300MW級(jí)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整

孫軍琪

【摘 要】 鍋爐運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整，是在安全前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)煤、節(jié)油和節(jié)電的目的。節(jié)能降耗，對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)具有重要的推動(dòng)作用，同時(shí)也是促進(jìn)企業(yè)發(fā)展、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。本文通過對(duì)300MW級(jí)循環(huán)流化床鍋爐各系統(tǒng)的研究，找到最優(yōu)參數(shù)和最佳工況，使其效率最高，能耗最少，達(dá)到節(jié)能降耗目的。希望通過本文能為國內(nèi)大型循環(huán)流化床鍋爐安全運(yùn)行積累經(jīng)驗(yàn)，提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】 循環(huán)流化床鍋爐 ?運(yùn)行 ?調(diào)整

燃燒技術(shù)有著氮氧化物的排放較低、可在燃燒中直接進(jìn)行脫硫、且燃料的適應(yīng)性較廣、效率高及負(fù)荷的調(diào)節(jié)范圍大的特點(diǎn)，成為了目前煤炭燃燒爐型的首選。當(dāng)前，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)水平已經(jīng)發(fā)展到了一定的階段，正向大型化、超臨界、更清潔的方向發(fā)展。了解循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)最新的進(jìn)展?fàn)顩r，預(yù)測其未來發(fā)展的方向，對(duì)于推動(dòng)循環(huán)流化床鍋爐本身的技術(shù)進(jìn)步、進(jìn)一步推廣循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)以解決我國當(dāng)前能源短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展趨勢

1.1 大型化、超臨界方向發(fā)展

國內(nèi)外專家普遍認(rèn)為，循環(huán)流化床鍋爐未來將朝著大型化、超臨界方向方展。這是因?yàn)?，CFB鍋爐由于自身特點(diǎn)而易于大型化：采用了一級(jí)飛灰分離循環(huán)燃燒，系統(tǒng)相對(duì)簡單，便于大型化。不論是國外開發(fā)的方型分離器，或是國內(nèi)開發(fā)的水冷異型分離器和下排氣旋風(fēng)分離器，均能與鍋爐本體形成整體形式，結(jié)構(gòu)緊湊，易于大型化。

1.2 深度脫硫

我國目前已是世界上擁有CFB鍋爐數(shù)量和容量最多的國家，CFB鍋爐脫硫效率的進(jìn)一步提高將對(duì)減少SO2排放總量產(chǎn)生顯著效果。同時(shí)，隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)問題的日益重視，國家對(duì)SO2排放的控制標(biāo)準(zhǔn)已更加嚴(yán)格。循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)在脫硫方面的總體優(yōu)勢正在減弱，因此需要在技術(shù)層面上予以改進(jìn)。

1.3 深度脫硝

目前，CFB鍋爐煙氣中的NOx排放濃度大多能控制在300mg/Nm3以下，低于國家規(guī)定的排放控制標(biāo)準(zhǔn)。但從長遠(yuǎn)看，隨著國家對(duì)NOx排放要求的進(jìn)一步提高，150mg/kg或更低的排放量可能會(huì)成為CFB鍋爐的排放控制水平。因此，未來CFB鍋爐低污染燃燒的另一方向是深度脫硝。

1.4 能源綜合利用

能源綜合利用是循環(huán)流化床鍋爐今后發(fā)展的另一個(gè)重要方向。能源綜合利用包含有三方面內(nèi)容：其一是以CFB鍋爐為平臺(tái)對(duì)一些低級(jí)能源資源綜合優(yōu)化利用。目前在這方面做的比較好;其二是循環(huán)流化床鍋爐與其它能源或原材料加工系統(tǒng)整合從事能源高效利用，這是循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)今后應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展的一個(gè)方向;其三是CFB鍋爐燃燒后產(chǎn)生的灰渣綜合利用。這是CFB鍋爐今后發(fā)展中尚待解決的一個(gè)難點(diǎn)問題。開發(fā)研究適合CFB鍋爐脫硫灰渣的處理方式和利用途徑已成為目前國內(nèi)外關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐未來發(fā)展的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

2 工程概況

陜西煤業(yè)化工集團(tuán)府谷能源開發(fā)有限公司所屬單位陜西新元潔能有限公司目前正在建設(shè)2×300MW煤矸石電廠工程和33萬噸電石工程，建成后資產(chǎn)總額39.23億元，該型號(hào)鍋爐設(shè)計(jì)耗煤量為256.7 t/h（BMCR鍋爐最大工況），設(shè)計(jì)煤種為45%原煤+10%煤泥+45%矸石，燃煤發(fā)熱量為11760 kJ/kg（2800大卡）。

