電廠循環流化床鍋爐的現狀及節能技術

孟憲川

濰坊中電萬濰熱電有限公司 山東 濰坊 261041

1 循環流化床鍋爐概述

氣流調節原理是在一次氣流流態化的條件下,對二次氣流進行相應的調節。由于一次風量的大小直接關系到流化質量,循環流化床鍋爐在所有冷態試驗和不同材料層(差層)厚度下投入運行前,空氣流量曲線的臨界流態化是以空氣自適應方式運行的,如果空氣流量低于該值,則有可能使染料流態化,焦化時間更長。二次風流量調節主要根據煙氣含氧量進行,一般在過熱器后進行,一般限制在3-5%左右。如果太小,會導致不完全燃燒,增加化學和機械不完全燃燒的損失。當運行總風量不足時,應逐步增加汽包風量以滿足燃燒要求,并不斷調整一、二次風量,使鍋爐達到最佳經濟效益。這些參數是保證循環流化床鍋爐安全穩定運行的關鍵。根據待燒煤質和使用負荷,嚴格監測煤層壓差、溫度、爐膛壓差和回風溫度。

2 循環流化床鍋爐的應用現狀與必要性

循環流化床鍋爐是一種比較成熟的工業技術,已經開始應用于潔凈煤技術。近年來,煤具有適應性廣、燃燒效率高、爐內脫硫脫硫等特點,在潔凈煤發電中發揮了重要作用。流化床鍋爐具有良好的燃燒穩定性和燃料適應性,但不能保證各種煤種的經濟有效利用。由于近年來燃煤發電的現狀,許多燃煤電廠不得不燃燒各種燃煤材料,特別是劣質煤。這導致熱效率下降,煤炭消耗增加。由于不同煤種的特性差異很大,國內操作人員缺乏實踐經驗,對循環流化床鍋爐發電技術缺乏掌握。循環流化床鍋爐的應用現狀決定了其與燃料發電相結合的節能要求的現狀。有許多方法可以提高鍋爐的效率,例如改變燃料的比例。

3 研究對象問題分析

某廠鍋爐為中溫中壓循環流化床鍋爐,型號為YG-3.82/450-M6全鋼化結構,半露天布置,支架固定,燃燒方式為循環流化床燃燒,分離器采用絕熱旋風氣固分離器。燃燒系統由煙罩配風裝置、旋風分離器和U型回流閥組成。鍋爐采用SNCR脫硝工藝,以尿素為還原劑;采用協同除塵工藝;石灰石-石膏爐后濕法脫硫。目前鍋爐實際燃燒的煤種不符合設計要求,是燃料市場波動造成的。主要燃料為褐煤、煙煤。這些燃料的特點是爐內揮發分含量較高,可達30%～45%,灰分含量較低,為10%～20%。而且由于機組運行時間長,設備老化,罩殼磨損加劇,中心開始變形,這些都對循環流化床鍋爐的穩定運行產生不利影響,很難實現節能環保。

4 節能降耗技術

節能降耗措施主要集中在正常運行的水滴上,本文對一些大型工程改造項目(如風機高壓變頻器安裝)不作論述。在運行過程中,加強對運行值的評價,特別強調主要運行參數不應偏離設計值太大。在進行評估之前,對部件和設備有一些基本要求。

4.1 充分利用回收鍋爐余熱 鍋爐的節能降耗效果可以充分體現在燃燒率上。實際上,煤是鍋爐的主要燃料。煤的燃燒速度直接影響到節能減排,但各種技術的應用直接影響著煤的燃燒速度。在此基礎上,可以在鍋爐燃燒過程中利用鍋爐余熱回收,提高鍋爐的運行效率。在實踐中,鍋爐產生大量的高壓蒸汽,其熱量可以通過回收利用。因此,在實際應用中,需要有一套智能化的溫度采集系統來控制鍋爐閥門的排空和余熱的泄漏,使其能夠被回收。另外,在鍋爐末端煙道增加鍋爐受熱面,充分利用鍋爐煙氣溫度,有效利用鍋爐余熱。

4.2 合理安排啟動時間 減少油罐車的調車次數,合理安排外床就位時間。超過700℃的保修讀數可快速運行。外床調試前,應適當增加供煤量,爐渣調節器開度不宜過大,約15%,以保證床溫穩定。機組啟動的關鍵是汽機的協調,要降低啟動能耗,縮短啟動時間,關鍵在于汽缸加熱和汽機負荷的合理安排。鍋爐點火后,及時關閉軸和真空向汽輪機供氣,啟動高低壓旁路開始取水,保證爐前和汽輪機前汽溫同步升高。當鍋爐蒸汽參數滿足偏差條件時,機組可能發生偏差。防止因溫度不符合運行條件而導致鍋爐連續燃燒時,機器前溫度升高。

