循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析（一）摘要華電淄博熱電有限公司#3、4鍋爐系哈爾濱鍋爐廠制造的HG-465/13.7-L.PM型循環(huán)流化床鍋爐，分別于2003年8月和2003年12月相繼投產(chǎn)運(yùn)行，由于我公司的兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐投運(yùn)早、容量大、經(jīng)驗(yàn)少，自機(jī)組投運(yùn)以來曾多次出現(xiàn)問題，影響了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在這期間我們總結(jié)了大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，采取了諸多保證鍋爐安全運(yùn)行的措施，取得了較理想的效果，但在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面與煤粉爐相比還存在較大差距。本文試圖從循環(huán)流化床鍋爐的幾個(gè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（燃燒效率、飛灰含碳量、煤耗、風(fēng)機(jī)電耗）方面進(jìn)行分析，并依據(jù)我公司現(xiàn)狀，總結(jié)一些提高其經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)行調(diào)整經(jīng)驗(yàn)，以便在實(shí)際運(yùn)行中加以實(shí)施，充分發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)性燃燒效率電耗運(yùn)行調(diào)整 0前言隨著近幾年電力工業(yè)的高速發(fā)展和環(huán)保力度的逐步加大，特別是潔凈發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用，循環(huán)流化床技術(shù)（CFB得到了較快的發(fā)展和普及。提高大型循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和可靠性受到了越來越多的關(guān)注和重視。目前已投運(yùn)的高參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐，經(jīng)過不斷的經(jīng)驗(yàn)交流和總結(jié)，已基本能保證鍋爐的安全運(yùn)行，連續(xù)運(yùn)行天數(shù)可達(dá)百日以上，但在運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面卻不容樂觀，如風(fēng)機(jī)電耗高、飛灰大、煤耗高、非計(jì)劃停爐次數(shù)多、點(diǎn)火耗油量大等，因此分析和研究循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行調(diào)整和優(yōu)化運(yùn)行方式，對(duì)提高循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行可靠性和可利用率有著重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。華電淄博熱電有限公司#3、4鍋爐是哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的465t/h循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐各熱力參數(shù)基本能達(dá)到設(shè)計(jì)值，并能滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，在安全運(yùn)行基礎(chǔ)上，我公司積極研討循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行調(diào)整和優(yōu)化運(yùn)行方式，并進(jìn)行認(rèn)真分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，積極對(duì)設(shè)備加以改造，目前兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有了顯著的提高。本文試圖從鍋爐設(shè)備改造、運(yùn)行調(diào)整等方面進(jìn)行分析，總結(jié)提高循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)性的有效節(jié)能改造措施，為國(guó)內(nèi)大型循環(huán)流化床鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供經(jīng)驗(yàn)參考和借鑒。