頁26頁1緒論1.1循環(huán)流化床簡介循環(huán)流化床鍋爐（Circulatingfluidizedbedboiler）是一種新型的燃用固體燃料（如煤、石油焦等）的鍋爐，其采用的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一種新型高效清潔燃燒技術(shù)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，循環(huán)硫化床鍋爐已向大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展。循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)主要由爐膛、出口旋風(fēng)分離器、返料裝置、尾部對流受熱面以及輔助設(shè)備等組成。其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)由燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)所組成，燃燒系統(tǒng)的風(fēng)系統(tǒng)相比煤粉鍋爐有一些差異。循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)系統(tǒng)主要是由燃燒用風(fēng)和輸送用風(fēng)兩部分組成。燃燒用風(fēng)包括一次風(fēng)、二次風(fēng)、播煤風(fēng)，輸送用風(fēng)包括回料用高壓風(fēng)、石灰石輸送風(fēng)和冷卻風(fēng)等。圖1.1 循環(huán)流床鍋爐結(jié)構(gòu)圖其工作原理是將粒徑10mm以下的煤炭或其他燃料通過給料機送入爐膛，爐膛內(nèi)布風(fēng)板上存在大量床料(底渣或石灰石)，在布風(fēng)板下部配風(fēng)，使床料和燃料呈現(xiàn)1.2研究背景與意義1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀盡管循環(huán)流化床鍋爐具有眾多的優(yōu)勢，并且發(fā)展迅速，但是應(yīng)該清醒認(rèn)識到，循環(huán)流化床技術(shù)在世界上仍是在發(fā)展中的一種新的潔凈煤燃燒技術(shù)，實際應(yīng)用的時間還相對較短，存在自身優(yōu)勢未得到充分發(fā)揮，運行時問題較多、新問題不斷出現(xiàn)等情況。對我國來說，目前正處于向大型化發(fā)展的初期，加之我發(fā)展循環(huán)流化床鍋爐的目的——在循環(huán)流化床鍋爐的燃料使用上優(yōu)先考慮劣質(zhì)煤的思路，經(jīng)常會攙和石油焦、頁巖、煤矸石等其它燃料進(jìn)行混燒，這給鍋爐的設(shè)計和安全運行帶來了很大挑戰(zhàn)。所以，鍋爐本體、輔機與配套系統(tǒng)，都存在著較普遍的問題。分析和解決這些問題是循環(huán)流化床鍋爐研究、設(shè)計、使用單位的緊急任務(wù)，也是從事鍋爐相關(guān)工作人員的使命。在燃煤發(fā)電廠中，通過煤炭的燃燒產(chǎn)生熱量，將水加熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動汽輪機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能，然后輸送給廣大用戶。在這個過程中，煤炭燃燒釋放熱量并產(chǎn)生蒸汽是在電廠鍋爐中實現(xiàn)。電廠鍋爐是電廠的關(guān)鍵設(shè)備，其特點是容量大、參數(shù)（壓力、溫度）高而區(qū)別于一般的工業(yè)鍋爐。主要分為兩類：煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐，這兩類鍋爐是目前電廠所用的主要類型。截至2020年底，我國在用電廠鍋爐1.37萬臺，數(shù)量占全國鍋爐總數(shù)的1.56%。由于單臺容量大，燃煤總量巨大，占全國燃煤鍋爐70%[15,18]。在部分電廠使用的CFBB鍋爐中，特別是大型石油化工企業(yè)的自備熱電廠中，很多采用石油焦作為燃料。石油焦是延遲焦化裝置的原料油在高溫下裂解生產(chǎn)輕質(zhì)油品時的副產(chǎn)物，組分是碳?xì)浠衔?，含?.5－8%，含碳90－97%，另外還含有氮、氯、硫及重金屬化合物。