75噸流化床鍋爐優(yōu)化燃燒調(diào)整的探索與研究

1、75噸流化床鍋爐優(yōu)化燃燒調(diào)整的探索與研究前言 75噸循環(huán)流化床鍋爐是浙江區(qū)域的鍋爐產(chǎn)品，于2003年生產(chǎn)，原來設(shè)計原則是燃用燃料為生物質(zhì)、沼氣、煙煤混合燃燒，主燃料是煙煤。然而，由于實際生產(chǎn)情況的發(fā)展和變化，目前燃用的原料發(fā)生了改變，生物質(zhì)燃料的投用已部分退出，加上當(dāng)時國內(nèi)的循環(huán)流化床生產(chǎn)技術(shù)的保守性和成熟度的制約，爐膛內(nèi)水冷壁的防磨設(shè)計理念過于強化，致使投產(chǎn)后出力很難達(dá)到設(shè)計要求。為此，根據(jù)對以往的運行參數(shù)和實際運行中的調(diào)整探索，針對各種工況下的出力進行研究和試驗，最終給出比較切合實際并盡量滿足生產(chǎn)要求的結(jié)論。一、 鍋爐概況鍋爐結(jié)構(gòu)概況如上圖所示，設(shè)計有一個主床，主床的前后設(shè)有副床，爐主床呈

2、左右向長方形布置，尺寸為62. 5米。爐膛長寬為66米，床底標(biāo)高4米，播煤口位于左右兩側(cè)的標(biāo)高6.5米處。副床尺寸為61.8米。副床上方布置有穿墻水冷壁管，離副床表面0.5米。入爐的助燃二次風(fēng)有三個位置進入爐膛，大部分二次風(fēng)從副床輸入；一部分從爐膛四角（規(guī)格為100管徑）注入，每角有兩個，標(biāo)高9米，風(fēng)口微向下；還有少部分作為沼氣的助燃風(fēng)從沼氣口注入。播煤口、沼氣噴嘴布置于兩側(cè)爐墻豎直對稱中心線部位，播煤口位置標(biāo)高6.5米，以一次風(fēng)為播煤風(fēng)。沼氣口在播煤口上方，標(biāo)高為10米。沼氣噴嘴以二次作為周界風(fēng)助燃。爐膛內(nèi)四面水冷壁的受熱面上，從下到上均敷滿耐火防磨澆注料，左右后三面從爐床上到爐膛出口，前墻

3、敷設(shè)到頂部的斜頂棚。爐膛出口處先后依次懸掛布置有高溫過熱器和低溫過熱器管，呈逆流布置。低溫過熱器下方為重力分離的接灰斗，尾部煙道上部為不多個矩陣布置的小號旋流分離器。后面依次布置有高、中、低溫省煤器。最下部為空氣預(yù)熱器。正常運行情況下，爐膛中部呈微負(fù)壓、爐膛出口呈微正壓狀態(tài)下運行。如上圖所示。二、 鍋爐現(xiàn)狀目前，本臺鍋爐的主要問題是：高負(fù)荷工況下蒸發(fā)量不足，爐膛內(nèi)在高熱負(fù)荷狀態(tài)下，床溫、中部溫度容易超出1000，存在結(jié)焦的隱患很突出。最小負(fù)荷只能達(dá)到40噸，不能減得更低，容易形成高耗能運行。1. 出力不足問題：該鍋爐設(shè)計額定出力是75噸/小時。沼氣量保證在4500至5000m3/h，要保證汽包

4、壓力在3.4mpa左右的情況下，實際出力最大出力只能達(dá)到71噸/小時，而沼氣不足或純投煤燃燒的情況下，壓力只能保持在2.0mpa，出力只能保證在60噸左右。在這些工況下，鍋爐床溫和中部爐膛溫度已達(dá)到980以上，已沒有增加熱負(fù)荷的空間，否則將容易超溫達(dá)1000以上。2. 最低負(fù)荷問題：在沼氣量一定的情況下，鍋爐負(fù)荷只能減到40噸左右，此時的床溫已降到800左右，一、二次風(fēng)量仍遠(yuǎn)沒有達(dá)到最小臨界風(fēng)量。時常造成壓力過高，對空排汽現(xiàn)象，造成燃煤、蒸汽和電耗等三種能耗三重浪費。三、 原因分析1. 人員技術(shù)認(rèn)識因素，由于運行人員專業(yè)水平參差不齊，習(xí)慣性控制理念等因素的作用，不敢突破以往安全運行已成型的習(xí)慣