1465t/h循環(huán)流化床鍋爐概況循環(huán)流化床鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、雙路回料閥和尾部對(duì)流煙道組成：燃燒室（爐膛）蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁和雙面水冷壁，布風(fēng)裝置采用水冷布風(fēng)板，大直徑鐘罩式風(fēng)帽，燃燒室內(nèi)布置屏式二級(jí)過熱器和屏式高溫再熱器；兩個(gè)直徑 8.08米的高溫絕熱旋風(fēng)分離器布置在燃燒室與尾部對(duì)流煙道之間，其回料腿下布置一個(gè) U型自平衡雙路回料閥；尾部對(duì)流煙道內(nèi)布置三級(jí)過熱器、一級(jí)過熱器、低溫再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器。一、二次風(fēng)由各自的風(fēng)機(jī)單獨(dú)供風(fēng)，采用分級(jí)配風(fēng)：一次風(fēng)經(jīng)布風(fēng)板給入；二次風(fēng)于爐膛密相區(qū)以上、下二次風(fēng)箱分 26個(gè)噴口給入；給煤、石灰石系統(tǒng)的密封風(fēng)均取自二次風(fēng)，播煤風(fēng)來自熱一次風(fēng)。循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)采用床上和床下啟動(dòng)燃燒器聯(lián)合點(diǎn)火啟動(dòng)方式：床上油槍共四只，設(shè)計(jì)單支最大出力1500kg/h；床下油槍共四只，設(shè)計(jì)單支最大出力975kg/h，啟動(dòng)燃燒器霧化方式均為蒸汽霧化，配用高能電子點(diǎn)火器，燃用#0輕柴油。鍋爐主要參數(shù)（見表 1）：表1鍋爐主要參數(shù)序號(hào)參數(shù)單位數(shù)值備注過熱蒸汽流量 t/h465過熱蒸汽溫度℃540過熱蒸汽壓力 MPa13.7給水溫度℃244再熱蒸汽壓力 MPa4.06再熱蒸汽溫度℃540再熱蒸汽進(jìn)口溫度℃ 373.8鍋爐效率%90.5設(shè)計(jì)值一、二次熱空氣溫度℃24310排煙溫度℃13811設(shè)計(jì)煤種淄博貧煤2鍋爐運(yùn)行狀況#3、4循環(huán)流化床鍋爐投運(yùn)后，經(jīng)過不斷的經(jīng)驗(yàn)交流和總結(jié)，已基本能保證鍋爐的安全運(yùn)行，連續(xù)運(yùn)行天數(shù)可達(dá)百日以上，但運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面與傳統(tǒng)的煤粉爐相比卻不容樂觀，其主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如風(fēng)機(jī)電耗、飛灰、煤耗、非計(jì)劃停爐次數(shù)、點(diǎn)火耗油量等均不如煤粉爐，提高循環(huán)流化鍋爐的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性迫在眉睫。我公司上下齊努力，從多方面入手，積極探索并總結(jié)提高循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的經(jīng)驗(yàn)，并取得了顯著成效，2005年第三季度的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已明顯好于試運(yùn)初期，其對(duì)比效果見表 2。表2鍋爐運(yùn)行主要指標(biāo)對(duì)比號(hào)指標(biāo)名稱單位 2004年我分司#1爐（410t/h煤粉爐）2005年第三季度#3爐#4爐#3爐#4爐1鍋爐效率%9091.7591.193.293.02過熱蒸汽溫度℃ 537.06537.12538.5538.6538.93過熱蒸?氣壓力MPa13.2812.739.713.611（滑壓）4再熱蒸汽溫度℃ 537.1537.08無538.8538.55排煙溫度℃149.04145.55160.41451406飛灰可燃物 %12.93（有時(shí)能達(dá) 15）13.416.779.619.537供電煤耗kg/kWh3893873753813808風(fēng)機(jī)電耗kKh/t14.1213.974.9412.0711.943提高循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的措施運(yùn)行管理措施在成功保證循環(huán)流化床鍋爐的安全運(yùn)行后，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不高的缺點(diǎn)比較明顯，為提高其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，公司成立了專門的運(yùn)行管理小組，首先在運(yùn)行管理上加大力度，采取的措施主要有以下幾點(diǎn)：3.1.12004年初，針對(duì)#3、4機(jī)組剛投產(chǎn)，機(jī)組非計(jì)劃停爐次數(shù)較多。