440 t/h循環流化床鍋爐經濟運行研究

王秀蘭，趙立虎，牛雪峰

(赤峰熱電廠，內蒙古 赤峰 024001)

1 機組概況

赤峰熱電廠1號、2號鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制造的440 t/h循環流化床 (CFB)鍋爐，超高壓一次中間再熱，與135 MW等級汽輪發電機組匹配，可配合汽輪機定壓啟動和運行。分別于2006年12月和2007年6月相繼投產運行。

由于電廠老機組鍋爐是煤粉爐，1號、2號機組投產初期，運行人員缺乏循環流化床鍋爐運行經驗，在燃燒調整方面，總是按照煤粉爐的要求進行調整，曾多次發生運行工況偏差和非計劃停運情況，影響了機組的安全經濟運行，且風機電耗大、飛灰大、煤耗多、非計劃停運次數多，因此提高循環流化床鍋爐運行周期和經濟性迫在眉睫。通過對循環流化床鍋爐的燃燒特性、運行工況偏差的系統試驗分析與論證，采取多項保證鍋爐安全運行、降低鍋爐受熱面磨損、提高機組運行周期和經濟性的可行措施，并取得較好效果。鍋爐主要設計參數見表1，鍋爐設計燃料特性見表2。

表1 鍋爐主要設計參數

表2 鍋爐設計燃料特性

2 加強運行調整提高鍋爐經濟性

在1號、2號鍋爐試運初期，運行人員積極掌握循環流化床特性，研討優化運行調整的方案，結合熱力試驗數據，制定了運行調整措施，針對運行中出現的異常狀況進行多次試驗調整，在實際運行中加以驗證并改進，最后總結循環流化床鍋爐燃燒調整的經驗，得到4項燃燒調整措施，使循環流化床鍋爐的燃燒經濟性得到大幅提高[1]。

2.1 降低床壓運行

在鍋爐運行中，床壓的測量值會隨著鍋爐的負荷、爐內灰的粒徑、煤的質量、煤的破碎粒度及風量而變化。爐內床壓控制值不是一成不變的，應根據大量運行經驗和測試數據來確定，在不同的鍋爐負荷下，依據床壓測量值，參考密相區3層床壓值對床料粒度組成作出正確判斷，控制床壓在合理范圍內運行。

在1號、2號鍋爐投運初期，運行人員流化床鍋爐調整經驗少，為保證鍋爐滿負荷穩定運行，采用了較高的床壓控制值，結果造成流化風量較高，爐內耐火材料和水冷壁管交界處管壁磨損情況嚴重，多次被迫停爐，影響了機組的經濟運行。根據這種情況，經對床壓進行多次測量，運行人員結合測試數據，多次降低床壓運行控制值，并總結每次改變床壓值后的運行情況，最終摸索出運行控制值(8～9 kPa)，比原控制值 (9～11 kPa)降低2 kPa。在鍋爐高負荷時床壓保持在9 kPa左右，低負荷時保持在8 kPa左右，在該范圍內鍋爐床壓過低、過高的不利影響得到有效控制，具體數值如表3所示。

表3 負荷、床壓對照表

2.2 降低一次風量

爐內床料由大量具有一定粒徑分布的顆粒組成，其厚度分布的均勻性決定了鍋爐燃燒的穩定性。1號、2號鍋爐投產初期，分別對1 000 mm、800 mm和600 mm的床料厚度進行臨界流化風量標定試驗，并檢查料床的均勻性。在3種不同的料層厚度下，臨界流化風量都是100 Nm3/h，料床在600 mm已穩定。針對鍋爐受熱面磨損嚴重、非計劃停運次數較多等情況，經研究分析，應適當降低一次風量[2－3]，最終將鍋爐的一次風量從 170 kNm3/h降至140 kNm3/h，不但減輕了物料對鍋爐受熱面的磨損，而且降低了一次風機單耗，使其從5.26 kWh/t降至3.13 kWh/t，風機單耗下降了2.13 kWh/t。

2.3 實施低氧量燃燒

在循環流化床鍋爐運行初期，運行人員對其燃燒控制經驗不足，對氧量的控制大多沿襲傳統煤粉爐的燃燒經驗及運行設計說明書，采用了較大的過量空氣系數，氧量控制值為4% ～6%，引起了一系列不利影響，如磨損大、床溫低、飛灰大、風機電耗大等。通過多次氧量標定試驗，對測定的數據進行分析，最終將氧量確定在1% ～2%，運行可行且有利于鍋爐經濟燃燒。

