制好床溫。也要采取措施幫助員工緩解壓力，放松工作中緊張的情緒，讓員工的綜合素養不斷提升，也能從根本上保障循環流化床鍋爐運行的安全性。

3 循環流化床鍋爐環?，F狀及挑戰

3.1 循環流化床鍋爐環保現狀

在化學角度上，循環流化床鍋爐與流態化反應器的本質是一樣的，在運行過程中床料的混合，創造了良好的化學反應條件和傳熱環境，將固硫劑添加到循環流化床鍋爐中，能夠迅速固定SO2。石灰石以及煤粒在爐膛內不斷擾動并混合，融入一定的細灰粒，在超低負荷的循環流化床鍋爐燃燒環節，能夠有效實現脫硫與燃燒目標。結合煤炭的實際特性，將石灰石粉加入循環流化床鍋爐中，能夠有效實現脫硫目標，SO2伴隨著循環流化床鍋爐燃燒也能逐漸脫去。在850～950℃之間，石灰石粉能獲得最佳的脫硫效果，因此也要將循環流化床鍋爐的燃燒溫度維持在此范圍內。在脫硫脫硝過程中，循環流化床鍋爐燃燒也會產生一定的硝酸鈣、硫酸鈣等化合物，在礦渣粉生產企業中，這些化合物都是重要的外加劑。在混凝土防凍作業中，硝酸鹽和亞硝酸鹽的作用是無可替代的[2]。

低溫燃燒需要維持在一定標準內，一旦燃燒溫度小于650℃，熱力型氮氧化物的排放已經可以忽略不計。想要讓氮氧化物更加明顯，需要將循環流化床鍋爐燃燒溫度維持在800℃以上。燃燒型氮氧化物是循環流化床鍋爐燃燒產生氮氧化物的主要來源，往往含量不會超過10%。而結合煤炭的實際情況，如無煙煤和高揮發分燃料，在實際燃燒過程中的排放量也有明顯差距。在當前階段，僅僅依靠爐內分級燃燒無法實現具體的排放目標。當前循環流化床鍋爐脫硫只能保證排放量在200～400mg/m3之間，并且穩定性還有待進一步驗證，想要將排放量維持在100mg/m3以內，就需要增設新的外加脫硫系統[3]。

3.2 循環流化床鍋爐的挑戰

國家質量監督檢驗檢疫總局與環保部出臺了《燃煤電廠大氣污染物排放標準》和《鍋爐大氣污染物排放標準》，針對鍋爐燃燒的各種排放物，如二氧化硫、煙塵等，在濃度上給予全新的標準與規定，嚴格的規定也表示循環流化床鍋爐的發展進入全新階段，在確保經濟效益和生產效率的前提下，要嘗試保護資源與環境，貫徹可持續發展理念[4]。

4 提高鍋爐熱效率的措施

（1）選擇燃點更低的燃料，能有效提高鍋爐熱效率。如，山東省某公司，基于燃燒效率會受到過低床溫影響的原理，選擇了燃點較低的燃料，進而提高了燃燒床溫。在實際循環流化床鍋爐運行環節，燃燒效率有了明顯提升，并且燃燒的揮發分相對較高。

（2）可以減少風機的風量投入，在確保循環流化床鍋爐大氣污染物達到限值要求的基礎上，能夠保證循環流化床鍋爐的床溫得到明顯提升。在循環流化床鍋爐燃燒環節，煤炭的燃燒也會更充分，整體的燃燒效率得到保證。在超低負荷的循環流化床鍋爐燃燒情況下，借助壓低料層實現風量降低，控制好風機壓頭，確保燃燒區在密相區穩定下來。通過此方式，能夠控制好飛灰可燃物的含碳量，提高鍋爐熱效率。

（3）結合循環流化床鍋爐的具體燃燒情況，根據尾部煙道的具體煙溫，調整好尾部受熱面吹灰頻率，能夠有效提升燃燒效率。山東省某公司通過激波吹灰工作的開展，在排煙過程中有效降低熱損失，獲得更高的燃燒效率，也提升了企業整體的經濟效益。

（4）合理更新循環流化床鍋爐的具體設備，更新分離器等設備和相關技術，縮小出口寬度，進而提升循環流化床鍋爐的爐膛出口風速及返料量。通過此形式，能有效增強分離器對飛灰的捕捉能力，讓循環流化床鍋爐在超低負荷狀態下，也能平衡好爐內的溫度，在溫度均衡的基礎上，燃燒效率也會有所提升。

（5）工作人員的技術能力決定整體的工作效率，循環流化床鍋爐的燃燒需要工作人員掌握相應技術，加強技術人員的交流分享，積累大量的操作經驗，能夠站在整體角度分析循環流化床鍋爐運行情況，提升循環流化床鍋爐在超低負荷狀態下的燃燒效率。

5 確保污染物達標的措施

（1）融合布袋除塵、非催化還原等方法，有效控制污染物的排放量。如，山東省某公司通過布袋除塵處理循環流化床鍋爐，運用氧化鎂開展脫硫工作，使用選擇性非催化還原進行脫硝。多樣化技術形式的應用，讓煤種的含硫量、含硝量得到有效控制，在不同負荷情況下，循環流化床鍋爐的運行都能滿足污染物限值的相關要求。

（2）通過技術改進的方式，提高循環流化床鍋爐的環保效能。改革原有的除塵設備，將組合式高效除塵裝置安裝在脫硫塔頂部，能夠有效提升循環流化床鍋爐的除塵效率，并且脫硫效率也會有所提升，降低整體煙塵排放量，達到污染物排放的相關要求。

（3）在鍋爐負荷超過50%時，想要降低NOx排放很容易實現，可以迅速加以控制。在負荷進一步降低的情況下，循環流化床鍋爐爐膛的煙溫小于氨水反應溫度，所以煙氣再循環就成為主要的脫硝方法，但實際應用會影響循環流化床鍋爐運行的安全性，也會降低循環流化床鍋爐的燃燒效率。在室外溫度較高時，該方式的應用容易造成超標問題，因此需要結合實際情況，在合理分析的基礎上加以應用。山東省某公司在此基礎上實現技術改造，將氨水噴槍安裝在循環流化床鍋爐的爐膛密相區上部，在循環流化床鍋爐超低負荷燃燒時，氨水的最低反應溫度也能得到保證。氨水噴槍的應用，成功降低鍋爐的最低負荷，在確保供暖效率的基礎上，有效節約了煤炭資源。

6 結語

通過循環流化床鍋爐設備技術改造以及優質煤的應用，提高工作人員綜合素質，確保循環流化床鍋爐能在超低負荷狀態下安全運行，降低污染物的排放，推動循環流化床鍋爐燃燒的可持續發展。