石油焦呈多孔性，帶有金屬光澤，是由微小石墨結(jié)晶形成粒狀、柱狀或針狀構(gòu)成的炭體物。石油焦的來源是石油，也屬于化石能源。石油焦的熱值高于用于鍋爐燃料煤，可以與煤炭在CFBB鍋爐中混燒，也可以在純燒焦[12,19]。石油焦燃燒后相對煤炭渣量偏少，也存在類似煤炭燃燒后的煙氣排放污染和煙塵污染。近年來由于國際油價的不斷上漲，大型石油化工企業(yè)為降低生產(chǎn)的成本，選擇進(jìn)口更多的高含硫原油進(jìn)行加工，形成石油焦含硫量逐漸升高，含硫量6~7%都已屬正常，部分甚至高達(dá)10%左右[20]。圖1.2130t/h流化床的整體布置和結(jié)構(gòu)圖1.4循環(huán)流化床鍋爐效率分析循環(huán)流化床鍋爐的熱效率公式為：η式中：qqqqqq在循環(huán)流化床鍋爐各項熱損失中，鍋爐散熱損失q5主要與熱負(fù)荷有關(guān)。同時在鍋爐的供貨合同中，對散熱損失是有約定的。所以對于一臺保溫基本完好的鍋爐來說，散熱損失不會是造成鍋爐效率低的主要因素。對于石灰石脫硫熱損失q7，可以根據(jù)石灰石煅燒吸熱反應(yīng)和脫硫放熱反應(yīng)進(jìn)行計算。數(shù)值可為正，也可以能為負(fù)。對于一臺成型的鍋爐，在設(shè)計時已計算熱損失的多少，若運行鍋爐熱效率低于設(shè)計值的情況，該項熱損失也不是主要原因。對于可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失q3，主要與燃料特性、過量空氣系數(shù)、爐膛結(jié)構(gòu)以及運行工況有關(guān)。出現(xiàn)可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失較大時，原因主要是：燃料揮發(fā)分較高且與空氣混合不好時；過量空氣系數(shù)過大或過小時；爐膛高度過小煙氣停留時間不足時；運行中二次風(fēng)穿透力不足，影響到可燃?xì)怏w與空氣混合時。在比較大型的循環(huán)流化床鍋爐中，由于多數(shù)使用的燃料一般揮發(fā)分較低，經(jīng)過反復(fù)運行方式調(diào)整后，可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失比較小。在配風(fēng)合理的情況下，數(shù)值接近零[22]。對于灰渣物理顯熱損失q6，包括灰渣帶走的熱損失和冷卻損失，q6大小與鍋爐型式、燃料特性、排渣率有關(guān)。當(dāng)燃料灰分高、發(fā)熱量低、排渣率大時，q6就會比較大。循環(huán)流化床鍋爐配置的冷渣器一般帶有熱量回收系統(tǒng)，灰渣物理顯熱損失的大部分得到回收。一臺按照設(shè)計燃料運行的鍋爐，該項損失不會過大。對于排煙熱損失q2，主要因素是排煙溫度和煙氣容積，兩者越大，排煙熱損失則越大。一般排煙溫度提高10℃，q2增加約1%。但排煙溫度不可以無限制降低，在過低時，容易造成煙氣流動阻力增大，鍋爐尾部受熱面低溫腐蝕等。影響煙氣容積的因素有燃料水分、爐膛過量空氣系數(shù)、各處漏風(fēng)量及排煙溫度等。對于機械未完全燃燒熱損失q4，包括灰渣中未燃盡的碳，隨排煙飛灰中未燃盡的碳；煙道沉積灰中的碳等。影響q4的因素比較多，分析也比較復(fù)雜。比如燃料特性、燃燒方式、燃燒設(shè)備、過量空氣系數(shù)以及爐膛結(jié)構(gòu)等[43]。q2和q4是影響循環(huán)流化床鍋爐效率低的重要因素。由于影響q2的因素比較少，也比較容易分析，主要觀察排煙溫度和煙氣容量即可。而影響q4的因素很多，特別是飛灰含碳量偏高是眾多循環(huán)流化床鍋爐的突出問題，其影響因素也比較多，是分析研究的重點。1.5本文需要解決的問題本文的主要研究目標(biāo)就是對上海某熱電廠兩臺310t/h循環(huán)流化床鍋爐效率低的飛灰含碳量高的問題展開分析和研究，對鍋爐燃料、鍋爐不同位置飛灰含碳量以及飛灰分粒徑含碳量進(jìn)行試驗和數(shù)據(jù)分析，得出造成鍋爐飛灰含碳量高的原因，并根據(jù)研究的結(jié)果為CFBB鍋爐的提效改造提供建議和方案，確保在改造后鍋爐效率能夠達(dá)到設(shè)計值。為其它相似鍋爐提供參考。