5、安全經(jīng)驗，不敢突破當(dāng)前已經(jīng)牢固的安全運行底線，在燃燒調(diào)整技術(shù)方面不敢嘗試新的突破，在各種運行工況下，一直保持原來的運行水平，不能向新的、更經(jīng)濟的運行調(diào)整工況推進。特別是低負(fù)荷工況下運行，沒有有效地應(yīng)用臨界流化風(fēng)量作為調(diào)整基準(zhǔn)進行各參數(shù)靠近最小工況運行，造成電耗、燃煤、蒸汽等能耗的浪費。在高負(fù)荷工況下，沒有充分應(yīng)用循環(huán)流化床燃燒的機理和理論，合理配風(fēng)，強化燃燒，造成鍋爐出力不經(jīng)濟，不能充分發(fā)揮本臺鍋爐的最佳燃燒狀態(tài)。2. 臨界風(fēng)量試驗： 2013年8月停機檢修后，開機流化試驗結(jié)果及9、10月中途停爐的熱態(tài)啟動有關(guān)數(shù)據(jù)，可以得到冷熱態(tài)下、床料厚度、床壓、風(fēng)壓數(shù)據(jù)如下（注：該鍋爐的床層壓差取值不正確

6、，床層壓差不可能大于風(fēng)室壓力，需要修改）75噸爐臨界流化風(fēng)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表日期2013年8月28日9月14日10月4日工況冷態(tài)試驗冷態(tài)點火熱態(tài)停爐熱態(tài)點火熱態(tài)停爐熱態(tài)點火床料厚度(mm）300300500500500500風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)（n）118011801165118011651023負(fù)壓（pa)-45-45-45-45-45-45臨界流化風(fēng)壓（kpa)一次風(fēng)機出口處6.54.77.64.57.64.5料層壓差(kpa)10.79.710.810.510.510.5點火床上溫度450750290750400點火進煤量t/h888點火升溫結(jié)果升溫正常升溫正常升溫正常由上述數(shù)據(jù)表明，冷態(tài)流化試驗臨界流化

7、風(fēng)壓比溫態(tài)高1.5kpa，而熱態(tài)的正常流化風(fēng)量將更低于冷態(tài)和溫態(tài)。因此，正常運行工況下，在低負(fù)荷時，最低流化風(fēng)壓將可以溫態(tài)臨界流化風(fēng)壓為基準(zhǔn)，以6,5kpa的一次風(fēng)機出口風(fēng)壓作為最低臨界流化風(fēng)壓，作為勢態(tài)下的運行調(diào)整依照參數(shù)。用此最小流化風(fēng)量為依照，調(diào)整燃燒工況，并保持床溫在700以上，以維持鍋爐低負(fù)荷下運行。以此風(fēng)量配比維護燃燒，可以保證燃燒達(dá)到最佳最經(jīng)濟的燃燒工況。在此工況下，副床低溫結(jié)焦不會形成，根據(jù)低溫結(jié)焦機理和本鍋爐結(jié)構(gòu)特點，在低負(fù)荷狀態(tài)下，減少下煤量和一、二次風(fēng)風(fēng)量后，因為保留在副床上的細(xì)床料為原來的細(xì)床料，其燃燒燃盡度已基本完全，殘留的水份和揮發(fā)份已很低，而且中間溫度只有500至

