循環流化床鍋爐排煙溫度高原因分析及應對措施

楊海葉

（山西西山熱電有限責任公司，山西 太原 030021）

1 鍋爐設備及燃料性質簡介

該設備以清華大學《帶有加速段的水冷方形分離器》為核心技術，并與我公司多年的CFB 工藝相融合，為新一代的產品。在燃燒體系中，由給煤器將煤炭送至落煤管道，由一次風機和二次風機供給鍋爐所需要的氣體。一次風吹出的氣流經過一次風預熱器的預熱后，從左右兩邊的通道導入到高爐的污水冷卻室內，再從水冷布風盤上的蓋子流入到燃燒室內；由二次風吹出的氣流經過二次風預熱器的預熱，由布置在爐內前、后壁的噴嘴向爐內噴射，以進行增溫、增強干擾和混勻。在爐中，燃油與流動態的循環材料混合，當床層的質量分數到達某一數值時，大量的材料從爐中向外升起，沿著壁板向下的內周向下流動，與受熱面進行熱量的交換[1]；大量微粒隨著煙塵排出爐外，經過一個正方形的水冷式旋風機，將大部分的原料重新分開，通過回流裝置回到爐內進行再一次的循環。而較為清潔的煙氣則經轉向室，高溫過熱器，低溫過熱器；省煤器、二次風、一次風預熱器由后煙囪排放。在循環流化床中加入石灰石可以明顯減少SO2的排放量，而采用低氧和大氣分層送風的燃燒技術可以有效地抑制NOx的產生。它具有良好的灰活力，具有很高的綜合利用價值，因而它更能適合日益嚴格的國家環保要求[2]。

給水經過水平布置的二組省煤器加熱后進入鍋筒。鍋筒內的鍋水由集中下降管、分配管進入水冷壁下集箱、上升管、爐內水冷屏、水冷分離器、上集箱，然后從引出管進入鍋筒。鍋筒內設有汽水分離裝置。飽和蒸汽從鍋筒頂部的蒸汽連接管引至尾部汽冷包墻管、低溫過熱器、一級噴水減溫器、爐內屏式過熱器、二級噴水減溫器、高溫過熱器，最后將合格的過熱蒸汽引向汽輪機[3]。

入爐煤種與設計煤種偏差影響煙氣中灰的濃度，實際生產中，由于受經營成本、燃煤來源等多方面的影響，入爐煤很難達到設計煤種及校核煤種的要求。下表1 與表2 分別是設計和入爐煤的數據，實際入爐煤的灰分偏高，而熱值、揮發分遠低于設計及校核煤種，對燃燒造成不利影響。

表1 本單位設計及校核煤種

表2 本單位2020 年入爐煤月平均指標

2 排煙溫度高的原因分析及對策

我廠3# 爐作為調峰鍋爐，排煙溫度設計值是132 ℃，其負荷一般在160～220 t/h 范圍變動根據運行日報表及DCS 數據得知，3# 爐排煙溫度在137～153 ℃之間（如圖1）排煙溫度高于設計值，排煙溫度每增加10～15 ℃鍋爐效率下降1%，為了提高鍋爐經濟性對3#爐進行原因分析并結合實際可以改變的條件進行改造優化。

圖1 不同負荷時對應的排煙溫度

2.1 影響因素分析

2.1.1 鍋爐漏風的影響

在爐膛出口過量空氣系數不變的情況下，風煙系統漏風將使送風量下降，空預器的傳熱系數下降。此外送風量的下降也是的空預器出口熱風溫度升高、傳熱溫壓降低，使空預器的吸熱量降低，最終使排煙溫度升高。

2.1.2 吹灰器的影響

3#爐吹灰系統為乙炔吹灰。該系統正常情況下每天持續吹灰1 h，且需要運行人員就地進行操作、巡查，效率低。

2.1.3 煤種的影響

入爐煤種與設計煤種偏差較大，設計煤種灰分30.87%，入爐煤灰分48%～49%，煙氣中灰濃度高，最終使排煙溫度升高.

