75T CFB鍋爐密相區(qū)改造對鍋爐出力的分析

山西中北大學(xué)　王軍

75T CFB鍋爐密相區(qū)改造對鍋爐出力的分析

山西中北大學(xué)王軍

通過改造循環(huán)流化床鍋爐下部，可以提高循環(huán)流化床密相區(qū)的流化速度，降低鍋爐一次風(fēng)率和密相區(qū)的燃燒份額，提高了鍋爐出力。改造前后，我們對鍋爐出力、爐出口溫度做了比較，得出了相應(yīng)的結(jié)論，同時，對循環(huán)流化床鍋爐二次風(fēng)口做了改進(jìn)，有效降低了循環(huán)流化床鍋爐的飛灰含碳量。

密相區(qū)；鍋爐出力；飛灰含碳量；NOX排放量；二次風(fēng)噴口

1鍋爐概況

潞安集團五陽電廠擁有4臺型號為YG-75/5.29-M5的循環(huán)流化床鍋爐，由濟南鍋爐廠制造，是自然循環(huán)水管鍋爐，采用由旋風(fēng)分離器組成的循環(huán)燃燒系統(tǒng)。爐膛斷面尺寸為3170mm× 5290mm，布風(fēng)板尺寸為2030mm×4230mm，鍋爐共設(shè)計21只二次風(fēng)噴嘴，分三層布置，每層7只（前墻每層2只，后墻每層1只，前墻每層各2只），距離布風(fēng)板距離分別為 1050mm、1750mm、2550mm。

爐膛為膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，過熱器分高、低二級，尾部煙道設(shè)省煤器和一、二次風(fēng)預(yù)熱器。鍋爐具體的設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1　鍋爐設(shè)計參數(shù)

2改變鍋爐密相區(qū)結(jié)構(gòu)及原因

2.1鍋爐運行情況

4臺75t循環(huán)流化床鍋爐自2008年運行以來，由于煤質(zhì)發(fā)生變化，發(fā)現(xiàn)鍋爐很難滿負(fù)荷運行，鍋爐出力在60～63t/h（爐出口溫度在780℃～860℃左右，運行床溫在1030℃～1050℃之間）。

2.2鍋爐出力下降原因分析

針對鍋爐出力下降的現(xiàn)象，電廠對鍋爐做了一些改造，主要是更換不同直徑的中心筒，并且對中心筒插入深度進(jìn)行了調(diào)整，以此來提高分離器的分離效率，但效果都不明顯。

后來對鍋爐燃用煤質(zhì)進(jìn)行了化驗，煤質(zhì)分析具體如表2、3所示。

表2　設(shè)計煤種參數(shù)

表3　現(xiàn)用煤種參數(shù)

（1）煤質(zhì)發(fā)生變化，灰分降低，鍋爐的循環(huán)灰減少，循環(huán)倍率降低，密相區(qū)燃燒產(chǎn)生的熱量流入稀相區(qū)的熱量減少，導(dǎo)致鍋爐帶負(fù)荷能力下降。

（2）煤質(zhì)變化，發(fā)熱量有所增加，揮發(fā)分降低，灰分降低，以相同的一次風(fēng)運行，必然導(dǎo)致密相區(qū)的燃燒份額增加，稀相區(qū)的燃燒份額下降，鍋爐帶負(fù)荷能力有所下降。

3鍋爐改造及效果分析

3.14#鍋爐密相區(qū)改造設(shè)計

為節(jié)約開支，盡量小改動，流化床下部區(qū)域采用較小的截面積，具體尺寸如圖1所示。

圖1　二次風(fēng)口送入位置采用漸擴的錐形擴口

根據(jù)計算，密相區(qū)的流化速度與稀相區(qū)的流化速度大致相等，第二層二次風(fēng)所在平面流化速度微低于稀相區(qū)流化速度。

3.2鍋爐改造后效果分析

3.2.1改造前后4#鍋爐爐出口溫度變化情況

圖2　改造前后4#鍋爐爐出口溫度隨一次風(fēng)率的變化圖

試驗條件：改造前后4#爐大床運行溫度保持在1030～1050℃之間，一二次風(fēng)量相加為92000m3/h。

過調(diào)整一次風(fēng)率來得到改造前后4#爐出口溫度如圖2，根據(jù)圖2以可以知道4#循環(huán)流化床鍋爐在總風(fēng)量不變的情況下，隨著一次風(fēng)率的提高，4#爐爐出口溫度也隨之提高，改造前爐出口溫度隨著一次率的升高而升高。