本文針對上述的情況，針對上海某熱電廠兩臺310t/h循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳量高、爐效長期未達(dá)到設(shè)計值得情況，通過對鍋爐不同位置進(jìn)行爐灰取樣、篩分、按不同粒徑做含碳量試驗，并匯總數(shù)據(jù)，結(jié)合鍋爐歷史情況針對飛灰含碳量高的問題，分析該循環(huán)流化床鍋爐爐效低的原因，找到了造成鍋爐存在問題的關(guān)鍵所在，并提出了整改方向。經(jīng)過設(shè)備改造后達(dá)到了預(yù)期的效果。為了實現(xiàn)本文的目標(biāo)，制定的主要工作內(nèi)容如下：（1）對循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行介紹，并分析其優(yōu)勢和普遍存在的問題，并論述針對循環(huán)流化床鍋爐效率進(jìn)行分析研究的必要性，通過對影響鍋爐效率的理論分析，確定本文研究的重點在于鍋爐飛灰含碳量。（2）介紹研究對象上海某熱電廠兩臺310t/h循環(huán)流化床鍋爐的基本情況，包括參數(shù)、結(jié)構(gòu)、燃料、熱效率現(xiàn)狀，以及其飛灰含碳量高的實際問題情況。（3）對飛灰含碳量高的原因進(jìn)行研究，通過研究循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)顆粒燃燒的理論，利用運行鍋爐爐灰再循環(huán)燃燒進(jìn)行方案設(shè)計。

2循環(huán)流化床鍋爐爐灰與飛灰的研究與分析2.1本文的研究對象介紹本文的研究對象為某熱電廠兩臺310t/hCFBB鍋爐，鍋爐形式為高溫高壓、單汽包、無中間再熱自然循環(huán)、戶外型鍋爐。兩臺鍋爐配套一臺CC100汽輪發(fā)電機組。其燃燒技術(shù)為典型的循環(huán)流化床方式，燃料為煤、石油焦混合燃料，混合燃料由五臺給料機可調(diào)節(jié)混合比例，分三路送入爐內(nèi)。經(jīng)過燃燒產(chǎn)生的煙氣和粉塵由鍋爐出口進(jìn)入汽冷旋風(fēng)分離器，大直徑固體顆粒被分離后由循環(huán)返料系統(tǒng)送回爐膛內(nèi)再次參與燃燒，完成爐外物料循環(huán)，未被分離的細(xì)灰顆粒隨煙氣依次經(jīng)過過熱器、省煤器、空預(yù)器，然后排出鍋爐尾部煙道至除塵設(shè)備，再經(jīng)脫硫裝置排至煙囪。主要參數(shù)情況如表2.1[23]：表2.1鍋爐主要參數(shù)序號名稱單位設(shè)計值1鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR)t/h3102鍋爐效率%90.6保證值3汽包工作壓力MPa11.374汽包工作壓力MPa12.75主汽壓力MPa9.86主汽溫度℃5407給水溫度℃2208空預(yù)器出口一次風(fēng)溫度℃1909空預(yù)器出口二次風(fēng)溫度℃19010排煙溫度℃13611冷風(fēng)溫度℃2012旋風(fēng)分離器阻力MPa0.15313空預(yù)器出口含塵量kg/Nm30.02014脫硫率為90%時的Ca/S摩爾比/2.315底灰和飛灰比/65：3516二氧化硫排放濃度mg/Nm365017氮氧化物排放濃度mg/Nm3200鍋爐設(shè)計的焦、煤混合比例為3:1，允許適用范圍1:1～5:1，實際運行工況一般為2:1和3:1。配風(fēng)主要是一、二次風(fēng)，其中一次風(fēng)占65%，由一臺一次風(fēng)機提供，另外一臺備用。二次風(fēng)由兩臺風(fēng)機提供，單路經(jīng)暖風(fēng)器、空預(yù)器加熱后，直接由鍋爐下部爐膛燃燒區(qū)域，分上、下兩層噴嘴進(jìn)入爐內(nèi)。此外還有回料腿循環(huán)風(fēng)由高壓風(fēng)機引入和少量輸送石灰石高壓風(fēng)進(jìn)入鍋爐內(nèi)。鍋爐排渣由左右兩臺可選擇式冷渣器經(jīng)底灰輸送系輸送入渣庫，可選擇式冷渣器可以實現(xiàn)鍋爐的排渣并維持床壓在正常范圍。兩臺鍋爐主蒸汽管道在汽機側(cè)合并一起后分兩路，一路至汽輪機組，一路帶兩臺減溫減壓器，減壓后對外供熱。該鍋爐的燃料為石油焦和煤，設(shè)計特性資料見表2.2。