循環(huán)流化床鍋爐排煙溫度高原因分析及應(yīng)對措施

楊海葉

（山西西山熱電有限責(zé)任公司，山西 太原 030021）

1 鍋爐設(shè)備及燃料性質(zhì)簡介

該設(shè)備以清華大學(xué)《帶有加速段的水冷方形分離器》為核心技術(shù)，并與我公司多年的CFB 工藝相融合，為新一代的產(chǎn)品。在燃燒體系中，由給煤器將煤炭送至落煤管道，由一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)供給鍋爐所需要的氣體。一次風(fēng)吹出的氣流經(jīng)過一次風(fēng)預(yù)熱器的預(yù)熱后，從左右兩邊的通道導(dǎo)入到高爐的污水冷卻室內(nèi)，再從水冷布風(fēng)盤上的蓋子流入到燃燒室內(nèi)；由二次風(fēng)吹出的氣流經(jīng)過二次風(fēng)預(yù)熱器的預(yù)熱，由布置在爐內(nèi)前、后壁的噴嘴向爐內(nèi)噴射，以進(jìn)行增溫、增強(qiáng)干擾和混勻。在爐中，燃油與流動態(tài)的循環(huán)材料混合，當(dāng)床層的質(zhì)量分?jǐn)?shù)到達(dá)某一數(shù)值時(shí)，大量的材料從爐中向外升起，沿著壁板向下的內(nèi)周向下流動，與受熱面進(jìn)行熱量的交換[1]；大量微粒隨著煙塵排出爐外，經(jīng)過一個正方形的水冷式旋風(fēng)機(jī)，將大部分的原料重新分開，通過回流裝置回到爐內(nèi)進(jìn)行再一次的循環(huán)。而較為清潔的煙氣則經(jīng)轉(zhuǎn)向室，高溫過熱器，低溫過熱器；省煤器、二次風(fēng)、一次風(fēng)預(yù)熱器由后煙囪排放。在循環(huán)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(fēng)的燃燒技術(shù)可以有效地抑制NOx的產(chǎn)生。它具有良好的灰活力，具有很高的綜合利用價(jià)值，因而它更能適合日益嚴(yán)格的國家環(huán)保要求[2]。

給水經(jīng)過水平布置的二組省煤器加熱后進(jìn)入鍋筒。鍋筒內(nèi)的鍋水由集中下降管、分配管進(jìn)入水冷壁下集箱、上升管、爐內(nèi)水冷屏、水冷分離器、上集箱，然后從引出管進(jìn)入鍋筒。鍋筒內(nèi)設(shè)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(nèi)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(jī)[3]。

入爐煤種與設(shè)計(jì)煤種偏差影響煙氣中灰的濃度，實(shí)際生產(chǎn)中，由于受經(jīng)營成本、燃煤來源等多方面的影響，入爐煤很難達(dá)到設(shè)計(jì)煤種及校核煤種的要求。下表1 與表2 分別是設(shè)計(jì)和入爐煤的數(shù)據(jù)，實(shí)際入爐煤的灰分偏高，而熱值、揮發(fā)分遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)及校核煤種，對燃燒造成不利影響。

表1 本單位設(shè)計(jì)及校核煤種

表2 本單位2020 年入爐煤月平均指標(biāo)

2 排煙溫度高的原因分析及對策

我廠3# 爐作為調(diào)峰鍋爐，排煙溫度設(shè)計(jì)值是132 ℃，其負(fù)荷一般在160～220 t/h 范圍變動根據(jù)運(yùn)行日報(bào)表及DCS 數(shù)據(jù)得知，3# 爐排煙溫度在137～153 ℃之間（如圖1）排煙溫度高于設(shè)計(jì)值，排煙溫度每增加10～15 ℃鍋爐效率下降1%，為了提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性對3#爐進(jìn)行原因分析并結(jié)合實(shí)際可以改變的條件進(jìn)行改造優(yōu)化。

圖1 不同負(fù)荷時(shí)對應(yīng)的排煙溫度

2.1 影響因素分析

2.1.1 鍋爐漏風(fēng)的影響

在爐膛出口過量空氣系數(shù)不變的情況下，風(fēng)煙系統(tǒng)漏風(fēng)將使送風(fēng)量下降，空預(yù)器的傳熱系數(shù)下降。此外送風(fēng)量的下降也是的空預(yù)器出口熱風(fēng)溫度升高、傳熱溫壓降低，使空預(yù)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(tǒng)為乙炔吹灰。該系統(tǒng)正常情況下每天持續(xù)吹灰1 h，且需要運(yùn)行人員就地進(jìn)行操作、巡查，效率低。

