循環流化床機組節能減排改造與優化

常　亮,劉　博（山西京玉發電有限責任公司,山西右玉037200）

循環流化床機組節能減排改造與優化

常亮,劉博
（山西京玉發電有限責任公司,山西右玉037200）

作為電廠生產的關鍵設備，循環流化床機組的高效運行對于改善電力企業發展的經濟性和可持續性具有重要的作用。本文首先介紹了不同運行指標對循環硫化床機組運行經濟性的影響，然后具體探討了循環流化床機組節能減排改造與優化措施。

循環流化床；機組；節能減排

自20世紀60年代以來，循環流化床機組鍋爐的研究不斷發展，而國內也早已掌握大型循環流化床機組的制造能力。循環流化床機組具有綜合利用性能高、煤種適應范圍廣、環保、負荷調節范圍大、優良的調峰經濟性等有點，其在火電廠中應用十分廣泛。然而因循環硫化床機組燃燒系統具有一定的特殊性和復雜性，當前投運的機組大量存在能耗過高的問題。因此，加強有關循環硫化床機組節能減排改造與優化的研究，具有重要的理論和現實意義。

1　不同運行指標對循環流化床機組運行經濟性的影響

1.1入爐煤水分的影響

煤炭中水分含量的多少，會在一定程度上影響機組運行的經濟性。水分并非會降低燃燒效率，適量的水分還可加快揮發份析出和焦炭燃燒。但當水分超高時，將會明顯降低床溫，影響燃燒。在煤中水分高于8%時，會增大煤的粘性，容易引發煤系統機械故障機原煤斗可能發生堵煤、棚煤等問題。同時水分會增大機組的排煙熱損失。而水分過低時則容易導致輸煤系統產生大量飛灰，污染周圍環境。在機組運行時4%～7%的水分含量是相對合理的[1]。

1.2煤種的影響

燃燒效率高、煤種適應性好是循環流化床機組的優點，但對單臺機組來說，其自身對煤種的適應性也存在一定的范圍，所以只有當使用煤種與機組設計煤種相匹配時，燃燒效率才能盡可能高。一般而言，煤質相對疏松、揮發份較好的煤種，在機組內部揮發份析出速度會較快，煤粒很容易形成多孔的松散結構，使大量氧分子可進入到煤粒內部，燃燒產物迅速擴散至外部，因而具有較高的燃燒效率和速率。而對于結構相對緊密、揮發份相對較小的矸石煤、無煙煤等煤種，當煤熱解后很難形成松散結構，內部揮發份難以析出，燃燒效率相對較低。

1.3入爐煤粒徑的影響

給煤粒度分布的影響主要表現在兩方面：一是當煤粒徑低于0.1mm，即小于分離器捕捉臨界直徑時，細煤粒大量存在，分離器會難以收集到飛灰，飛灰被煙氣卷走而增大其不完全燃燒損失；二是當煤粒徑過大時，煤粒總表面積會降低，這會增加煤粒燃盡時間，減小煤粒燃燒效率；并且床料層飛出的細顆粒數目會降低，機組難以保持標準的循環灰量，稀相區燃燒份額會減少，由此造成機組出力不足；同時較大煤塊還可能擁擠到布風裝置底部，影響流化水平，進而引發結焦事故[2]。

2　循環硫化床機組節能減排改造與優化措施

2.1改造機組設備，降低廠電用電率

（1）調整爐煤粒徑。對于300MW左右的循環流化床機組，燃煤通常為揮發份比較高的褐煤，機組選用入爐粒徑一般不高于8mm。然而實際運行時因褐煤揮發性較高，若將爐煤粒徑增加至不大于50mm，則不僅能提高爐膛內煤粒的停留時間，且能增加機組密相區大粒徑物料量，保證機組內物料進行充分的內外循環。相關統計數據表明，有效調整爐煤粒徑，可有效減小床料工作量，提高鍋爐燃燒效率，同時每小時可節約1000Kw的電量。

（2）增設凝結水泵運行的變頻器裝置。機組運行時，只有當凝結水泵滿負荷工作才能使其達到最經濟狀態，而當機組負荷在一半時，其調節性能最差。為避免凝結水母管發生超壓問題，實際運行中會將凝結水泵再循環，利用再循環門凝結水的流動使水泵處于滿負荷工作狀態，然而此種方式很容易導致電機發熱嚴重，同時浪費大量電能。由此，可在凝結水泵處增設變頻器，以改善凝結水泵的調節性能，優化凝結水泵運行方式。

2.2調整燃用煤種

（1）當使用質地密實、熱值小、揮發份低的劣質煤時，易產生燃燒困難、床溫較低的問題。機組工作中可對二級反料實施放灰以降低飛灰循環量。使用較小的一次風量，適宜增大二次風量，并增加過剩空氣系數，同時將床溫調整在900～950℃范圍內，由此可改善燃燒效率。

（2）當使用質地疏松、熱之高、揮發份高的優質煤時，可能出現帶負荷較難、床溫較高問題。機組工作中可通過使用煙氣再循環風機來增大飛灰循環流量；合理增大一次風壓，將床溫調整在850～900℃范圍內，并通過降低二次風量的方式來減小過剩空氣系數，提高燃燒效率。

2.3優化機組運行方式

調整并優化機組低負荷狀態下的風機系統。在機組負荷小于200MW時，因供煤燃燒系統中單臺二次風機便可提供充足氧量，所以可逐漸減小停運側運行的二次風機，直到空載后進行停運。在運行單側風機時，需實時監控風煙系統的運行狀況，特別要控制運行風機的過電流問題。當鍋爐空氣預熱器內沉積過多灰塵時，在空氣預熱器前后二次風機會出現較大壓差，由此會增大風機的功耗。實際運行中可調整空氣預熱器入口煙氣溫度，使其高于設定值，并及時清除預熱器內的積塵，由此可降低空氣預熱器前后壓差，減小風機電耗[3]。

2.4控制床溫及床層高度

通常而言，800～1000℃是循環流化床機組運行安全的溫度范圍。在安全床溫范圍內，當床溫增大時，燃燒效率也會稍微增加，但此種效率變化非常微小。實際運行時應依據煤種特性對床溫進行調整。如當燃燒高硫煤時，床溫控制在較低范圍內可確保脫硫溫度達到最佳水平。床層高度對機組的運行穩定性有重要影響。當床層厚度較大時，風機壓頭會增高，同時電耗會增大，運行經濟性會受到影響；而當床層較薄時，床層很容易被吹穿，流化質量會受到影響。工作中可為確保料層差壓正常，應盡量選用機械連續排渣，以促使機組維持在最佳料位工作。

3　結束語

循環流化床機組的節能減排水平將直接關系電廠生產的經濟性和效益，因此，相關技術與研究人員應加強有關循環硫化床機組節能減排優化與改造研究，總結機組節能減排措施及關鍵系統優化方法，以逐步提升循環硫化床機組運行質量。

[1]孟磊.大型循環流化床機組節能優化運行技術研究[D].華北電力大學,2013.

[2]龔仁杰.循環流化床機組一次調頻控制方案優化研究[D].華北電力大學,2014.

[3]劉媛.國產化300MW循環流化床機組鍋爐燃燒系統研究[D].華北電力大學,2012.

常亮（1988-），男，山西忻州人，本科。