3 降低煤耗方面的優(yōu)化調(diào)整

（1）確定最佳過量空氣系數(shù)，控制煙氣含氧量在合適范圍內(nèi)，以滿足充分燃燒并減少NOx生成，降低排煙熱損失（鍋爐損失中最大項(xiàng)）。通過對(duì)兩臺(tái)2×300MW循環(huán)流化床機(jī)組調(diào)試，確定不同負(fù)荷、不同煤質(zhì)時(shí)的最佳過量空氣系數(shù)，控制排煙中氧含量在2.5～3.5%范圍內(nèi)，提高鍋爐效率。（2）嚴(yán)格控制燃煤粒徑，控制在1.5～9mm范圍內(nèi)，滿足鍋爐負(fù)荷，提高燃燒效率。粒徑過大，煤粒表面易石墨化，造成煤粒不易燃盡，導(dǎo)致床料粒度增大，為保證床料的流化必須增加一次風(fēng)量，造成燃燒區(qū)上移，同時(shí)還會(huì)使煤耗增大;煤粒徑過小，大量細(xì)顆粒來不及燃燒就被流化風(fēng)吹起，在稀相區(qū)燃燒造成稀相區(qū)燃燒份額的增加。合理的粒徑，有效的降低了飛灰可燃物和底渣含碳量，大大提高了循環(huán)流化床鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性。通過對(duì)同類型電廠的調(diào)研，結(jié)合本機(jī)組調(diào)試中粒徑試驗(yàn)，確定在不同負(fù)荷、不同煤種下，最佳的粒徑范圍。（3）合理配比一、二次風(fēng)，提高燃燒效率。在循環(huán)流化床鍋爐中，一次風(fēng)量的調(diào)節(jié)是以使床料能良好的流化及密相區(qū)最合適的燃燒份額來進(jìn)行的。在實(shí)際操作中，一次風(fēng)量控制在總風(fēng)量的40～45%左右，上、下二次風(fēng)量分別控制在30%和20%左右。通過機(jī)組調(diào)試，得出不同負(fù)荷、不同煤質(zhì)下，最佳的一、二次風(fēng)的配比，提高燃燒效率。（4）加強(qiáng)吹灰設(shè)備維護(hù)，及時(shí)吹灰，減少受熱面積灰，防止尾部受熱面再燃燒，降低排煙溫度，提高鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過鍋爐吹灰方式運(yùn)行試驗(yàn)后，總結(jié)出不同負(fù)荷下、不同煤質(zhì)的吹灰間隔時(shí)間及次數(shù)。（5）優(yōu)化鍋爐啟、停過程，減少能量消耗。通過試驗(yàn)：確定爐底加熱蒸汽壓力和溫度，合理使用爐底加熱，縮短啟動(dòng)過程;在安全的前提下，確定不同煤種的著火點(diǎn)，盡量采用較低的投煤溫度;掌握鍋爐蓄熱特性，確定停爐過程中，減負(fù)荷的速率與幅度，盡可能多的利用鍋爐余熱發(fā)電，減少能量損失。（6）盡量不用或減少再熱器噴水減溫。使用再熱器噴水會(huì)造成發(fā)電機(jī)組循環(huán)效率下降，故在運(yùn)行中盡一切努力減少或不采用再熱器噴水，使機(jī)組的循環(huán)熱效率得以提高。通過煙氣擋板開度試驗(yàn)，確定在不同工況下?lián)醢彘_度，減少再熱器噴水量。（7）提高給水溫度，提高機(jī)組的循環(huán)熱效率?？捎行Ы档兔汉?，同時(shí)對(duì)鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)和燃燒控制也大為有益。通過高壓加熱器性能試驗(yàn)，確定高加最佳運(yùn)行工況，努力提高給水溫度，降低煤耗。（8）優(yōu)化鍋爐主汽壓運(yùn)行方式。汽壓按定-滑-定運(yùn)行，提高機(jī)組循環(huán)效率。通過試驗(yàn)，確定不同工況下最佳滑壓運(yùn)行參數(shù)，減少汽輪機(jī)節(jié)流損失，提高機(jī)組效率。（9）優(yōu)化床溫調(diào)整，降低不完全燃燒損失。床溫過低，不利于燃料的燃盡，不完全燃燒損失增大，鍋爐效率下降，同時(shí)爐內(nèi)脫硫效率下降;床溫過高，增加結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)，增加了NOx生成，不利于鍋爐的安全環(huán)保運(yùn)行。通過試驗(yàn)，確定不同工況下最佳床溫，在環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)前提下，減少燃料不完全燃燒損失。