4.3 采用混合燃料提高燃燒效率 燃料對循環流化床鍋爐的運行至關重要,目前使用的大多數燃料是煤等不可再生資源,與新能源相比,成本效益相對較低,同時燃燒時產生大量有害物質。因此,部分生物能源可以作為助劑與煤混合形成燃料混合物,提高燃料燃燒效率。最常見的生物能源是秸稈,秸稈很難直接加工和燃燒,不僅浪費了大量的生物能源,而且造成了嚴重的大氣污染。秸稈發酵生物處理可產生烷烴等易燃氣體,燃燒不產生有害氣體,實現了綠色發展。但秸稈處理較重,一般秸稈和煤直接混燒。通過混合這兩種燃料,燃料之間有足夠的空隙,這樣就有足夠的氧氣供應燃燒,燃燒更加徹底。

5 循環流化床鍋爐節能環保具體改造方案

5.1 改造布風裝置 建立穩定的物料循環系統對循環流化床鍋爐的優化運行具有重要意義,而罩的使用尤為重要。為保證空氣在整個爐段的均勻分布,這是鍋爐設計必須考慮的內容,這是保證物料流化均勻的基礎,可以避免流化死區的出現,從而防止氣室漏渣現象,使流化更加均勻,避免結焦現象。鍋爐原有的煙罩為鐘罩式,與直通式芯管相結合。在實際使用中,在機罩上開6個孔,與機罩和芯管焊接連接。雖然要進行對沖安裝,但由于是水平孔的分布,預計床層連接以后,會落入過多的芯管和套管間隙中的灰燼,促使殼體孔外的風量發生變化,對沖效果降低,反復對相鄰吸氣器沖洗,使蓋磨損,床料漏入風室,影響鍋爐安全運行。

針對上述罩在實際應用中存在的問題,采取了以下改造措施:對配風裝置的芯管和罩結構進行了綜合優化。采用新型風帽,風帽出風口下傾20°,這是與原風帽差別最大的地方,風帽出風口加厚,可以減少相鄰風帽之間的干擾,避免床料的移動,風帽的鑄造過程,升級原材料,提高效率耐磨,延長使用壽命。與周圍出風口的芯管配合,不再采用直通式,上端板與罩體焊接固定,可避免罩體脫落。

5.2 改造旋風分離器 分離器原中心筒由兩個簡化體組成,由12個扇形長板組裝連接。下缸為全圓形設計,厚度5mm。鑒于中央簡支板周圍溫度較高,中央簡支扇形長板上部的接縫處會逐漸演變為裂縫。此外,扇形長板之間的不均勻膨脹現象會加劇變形,裂縫會變寬,甚至達到100～200mm。中間簡單采用張拉懸掛法,固定筒體與分離器外護板焊接。當中心梁受熱膨脹,發生預冷收縮時,會阻礙中心筒的膨脹和張拉焊接,使中心梁上部變形嚴重,產生巨大間隙。煙氣短路時,中心筒會出現裂紋,影響分離器的分離效果,飛灰標準量不能分離。針對以上問題,首先改變中心筒位置和變徑結構,然后改用整體鑄造筒體,可以提高機械強度,筒體厚度將增加到17mm,同時增加分離器進口耐磨層厚度,通過減少進口面積,增加進口煙氣流速,提高分離效率,改造后分離器進口煙氣流速提高到25m/s,流速提高到20m/s,安裝改為自由懸掛式,16個支架焊接在環形槽鋼上,中心筒通過上部大橫桿放置在16個支架上。這種安裝方法可以使支架滑動,可以自由配合。在筒體上端加環板密封澆注料底部,最后焊接環板,盡量減少煙氣短路。

6 改造成效

通過對中心筒插入深度和結構的優化,使旋風分離器的運行效率大大提高。分離器入口煙氣上升迅速,爐內循環灰量增加,爐內傳熱效率提高,床溫可控性大大提高,NOx原始排放濃度降低。配風裝置改造后,配風板阻力與設計值一致,均勻性提高,風機能耗降低。具體參數變量如下:

(1)一次風量降低了25%,床溫平均下降了20°C;

(2)飛灰中位粒徑由38.52um降低至15.2um。

(3)風機電耗下降1 5%左右,鍋爐效率較改造前提高了2.10%。

(4)控制了氮氧化物生成濃度,滿負荷工況低于100mg/Nm3,大幅度降低了SNCR損耗量,排放濃度也降低至45mg/Nm3以內。

結語

通過改造,不僅可以節約能源,降低設備的損耗和維護成本,還可以改善整個鍋爐系統的運行狀況,減少鍋爐本體的磨損和操作人員的勞動強度。提高鍋爐運行可靠性和運行小時數,進一步提高經濟效益。高壓變頻裝置由于其節能,特別是在低負荷下,使電機平穩啟動,延長電機壽命,使風機完全打開,并減少振動和管道磨損。良好的節能效果將越來越多地應用于各種風機應用裝置中,具有很好的實用價值和推廣價值。