鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用案例探討

袁振 趙光年 李海 江修林

摘要：循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行時(shí)，如果入爐煤種與設(shè)計(jì)煤種存在差異，特別是入爐煤種熱值、揮發(fā)份等差異過大時(shí)，易造成飛灰中含碳量高，鍋爐效率低下，帶負(fù)荷不足。通過實(shí)施鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目，可以有效提高爐膛內(nèi)飛灰濃度，提高飛灰傳熱系數(shù)，從而提高鍋爐效率。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;飛灰再循環(huán);含碳量;鍋爐效率

1、 前言

上世紀(jì)五十年代末，中科院最早開始研究循環(huán)流化床技術(shù)，到八十年代國(guó)內(nèi)逐步形成循環(huán)流化床技術(shù)研究的高峰期，如何實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行清潔高效、大幅降低成本成為當(dāng)時(shí)研究的關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)過國(guó)內(nèi)外科研工作者的共同努力，循環(huán)流化床鍋爐終于在八十年代初真正開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，由于循環(huán)流化床鍋爐具有使用燃料范圍廣、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬、燃燒過程中直接脫硫、NOX排放濃度低，灰渣易于綜合利用等特點(diǎn)，因此在國(guó)內(nèi)外得到了迅速推廣。循環(huán)流化床鍋爐相比其他爐型的鍋爐是有很多優(yōu)點(diǎn)，但是循環(huán)流化床鍋爐燃燒機(jī)理復(fù)雜，且循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)不斷朝著大型化和高參數(shù)方向發(fā)展，其復(fù)雜的過程特性、運(yùn)行安全特性和經(jīng)濟(jì)特性均需提高或強(qiáng)化[1]，國(guó)內(nèi)外研究者在此方面也做了大量的研究工作。

根據(jù)理論分析，煤的性質(zhì)直接影響著飛灰含碳量的高低。如果以干燥無灰基揮發(fā)份與發(fā)熱量的比值作為煤質(zhì)的一個(gè)指標(biāo)，即定義煤指數(shù)I為單位熱值中揮發(fā)份的質(zhì)量[2]：I=Vdaf/Qar.net式中：I—煤指數(shù)，g/MJ; Vdaf—煤的揮發(fā)份，g; Qar.net—煤的發(fā)熱量，MJ。根據(jù)以上理論分析，循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于設(shè)計(jì)入爐煤種與實(shí)際入爐煤種總是存在差異，如果入爐煤是低熱值、高灰分燃料時(shí)，那么飛灰中含碳量就會(huì)升高且易造成鍋爐效率有所降低，這是循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳量高的根本原因，除此以外，入爐煤粒徑、燃燒溫度、入爐風(fēng)量等因素也是造成飛灰含碳量高的原因。

循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳量高會(huì)造成燃料使用效率降低，鍋爐效率下降，生產(chǎn)成本升高，飛灰再循環(huán)技術(shù)可以有效延長(zhǎng)灰粒燃燒時(shí)間，提高爐膛內(nèi)部飛灰顆粒濃度，強(qiáng)化對(duì)流和輻射換熱效果，對(duì)于飛灰含碳量高的循環(huán)流化床鍋爐來說是一種有效的解決方案。

2、 改造前現(xiàn)狀分析

山東海化集團(tuán)熱電公司6#循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)負(fù)荷220t/h，根據(jù)鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，改造前鍋爐平均負(fù)荷145t/h，只有設(shè)計(jì)負(fù)荷的66.4%，鍋爐效率相對(duì)比較低。經(jīng)過公司技術(shù)人員分析對(duì)比，結(jié)合6#循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)，由于燃燒目前煤種與設(shè)計(jì)入爐煤種差異較大，導(dǎo)致鍋爐飛灰含碳量高，而且爐膛內(nèi)循環(huán)灰量少，爐膛溫度偏低，造成鍋爐效率低。