通過鍋爐運(yùn)行調(diào)整優(yōu)化，預(yù)計(jì)可以使機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的供電煤耗下降1.5～3.0g/kw·h，按年利用小時(shí)數(shù)5000小時(shí)計(jì)算，年度最低可節(jié)約標(biāo)煤4500噸，按市場標(biāo)煤600元/噸計(jì)算，節(jié)約燃料成本270萬元。

4 降低油耗方面的優(yōu)化調(diào)整

鍋爐在點(diǎn)火過程中，為達(dá)到安全和節(jié)油的目的，控制合適的流化風(fēng)量，采取“微流化”點(diǎn)火方式，優(yōu)化點(diǎn)火方式，使單次冷態(tài)點(diǎn)火耗油大幅度降低。通過調(diào)研和試驗(yàn)，確定最佳的“微流化”風(fēng)量和料層厚度，優(yōu)化點(diǎn)火方式，節(jié)省燃油費(fèi)用。

循環(huán)流化床鍋爐每次冷態(tài)啟動(dòng)需耗油40噸，每年每臺(tái)鍋爐按3次冷態(tài)啟動(dòng)計(jì)算，兩臺(tái)鍋爐年需耗油240噸。若采用“微流化”技術(shù)，每次鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)耗油降至25噸左右，每年可節(jié)約燃油90噸，按#0輕柴油市場批發(fā)價(jià)格7080元/噸計(jì)算，節(jié)約燃油成本63.72萬元。

5 降低電耗方面的優(yōu)化調(diào)整

5.1 優(yōu)化料層厚度，降低風(fēng)機(jī)電耗

通過CFB鍋爐流化試驗(yàn)，盡量采用較薄的料層厚度，以減少風(fēng)機(jī)電耗。我公司1058t/h（300MW）級(jí)別的循環(huán)流化床鍋爐，料層厚度應(yīng)在950mm～1200mm范圍內(nèi)，結(jié)合空床阻力特性試驗(yàn)、床層厚度與床壓的關(guān)系試驗(yàn)、臨界流化風(fēng)量試驗(yàn)，確定允許的最低可連續(xù)運(yùn)行料層厚度，有效降低風(fēng)機(jī)電耗。

5.2 優(yōu)化風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式

通過試驗(yàn)，確定鍋爐啟、停及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，一、二次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，降低風(fēng)機(jī)電耗。

5.3 優(yōu)化電動(dòng)給水泵運(yùn)行方式

通過電泵性能試驗(yàn)，確定鍋爐啟、停及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)給水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)及汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)方式，以降低電耗。

5.4 優(yōu)化床壓參數(shù)，降低風(fēng)機(jī)電耗

維持相對(duì)穩(wěn)定的床壓是保持燃燒穩(wěn)定，提高燃燒效率的手段之一。在保證鍋爐安全運(yùn)行及負(fù)荷要求前提下，通過試驗(yàn)合理降低床壓，減少風(fēng)機(jī)電耗。

5.5 優(yōu)化冷渣器的運(yùn)行方式

根據(jù)負(fù)荷和床壓，確定冷渣器投運(yùn)次序及臺(tái)數(shù)。

5.6 鍋爐運(yùn)行中減少各類介質(zhì)流通阻力

除調(diào)節(jié)閥門、擋板外，盡可能將汽、水、風(fēng)、煙、油等介質(zhì)流通部分各截門開大，減少節(jié)流損失，降低轉(zhuǎn)機(jī)電耗。

通過鍋爐運(yùn)行調(diào)整優(yōu)化，預(yù)計(jì)廠用電率下降0.3%，按年利用小時(shí)數(shù)5000小時(shí)計(jì)算，年度節(jié)約廠用電900萬kw·h，按上網(wǎng)電價(jià)0.36元/kw·h計(jì)算，每年為公司增加收入324萬元。

6 結(jié)語

研究試驗(yàn)完成后，可使供電煤耗下降約1.5～3.0 g/kw·h，廠用電率下降約0.3%，年節(jié)約燃油90噸，節(jié)能降耗使兩臺(tái)機(jī)組創(chuàng)造的年經(jīng)濟(jì)效益約為657.72萬元。

隨著節(jié)能降耗工作抓得越來越精細(xì)，工作的深度和難度也在逐步加大，因此進(jìn)一步強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)，重視細(xì)節(jié)，顯得尤為重要。煤耗、油耗、廠用電率等指標(biāo)對(duì)企業(yè)的整體效益影響很大，可以通過加大技術(shù)投入、優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整等措施，來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗工作。

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