8、700，不至于造成低溫結(jié)焦的。而在減負(fù)荷過程中揚起的細(xì)床料，雖然燃盡度、水分、揮發(fā)份等成分仍有一定程度的存在，但因為堆積厚度和返回量較少，不至于產(chǎn)生低溫結(jié)焦。在停爐后表面可能存在較溥的一層可能形成溥層的結(jié)片，但不會影響床料的后期重新流化和復(fù)燃。根據(jù)近期幾個月低負(fù)荷工況下的運行情況統(tǒng)計結(jié)果分析可知，根據(jù)實時負(fù)荷情況，合理降低風(fēng)量，可以節(jié)約三大風(fēng)機用電100至180kw每小時，取最低值，按節(jié)約100kw每小時，工業(yè)用電每度電0.6元計算，每小時可以節(jié)約用電費用60元。而全年下來，在低負(fù)荷工況下運行的時間是可寬的。僅在9月份，有一天的大部分時間里，鍋爐負(fù)荷幾乎是全是低負(fù)荷45t/h以下運行。因此，運

9、用好低負(fù)荷工況調(diào)整，對節(jié)約成本的效果是明顯的。3. 燃燒配風(fēng)要求，循環(huán)流化床鍋爐的燃燒，主要靠合理的配風(fēng)，一次風(fēng)主要作用是保證床料的正常流化以及擁有足夠的上楊速度和高度，而過多一次風(fēng)量，勢必造成氣量過剩，增加風(fēng)機電耗和燃燒的過剩氧量。在保證正常流化的前提下，爐膛內(nèi)燃料燃盡的決定條件是助燃風(fēng)，即二次風(fēng)量。如何配比好風(fēng)量，控制最佳氧量，是保證燃煤完全燃燒的關(guān)鍵調(diào)整和運行指標(biāo)。根據(jù)本鍋爐本身特點及實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析，最佳燃燒氣量可以控制在6.5%至9%范圍內(nèi)。循環(huán)流化床鍋爐的最佳燃燒氣量可以控制在3%左右，在這氧量下運行，不但可以將風(fēng)機的電耗控制在最經(jīng)濟工況，還可以保證環(huán)保排放指標(biāo)的生成達(dá)到最低狀

10、態(tài)。保證合理的氧量前提下，合理配比二次風(fēng)量，才能保證鍋爐出力達(dá)到最佳狀態(tài)。然而，本鍋爐的爐膛尺寸和結(jié)構(gòu)，以及燃用的介質(zhì)的特殊性，欲調(diào)整氧量達(dá)到3%，在當(dāng)前情況下幾乎不可能。要保證鍋爐蒸發(fā)量達(dá)到較高的出力，必須保證爐膛內(nèi)充足的熱量，而爐膛內(nèi)的熱量主要是靠煤和沼氣產(chǎn)生。在保證該兩種燃料需要的燃燒氧量，提供合理的助燃風(fēng)是關(guān)鍵。而該鍋爐的助燃風(fēng)可以通過二次或一次風(fēng)的調(diào)整來保證。通過反復(fù)調(diào)整試驗，采用高二次運行和高一次運行，對比結(jié)果是，高一次運行的電耗明顯低高二次風(fēng)運行，采用高一次風(fēng)運行，每小時產(chǎn)生的用電量相差50kw左右，折合電費30元。因此，在合理的配風(fēng)后，運行結(jié)果的成本差距是很可寬的。相關(guān)試驗參數(shù)和圖表如下：4. 風(fēng)機出力問題：二次風(fēng)機出力達(dá)到87%以上時，產(chǎn)生共振現(xiàn)象很明顯，引起出力波動，電流波動，隨著環(huán)境溫度的升高，電機溫度也隨即增高而引起變頻系統(tǒng)突發(fā)性跳閘。一次風(fēng)機同樣存在類似的現(xiàn)象。目前，配備的一、二次風(fēng)機出力基本滿足風(fēng)量的輸出要求，還有一定的輸出空間。但兩者均要有環(huán)境溫度不高的條件來保證。在夏季，由于環(huán)境溫度較高，電機溫度容易超過，容易造成風(fēng)機跳閘，也嚴(yán)重影響設(shè)備的安全，軸承是不能在超過85的工況下運行的。5. 鍋爐結(jié)構(gòu)問題：如前面的鍋爐