3、改造方案確定及實(shí)施

根據(jù)6#循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行現(xiàn)狀和現(xiàn)場(chǎng)布置情況，通過論證可以采用飛灰再循環(huán)技術(shù)來提高6#循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷。該技術(shù)是把鍋爐除塵器分離下來的細(xì)灰有選擇性的再輸送至爐膛內(nèi)部，根據(jù)鍋爐壓差來控制爐膛內(nèi)飛灰的合理濃度，提高爐膛內(nèi)飛灰的傳熱系數(shù)，以達(dá)到提高鍋爐熱效率的目的。

鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能裝置示意圖如下：

具體改造方案：在6#循環(huán)流化床鍋爐安裝兩組輸灰系統(tǒng)。兩組輸灰系統(tǒng)分別從1#、2#、3#布袋除塵器灰斗下部收口處接出DN200管道并分別設(shè)置安裝一個(gè)DN200閥門控制下灰，煤灰經(jīng)1#、2#電動(dòng)變頻供料器，進(jìn)入氣固混合加速室，由壓縮空氣通過DN100無縫鋼管輸送到鍋爐下二次風(fēng)口處進(jìn)入爐膛內(nèi)。

按照確定的改造方案，6#循環(huán)流化床鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能改造項(xiàng)目于2015年8月29日正式開工，2015年9月20日完成機(jī)械完工驗(yàn)收并正式投入運(yùn)行。

4、實(shí)施效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 鍋爐負(fù)荷變化

6#循環(huán)流化床鍋爐飛灰再循環(huán)節(jié)能改造項(xiàng)目建成投運(yùn)后，鍋爐負(fù)荷由145t/h提高到182/h。

4.2項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）分析采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下表所示

（2）計(jì)算公式：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Q=4.19×81×C%÷4.2進(jìn)行計(jì)算[3]（3）收益部分：每1kg灰中3%碳的熱值為：Q=4.19×81×3÷4.2=242.4kCal/kg，則每小時(shí)5t灰可再利用的發(fā)熱量為：5000kg×242.4kCal/kg=1212000kCal。相當(dāng)于節(jié)標(biāo)煤0.17t/h，按6#循環(huán)流化床鍋爐年有效運(yùn)行時(shí)數(shù)5040 小時(shí)計(jì)算，年可節(jié)標(biāo)煤856.8t，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)按850元/噸計(jì)算，可節(jié)約燃煤成本72.8 萬元。（4）運(yùn)行成本，新增羅茨風(fēng)機(jī)及供料器全年耗電量為：（22+0.75）kw×2×5040h=22.9萬kwh

。折合運(yùn)行成本費(fèi)用：0.47 元/kwh×22.9萬kwh=10.8萬元;

（5）新增維護(hù)檢修費(fèi)用按項(xiàng)目投資總額的3%計(jì)2.0 萬元;（6）折舊費(fèi)6.5萬元。

（7）總體經(jīng)濟(jì)效益核算72.8-10.8-2.0-6.5=53.5萬元。通過計(jì)算，6#循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用飛灰復(fù)燃技術(shù)改造后，一年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為53.5萬元。

參考文獻(xiàn)

[1] 李建峰，郝繼紅，呂俊復(fù)，等，中國(guó)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀分析[J].鍋爐技術(shù)，2010，41（2）：33-38.

[2]呂俊復(fù)，張守玉，劉青，張建勝，楊海瑞，岳光溪，等，循環(huán)流化床鍋爐的飛灰含碳量問題[J].動(dòng)力工程，2004，02：171-172.

[3]柴濱林，蔣聯(lián)群，飛灰再循環(huán)燃燒系統(tǒng)在燃用無煙煤循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用.

應(yīng)用能源技術(shù)，2011，08：28-30.

作者簡(jiǎn)介：趙光年（1968-），高級(jí)工程師，工學(xué)學(xué)士，從事裝置技術(shù)改造項(xiàng)目管理工作。