從操作技術(shù)不成熟、對(duì)循環(huán)流化床機(jī)組燃燒特性不了解等方面，組織技術(shù)管理和運(yùn)行人員，到其他兄弟單位學(xué)習(xí)、搜資，研討優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整方案并在實(shí)際運(yùn)行中加以驗(yàn)證和實(shí)施。成立運(yùn)行攻關(guān)小組并積極組織專業(yè)技術(shù)人員，利用學(xué)習(xí)天、公休天和工作現(xiàn)場(chǎng)，對(duì) #3、4機(jī)組人員進(jìn)行技術(shù)再講課、再培訓(xùn)，將公司和其他兄弟單位運(yùn)行中遇到的異常，根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行分析原因并制定防范措施，及時(shí)將措施編印給運(yùn)行人員并在運(yùn)行中嚴(yán)格執(zhí)行。將循環(huán)流化床鍋爐理論和經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)的部分成果吸收、消化，轉(zhuǎn)化為與我們機(jī)組相適應(yīng)的技術(shù)措施，講解給運(yùn)行人員，使所有運(yùn)行人員深入了解和掌握循環(huán)流化床鍋爐的原理和調(diào)整原則。每季度在公司仿真機(jī)上組織一次反事故演習(xí)，不斷鍛煉運(yùn)行人員處理事故和應(yīng)變的能力。通過以上措施，使運(yùn)行人員理論知識(shí)更加豐富、運(yùn)行調(diào)整能力大大提高、事故處理應(yīng)變能力得到加強(qiáng)，相應(yīng)機(jī)組運(yùn)行水平得到提高。運(yùn)行技術(shù)措施在確保循環(huán)流化床鍋爐能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行前提下，我公司對(duì)機(jī)組主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（如廠用電率、供電煤耗、鍋爐效率等）加強(qiáng)了管理，通過搜集資料、多次研討優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整的方案，制定多項(xiàng)運(yùn)行調(diào)整措施，并在實(shí)際運(yùn)行中加以驗(yàn)證后再次改進(jìn)，總結(jié)一系列針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整的經(jīng)驗(yàn)，提出了四項(xiàng)有效的燃燒措施，使循環(huán)流化床鍋爐的燃燒經(jīng)濟(jì)性得到大幅提高，詳述如下：低床壓燃燒措施床壓的大小是反映爐內(nèi)床料量多少的參數(shù)，也是爐床料量多少的唯一判斷依據(jù)，其數(shù)值又受到負(fù)荷、風(fēng)量、床料粒度、煤質(zhì)、煤種等多因素的影響，因而床壓是循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)中最重要而又復(fù)雜的參數(shù)之一。在鍋爐運(yùn)行中，床壓的測(cè)量值會(huì)隨著鍋爐的負(fù)荷、爐內(nèi)灰的粒徑、煤的質(zhì)量、煤的破碎粒度以及風(fēng)量的調(diào)整而變化。因此爐內(nèi)的床壓控制值不是一成不變的，合適的床壓控制值應(yīng)根據(jù)大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來決定，在不同的鍋爐負(fù)荷下，依據(jù)床壓測(cè)量值和水冷風(fēng)室壓力判斷爐內(nèi)床料量的多少，并參考密相區(qū)三層床壓值對(duì)床料粒度組成作出正確判斷?？刂拼矇涸诤侠矸秶鷥?nèi)運(yùn)行，即能保證鍋爐安全運(yùn)行，又能維持合理且穩(wěn)定的床溫，還能維持較高的爐內(nèi)燃燒效率。床壓過低與過高的不利影響有以下幾點(diǎn)：床壓過低：l爐內(nèi)床料量少，床料在爐內(nèi)的翻滾混合效果減弱，易產(chǎn)生局部流化質(zhì)量下降，影響安全運(yùn)行。l爐膛內(nèi)沒有足夠的床料參與內(nèi)循環(huán)，對(duì)流換熱減弱，容易使鍋爐帶不上額定負(fù)荷。