2.1.3 煤種的影響

入爐煤種與設(shè)計(jì)煤種偏差較大，設(shè)計(jì)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(tǒng)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(tǒng)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(xì)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(yùn)行調(diào)整的影響

燃燒調(diào)整存在問題，一次風(fēng)與二次風(fēng)的配比不良，一次風(fēng)較大，同時(shí)爐膛負(fù)壓較高，爐內(nèi)煙氣流速快。

2.2 對策及實(shí)施

2.2.1 聲波吹灰器改造

聲波除灰是將一定強(qiáng)度、頻率的聲波導(dǎo)入運(yùn)行中的鍋爐尾部受熱面，通過聲能量的作用，使這些區(qū)域中的空氣分子與粉塵顆粒產(chǎn)生振蕩，由于聲波振蕩的反復(fù)作用，破壞了粉塵粒子與熱交換面以及粒子之間的結(jié)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(tài)，被煙氣流帶走。進(jìn)而改善過熱器換熱效果。

該吹灰系統(tǒng)共9 臺吹灰器，排列順序?yàn)橛筛哌^依次向下排列。1#設(shè)備在高過右側(cè)，2#設(shè)備在高過左側(cè)，3#設(shè)備在一級低過后墻，4# 設(shè)備在二級低過后墻，5#設(shè)備在一級省煤器左側(cè)，6#設(shè)備在二級省煤器后墻，7#設(shè)備在一級一次空預(yù)器后墻，8#設(shè)備在二次空預(yù)器左側(cè)，9#設(shè)備在二級一次空預(yù)器后墻。吹灰器單臺設(shè)備運(yùn)行時(shí)間為3 min，間隔2 min，周期75 min，連續(xù)進(jìn)行。大大提高了吹灰效率。

2.2.2 運(yùn)行調(diào)整優(yōu)化

1）一、二次風(fēng)量的配比要達(dá)到60∶40 左右，一、二次風(fēng)空與器進(jìn)口風(fēng)量分別為：140 500、93 700 m3；風(fēng)溫分別為211 ℃、182 ℃。

2）二次風(fēng)的調(diào)整：在升降負(fù)荷過程中，二次風(fēng)要隨著一次風(fēng)根據(jù)氧量及時(shí)調(diào)整（粗調(diào)），穩(wěn)定工況后，小幅度調(diào)整二次進(jìn)風(fēng)量，使?fàn)t膛中上部、爐膛出口溫度接近設(shè)計(jì)值，二次風(fēng)機(jī)在190 t/h 負(fù)荷以上要求滿出力。

3）返料風(fēng)的調(diào)整：目前返料風(fēng)壓、風(fēng)量都偏大，說明書給定值為581 m3/h，運(yùn)行時(shí)根據(jù)不同負(fù)荷將風(fēng)壓通過返料風(fēng)至一次風(fēng)調(diào)門調(diào)整到15～16 kPa，左右返料風(fēng)量均為320～480 m3/h，調(diào)整時(shí)要同時(shí)兼顧風(fēng)量、風(fēng)壓、流化風(fēng)機(jī)電流均在范圍之內(nèi)。每一工況下要到就地勤觀察返料情況，保證燃燒、流化穩(wěn)定。

4）床溫850～950 ℃之間，高負(fù)荷對應(yīng)高床溫。

5）要求水冷風(fēng)室參數(shù)范圍：（30～40 MW）75%～80%負(fù)荷為8.5～8.6 kPa，一次風(fēng)機(jī)電流95～100 A，50 MW負(fù)荷為8.9～9.1 kPa，一次風(fēng)機(jī)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(yōu)化改造

1）旋風(fēng)分離器四周為直段澆注結(jié)構(gòu)，標(biāo)高從25 600～35 400 mm，把原有四周直段結(jié)構(gòu)改為圓形結(jié)構(gòu)。

2）旋風(fēng)筒四面尖角處均需先預(yù)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(qū)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(xiàn)凹凸面為好。

2.2.4 鍋爐漏風(fēng)處理

在每次檢修過程中認(rèn)真檢查尾部煙道、分離器、空預(yù)器漏風(fēng)情況，并對漏風(fēng)處進(jìn)行檢查處理，保證嚴(yán)密不漏風(fēng)。

3 結(jié)論

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

圖2 實(shí)施辦法前后排煙溫度對比