2.1.4 回燃、煤泥系統的影響

為了降低飛灰含碳量，將電除塵3、4 電場分離下的灰再打入爐膛參與燃燒；煤泥中的灰分含量較高。這兩個系統的投入增加了煙氣中灰的濃度，最終使排煙溫度升高。

2.1.5 分離器的影響

我廠使用的是方形水冷分離器，其切割粒徑d50=2 mm，分離效率低，大量的細灰捕捉不到，最終使煙氣中灰濃度增加，排煙溫度升高。

2.1.6 運行調整的影響

燃燒調整存在問題，一次風與二次風的配比不良，一次風較大，同時爐膛負壓較高，爐內煙氣流速快。

2.2 對策及實施

2.2.1 聲波吹灰器改造

聲波除灰是將一定強度、頻率的聲波導入運行中的鍋爐尾部受熱面，通過聲能量的作用，使這些區域中的空氣分子與粉塵顆粒產生振蕩，由于聲波振蕩的反復作用，破壞了粉塵粒子與熱交換面以及粒子之間的結合，再加上煙氣流的沖刷和粉塵粒子之間的碰撞，使之處于懸浮狀態，被煙氣流帶走。進而改善過熱器換熱效果。

該吹灰系統共9 臺吹灰器，排列順序為由高過依次向下排列。1#設備在高過右側，2#設備在高過左側，3#設備在一級低過后墻，4# 設備在二級低過后墻，5#設備在一級省煤器左側，6#設備在二級省煤器后墻，7#設備在一級一次空預器后墻，8#設備在二次空預器左側，9#設備在二級一次空預器后墻。吹灰器單臺設備運行時間為3 min，間隔2 min，周期75 min，連續進行。大大提高了吹灰效率。

2.2.2 運行調整優化

1）一、二次風量的配比要達到60∶40 左右，一、二次風空與器進口風量分別為：140 500、93 700 m3；風溫分別為211 ℃、182 ℃。

2）二次風的調整：在升降負荷過程中，二次風要隨著一次風根據氧量及時調整（粗調），穩定工況后，小幅度調整二次進風量，使爐膛中上部、爐膛出口溫度接近設計值，二次風機在190 t/h 負荷以上要求滿出力。

3）返料風的調整：目前返料風壓、風量都偏大，說明書給定值為581 m3/h，運行時根據不同負荷將風壓通過返料風至一次風調門調整到15～16 kPa，左右返料風量均為320～480 m3/h，調整時要同時兼顧風量、風壓、流化風機電流均在范圍之內。每一工況下要到就地勤觀察返料情況，保證燃燒、流化穩定。

4）床溫850～950 ℃之間，高負荷對應高床溫。

5）要求水冷風室參數范圍：（30～40 MW）75%～80%負荷為8.5～8.6 kPa，一次風機電流95～100 A，50 MW負荷為8.9～9.1 kPa，一次風機電流100～105 A。

6）屏過出口溫度控制在460～470 ℃之間。

2.2.3 分離器優化改造

1）旋風分離器四周為直段澆注結構，標高從25 600～35 400 mm，把原有四周直段結構改為圓形結構。

2）旋風筒四面尖角處均需先預焊壓筋板，上下焊接三道支撐件，然后用Y 形抓釘在鰭片上生根。

3）爐膛出口靶區耐火層厚度為160 mm，此處澆注料層與平面澆注料層平滑過渡，以沒有出現凹凸面為好。

2.2.4 鍋爐漏風處理

在每次檢修過程中認真檢查尾部煙道、分離器、空預器漏風情況，并對漏風處進行檢查處理，保證嚴密不漏風。

3 結論

上述辦法實施后，對3#爐排煙溫度進行了統計在126～138 ℃之間（如圖2）比改造前排煙溫度降低了11～15 ℃。節約原煤：排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，一般為送入爐膛熱量的6%左右，排煙溫度降低了10.6 ℃，發電標煤耗下降2.335 1 g/（kW·h）；鍋爐效率提高0.73%。

圖2 實施辦法前后排煙溫度對比