改造后爐出口溫度高于改造前爐出口溫度，主要是在相等的一二次風(fēng)率及總風(fēng)量的情況下，通過改造流化床下部提高了密相區(qū)的流化速度，使更多的細(xì)顆粒析出床層進(jìn)入稀相區(qū)燃燒，提高了稀相區(qū)的燃燒份額。

改造后4#鍋爐一次風(fēng)率大約在45%～55%之間時，爐出口溫度上升趨勢較快，主要原因是：在一次風(fēng)率較低時，由于流化床下部供入的空氣嚴(yán)重不足（密相區(qū)欠氧燃燒嚴(yán)重）且二次風(fēng)口以下流化速度較低，從床層析出的細(xì)顆粒進(jìn)入稀相區(qū)的份額較小，同時由于二次風(fēng)較大的緣故，整體導(dǎo)致稀相區(qū)燃燒份額較小，爐出口溫度較低，隨著二次風(fēng)率的減小、一次風(fēng)率的增加，密相區(qū)的流化速度增加，床層析出的細(xì)顆粒進(jìn)入稀相區(qū)的份額增加，同時二次風(fēng)的冷卻作用減小，爐出口溫度隨之提高。

一次風(fēng)率大約在55%之后繼續(xù)增加一次風(fēng)，爐出口溫度上升趨勢減緩，因為在一次風(fēng)率在55%之后繼續(xù)增加一次風(fēng)，導(dǎo)致密相區(qū)供入的空氣量繼續(xù)增加，雖然密相區(qū)的流化速度還在提高，但大于2mm以上的煤粒很難被吹入稀相區(qū)燃燒，析出床面進(jìn)入稀相區(qū)的顆粒上升減緩，所以一次風(fēng)率在55%之后繼續(xù)增加一次風(fēng)率，爐出口溫度上升速度減緩。

改造前，由于在相等的一二次風(fēng)率及總風(fēng)量的情況下，密相區(qū)的流化速度較低，同時由于煤質(zhì)揮發(fā)分較少，導(dǎo)致密相區(qū)燃燒份額較多，稀相區(qū)燃燒份額較少，增加一次風(fēng)雖然提高了密相區(qū)流化速度但同等條件下也增加了過剩的空氣，所以整體導(dǎo)致密相區(qū)與稀相區(qū)的熱量分布失去平衡，鍋爐煙氣含氧量增加。鍋爐出力下降，爐出口溫度較低。

圖3　改造前后4#鍋爐出力隨一次風(fēng)率的變化圖

3.2.2改造前后4#鍋爐出力變化情況試驗條件：改造前后4#爐大床運行溫度保持在1030～1050℃之間，一二次風(fēng)量相加為92000m3/h。

通過調(diào)整一次風(fēng)率改來得到造前后4#爐出力情況如圖2，改造前后，4#循環(huán)流化床鍋爐，在相等的一二次風(fēng)率下，出力有了明顯的改善，大約提高了10t/h左右，改造后，在一次風(fēng)量在55%左右時，鍋爐隨著一次風(fēng)率的增加，鍋爐出力增加趨勢減緩。改造后4#鍋爐整體滿足設(shè)計負(fù)荷。

4結(jié)論

通過降低4#鍋爐一次風(fēng)率，增加密相區(qū)的流化速度，可以提高循環(huán)流化床鍋爐的爐出口溫度及鍋爐出力。