l密相區(qū)燃燒份額減少，稀相區(qū)燃燒份額增大，爐內(nèi)高溫受熱面（二級(jí)過熱器、高溫再熱器）的對(duì)流傳熱增強(qiáng)，易造成受熱管壁面超溫。床壓過高：l爐內(nèi)床料量多，為保證流化的良好性，必須增大一次風(fēng)量，較大的風(fēng)機(jī)壓頭與較大的一次風(fēng)量使一次風(fēng)機(jī)電耗過大。l爐內(nèi)床料粒子濃度大，二次風(fēng)機(jī)壓頭增加，二次風(fēng)機(jī)電耗大。l爐內(nèi)床料粒子濃度大，二次風(fēng)的穿透能力弱，稀相區(qū)煤粒與氧的混合效果差，燃燒效率低。l大量的一次風(fēng)量攜帶灰粒能力大大加強(qiáng)，顆粒大、風(fēng)速高，使?fàn)t內(nèi)受熱面磨損嚴(yán)重。因此，床壓是一多變而復(fù)雜的控制參數(shù)，運(yùn)行中要做到對(duì)床料“質(zhì)”、“量”全面控制，必須符合循環(huán)流化床鍋爐燃燒特性及總結(jié)眾多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來綜合控制理想的運(yùn)行值。我公司在運(yùn)行初期，為保證鍋爐滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行而采用較高的床壓運(yùn)行控制值，結(jié)果造成使用較高的流化風(fēng)量，爐內(nèi)耐火材料和水冷壁管交界處管壁的磨損情況十分嚴(yán)重，被迫停爐次數(shù)較多，后經(jīng)過多次逐漸降低床壓運(yùn)行控制值，并總結(jié)分析每次改變床壓值后的運(yùn)行情況，最終探索出一較合理的運(yùn)行控制值 （6－7kPa），比原控制值（9?11kPa）有了較大幅度的降低，高負(fù)荷時(shí)控制偏低值，低負(fù)荷時(shí)控制偏高值，在該范圍內(nèi)床壓過低、過高的不利影響均得到有效控制。另外，爐內(nèi)的床料是大量具有一定粒經(jīng)分布的顆粒組成，其穩(wěn)定性決定了鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，因此，在運(yùn)行中鍋爐排渣應(yīng)采取連續(xù)或半連續(xù)排渣的運(yùn)行方式，即勤排少排原則，這樣可保持床內(nèi)料層穩(wěn)定，防止有效循環(huán)顆粒的流失，以保證鍋爐的燃燒穩(wěn)定性，同時(shí)鍋爐的燃燒經(jīng)濟(jì)性也得到大幅提高（見表 4）。低氧量燃燒措施在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行初期，對(duì)其燃燒控制經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)氧量的控制大多沿襲傳統(tǒng)煤粉爐的燃燒經(jīng)驗(yàn)及運(yùn)行設(shè)計(jì)說明書，采用了較大的過量空氣系數(shù)，氧量 O2控制值在 4－6%，引起一系列不利影響，如：磨損大、床溫低、飛灰大、風(fēng)機(jī)電耗大等。經(jīng)過認(rèn)真分析及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，打破固定思維，考慮到循環(huán)流化床鍋爐爐膛的密封性好，漏風(fēng)系數(shù)極小，氧量隨煙氣流向逐漸降低，與傳統(tǒng)煤粉爐的氧量隨煙氣流向因漏風(fēng)的增加而變大正好相反，因此降低氧量運(yùn)行是可行且有利的，在經(jīng)過多次運(yùn)行分析對(duì)比，更加證實(shí)其正確性。在采用低氧量燃燒技術(shù)后，風(fēng)量的減少使風(fēng)機(jī)電耗降低；床溫的提高使鍋爐燃燒效率升高、飛灰含碳量降低；風(fēng)速的降低使磨損減弱。因此低氧量燃燒技術(shù)的采用大大提高了鍋爐的燃燒經(jīng)濟(jì)性（見表 4）。高爐膛壓力燃燒措施為充分發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)充分論證考慮后，爐膛壓力的控制先由試運(yùn)初期的0±50P改進(jìn)為微正壓運(yùn)行，提高了其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)爐膛壓力的控制可以更進(jìn)一層，即將爐膛壓力微正壓運(yùn)行改為+100?+200Pa運(yùn)行，或?qū)⑵淇刂屏泓c(diǎn)改為接近三級(jí)過熱器的入口煙道處煙氣壓力，可以最大限度的發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)勢(shì)，又可充分避免其爐膛與尾部煙道的內(nèi)、外漏風(fēng)。