因此，對循環流化床鍋爐的燃燒調整，應打破固定思維，結合循環流化床鍋爐爐膛密封性好、漏風系數極小、氧量隨煙氣流向逐漸降低等因素，采用低氧量燃燒技術[4]。同時應減少風量使風機電耗降低;提高床溫使鍋爐燃燒效率升高、飛灰含碳量降低;降低風速使磨損減輕。因此采用低氧量燃燒技術可提高鍋爐的燃燒經濟性。

2.4 控制燃煤粒度

飛灰可燃物含量是循環流化床鍋爐主要性能指標之一，電廠試運初期，飛灰含碳量較高，達到5%左右，以至鍋爐熱效率低于設計值。根據飛灰化驗結果，對煤的粒度提出了較高的要求:入爐煤粒度小于10 mm且小于200 μm的不大于25%[5]。調整后可優化煤的粒度，減少了煤粒中過大、過小的成分，使煤在爐內的燃盡程度有了較大提高，有效降低了飛灰可燃物和大渣含碳量，采用上述方式，將飛灰含碳量由投運初期的5%控制到1.3%附近，飛灰可燃物下降3.6%。使1號鍋爐效率比投運初期提高3.2%，2號鍋爐熱效率提高2.8%，大大提高了循環流化床鍋爐的燃燒經濟性。

3 改造設備提高鍋爐經濟性

3.1 降低廠用電率

2010年，為滿足國家對鍋爐煙塵排放的要求，電廠對石灰石脫硫系統進行了增容改造，同時將2臺靜電除塵器改為電袋式除塵器，系統的改造導致空壓機運行臺數增加、耗電率上升。針對廠用電率較高的情況，進行了除塵器布袋區間斷輸灰試驗，經過一段時間的摸索，確定在靜電除塵器電場運行正常的情況下，布袋區每個班次輸灰2 h，能保證灰斗粒位正常，這樣可減少1臺空壓機運行，每年可節電197萬kWh。

3.2 延長鍋爐運行時間

投產初期，由于運行人員對流化床燃燒調整經驗少、風量配比不合理、煤質硬、粒徑大等，導致受熱面磨損嚴重，多次被迫停爐。針對這種情況，電廠組織檢修人員查找爐內磨損部位，組織熱力試驗組通過漏風試驗查找尾部煙道漏風狀況，經檢測漏風率高達11%，比設計值 (4%)高7個百分點[6]。根據對爐內的檢查情況和試驗數據，對受熱面重點磨損部位進行噴涂，對尾部煙道的漏風點進行堵漏治理，使1號、2號鍋爐因磨損引起的被迫停爐次數大大減少，同時鍋爐非計劃停運次數也相應減少，延長了2臺循環流化床鍋爐的連續運行時間。1號鍋爐連續運行254 d，達到了全國同類鍋爐連續運行領先水平。

4 結束語

通過對循環流化床鍋爐的燃燒調整，降低了灰渣含碳量，使循環流化床鍋爐的熱效率明顯提高，風機單耗下降;通過設備改造，將靜電除塵改為電袋除塵，并通過運行調整，減少1臺空壓機運行，每年可節電197萬kWh;通過設備治理，減少了被迫停爐和非計劃停運次數，1號鍋爐連續運行254 d，達到全國同類鍋爐領先水平。

赤峰熱電廠通過采用合理的燃燒調整措施，依據熱力試驗進行鍋爐運行調整及設備的改造治理，準確把握了440 t/h循環流化床鍋爐的運行方式，針對鍋爐運行中出現的問題，從循環流化床鍋爐運行的安全性和經濟性2方面尋求解決方法，努力在保證機組安全運行的前提下，最大限度地提高機組經濟運行水平。

[1]鐘 輝，王曉嚴.135 MW循環流化床鍋爐的運行分析[J].東北電力技術，2005，26(11):31－35.

[2]孫學信.燃煤鍋爐燃燒試驗技術與方法[M].北京:中國電力出版社，2002.

[3]岑可法，周 昊，池作和.大型電站鍋爐安全及優化運行技術[M].北京:中國電力出版社，2003.

[4]劉建平，關曉磊，陳慶武.220 t/h循環流化床鍋爐燃燒調整[J].東北電力技術，2004，25(11):44－46.

[5]黨黎軍.循環流化床鍋爐的啟動調試與安全運行 [M].北京:中國電力出版社，2002.

[6]黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調整[M].北京:中國電力出版社，2007.