提高爐膛壓力運(yùn)行的試驗(yàn)對(duì)比見下表 3：表3燃燒調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)對(duì)照表序號(hào)項(xiàng)目單位調(diào)整前調(diào)整后備注1爐膛壓力Pa-30+150上升2三過入口煙氣壓力Pa-590-420上升3給煤量T/h56.256.3未調(diào)整4蒸發(fā)量T/h460463先下降后上升5低溫再熱器壁溫℃457.9/455.7456.4/453.6下降6一次風(fēng)量Nm3/h192265192156未調(diào)整7總風(fēng)量Nm3/h431536430426未調(diào)整8含氧量%4.1/5.04.1/3.93.4/4.53.5/3.4下降9引風(fēng)機(jī)電流 A95/8291/80下降10引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 rpm312/445294/425下降11床壓Pa6.36.6上升12爐膛出口溫度℃906909上升13分離器出口溫度℃921922上升14一次風(fēng)機(jī)電流 A115/18115/118未變15二次風(fēng)機(jī)電流 A75/6774/66下降16水冷風(fēng)室壓力Pa10.310.5上升17排煙溫度℃145.5145.4微降18三過入口煙溫℃783784微升19省煤器入口煙溫℃412412未變20上床溫℃ 901911上升21中床溫℃ 909916上升22下床溫℃ 915919上升說明： 調(diào)整前，#3爐各參數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行，將引風(fēng)機(jī)負(fù)壓自動(dòng)調(diào)整目標(biāo)值由-30Pa改至+150Pa總共上升180Pa,其他參數(shù)未做任何調(diào)整，穩(wěn)定運(yùn)行 30分鐘后，從參數(shù)對(duì)比表中發(fā)現(xiàn)上升的參數(shù)有：蒸發(fā)量、床壓、床溫、分離器出口溫度、爐膛出口溫度、水冷風(fēng)室壓力；下降的參數(shù)有：低溫再熱器壁溫、含氧量、引風(fēng)機(jī)電流、引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、二次風(fēng)機(jī)電流、排煙溫度、三過入口煙溫。分析：l爐膛壓力上升后，煙氣在離開爐膛時(shí)灰粒子的揚(yáng)析作用加強(qiáng)，一次風(fēng)離開爐內(nèi)密相區(qū)時(shí)的夾帶作用增強(qiáng)，因此爐內(nèi)內(nèi)循環(huán)倍率升高，爐內(nèi)的灰粒子濃度上升，其對(duì)爐內(nèi)水冷壁面的傳熱作用加強(qiáng)，有利于提高爐內(nèi)的熱利用率。同時(shí)，灰粒子在爐內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，其燃盡程度得到提高，燃燒效率上升，飛灰可燃物下降；另外，飛出爐膛的灰粒子減少，也有利于降低飛灰可燃物。l因在爐內(nèi)煤燃燒后的熱量不能及時(shí)帶走，造成爐膛密相區(qū)的床溫上升，煤的燃燒效率上升。同時(shí)，爐內(nèi)密相區(qū)灰粒子之間的碰撞、磨損、爆裂作用因壓力的上升而作用加強(qiáng)，因此灰粒子的燃燒效率上升，鍋爐的底渣含碳量降低，鍋爐效率上升。l爐膛壓力的上升，直接降低引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、引風(fēng)機(jī)的電流下降，其電耗下降；二次風(fēng)的流動(dòng)阻力上升，二次風(fēng)量稍有下降，造成二次風(fēng)機(jī)電流下降，其電耗下降。l煙氣在爐內(nèi)及尾部煙道的流動(dòng)速度降低，對(duì)受熱面的磨損下降。l在尾部煙道內(nèi)，因煙氣流速的降低，其對(duì)流傳熱作用減弱，但同時(shí)因進(jìn)入尾部煙道的煙氣溫度升高，增強(qiáng)了對(duì)流傳熱作用，在二者共同作用下，排煙溫度變化不明顯，因此由排煙溫度引起的排煙熱損失變化不大，而由煙氣量的減少帶來的排煙熱損失降低，因而總的排煙熱損失是降低的。l低溫再熱器的壁面溫度降低，會(huì)引起再熱器的減溫水流量減少，機(jī)組的效率會(huì)上升。l尾部煙道的壓力下降后，可降低其漏風(fēng)量，既降低磨損又降低引風(fēng)機(jī)的電耗，既提高尾部煙道的熱利用率又減少低溫腐蝕的可能性（從省煤器入口處與尾部煤道底部處的氧量偏差約 0.4%分析，其漏風(fēng)量是比較可觀的）。從以上分析可以看出：提高爐膛壓力運(yùn)行后，多數(shù)參數(shù)的變化有利于提高鍋爐的燃燒效率，從降低主要指標(biāo)分析：蒸發(fā)量的上升說明發(fā)電煤耗下降、鍋爐效率上升；引風(fēng)機(jī)電流、二次風(fēng)機(jī)電流的下降說明廠用