表2.2石油焦、煤設(shè)計燃料成分組分石油焦煤名稱單位設(shè)計設(shè)計碳Cd%81.0～85.053.26氫Hd%3.50～5.503.36氧Od%0.50～2.007.68氮Nd%1.30～1.800.79硫Sd%4.50～5.500.60灰Aar%0.80～1.0025.20水Mar%3.00～6.009.11揮發(fā)分Vdaf%9.00～15.036.19低位發(fā)熱值Qnet.arMJ/kg31.5～34.520.515煤的破碎和成灰特性對鍋爐燃燒有十分大的影響，這與爐膛內(nèi)固體顆粒的粒徑分布，以及物料的揚析夾帶過程等都起著至關(guān)重要的作用。燃燒過程中的磨損有效地剝離焦炭顆粒外因燃燒產(chǎn)生的灰層，與煤的破碎一起促進(jìn)焦炭顆粒的燃燒。按照顆粒的揚析夾帶理論以及循環(huán)流化床鍋爐的實際運行情況，能夠確定：含有可燃物的顆粒以揚析夾帶形式離開爐膛，這就形成了飛灰含碳。對于部分被旋風(fēng)分離器收集回來的含可燃物顆粒重新近路爐膛燃燒，有效地增加了燃燒的時間，降低飛灰的含碳量。2.2循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒過程煤粒在流化床內(nèi)的燃燒是流化床鍋爐內(nèi)所發(fā)生的最基本而且有最為重要的過程。這個過程與幾個物理化學(xué)現(xiàn)象有關(guān)：流化、傳熱、化學(xué)反應(yīng)、碎裂、揮發(fā)等。具體來說，當(dāng)煤粒進(jìn)入爐膛后一般將發(fā)生如下過程：煤粒與床料混合受熱，水分蒸發(fā)而迅速變干。由于燃料量只占床料重量的比重極小，大概1%~3%。因此當(dāng)煤粒被播煤風(fēng)“撒”到爐膛內(nèi)后，迅速被大量高溫的床料包圍并被加熱至床溫，加熱速度在100~1000℃/s。煤粒加熱速度主要與其顆粒度大小有關(guān)，煤粒越小越容易加熱，加熱速度越大。煤粒熱解揮發(fā)分析出并燃燒。隨著煤粒溫度的不斷升高，煤粒中揮發(fā)分析出，煤粒分解出大量由多種碳?xì)浠衔锝M成的氣態(tài)物質(zhì)，析出過程分為兩個階段：第一個穩(wěn)定析出階段在500~600℃范圍內(nèi)，第二個穩(wěn)定析出階段在800~1000℃范圍內(nèi)。這個析出的過程揮發(fā)分的產(chǎn)量與很多因素有關(guān)，包括溫度及停留時間，加熱速度，煤種和粒徑分布，在析出時的壓力等[1,22]。石油焦作為燃料對比煤炭來說，其含碳量比燃料煤高，一般為1.5:1。由于其制造的特點，其揮發(fā)分很低，相比燃料煤只有1/3~1/4，石油焦的灰分很低，渣量較燃料煤少，石油焦比較難于燃盡[26]。石油焦常溫可磨系數(shù)(哈德格羅夫硬度指標(biāo))約為73左右，屬于易磨碎和磨細(xì)燃料[42]。同時由于石油焦水分含量比較高，當(dāng)進(jìn)入爐膛加熱后，外在水分蒸發(fā)成水蒸汽，也容易造成石油焦進(jìn)一步爆裂形成更細(xì)小的顆粒。石油焦雖然揮發(fā)分較少，一般來說著火相對困難。但因為石油焦易磨碎的特性，并根據(jù)CFB鍋爐燃燒的特點，在循環(huán)流化床鍋爐中石油焦燃燒著火并不困難[28~30,31]。石油焦在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒與煤的燃燒過本文研究兩臺鍋爐的用煤為煙煤，由于揮發(fā)分較高，著火相對容易，在燃燒不穩(wěn)定時，容易造成飛灰含碳量高的情況。但是相比石油焦來說，后者更嚴(yán)重。2.3爐灰與飛灰含碳量研究本文試驗爐灰取樣的方式不同于在線取灰[36]，而是在CFB鍋爐停下檢修時內(nèi)部搭好腳手架以后，進(jìn)入爐膛內(nèi)部和煙道內(nèi)部進(jìn)行取樣。取樣點主要在鍋爐底部水冷壁耐火材料臺階上；鍋爐中部水冷屏耐火材料臺階上；鍋爐頂部側(cè)墻耐火材料突起處；爐膛出口水平煙道耐火材料突起部位和人孔門；返料閥內(nèi)墻突起部位及返料閥人孔門；旋風(fēng)筒出口煙道地面臺階積灰處等。以上取樣點的位置在運行中都會積攢一些爐灰，在運行時會不斷更新，保持在一個平衡狀態(tài)，停爐后會保留停爐前的狀態(tài)，在未被清理移動前取樣。該處的積灰代表了運行中該處的煙氣中固體顆粒的情況，具備分析的價值。相比在運行中測槍取灰的方式有較好的穩(wěn)定性。對鍋爐各位置灰樣含碳量的試驗數(shù)據(jù)分析得出，旋風(fēng)分離器出口飛灰含碳量最高達(dá)37%，最小也已超過28%，致使鍋爐效率下降；旋風(fēng)分離器出口飛灰含碳量較返料閥內(nèi)高，飛灰中細(xì)顆粒的含碳量高。根據(jù)對鍋爐燃料的特性分析研究得出造成鍋爐飛灰含碳量高，并造成鍋爐效率的主要原因是：（1）燃料顆粒度過細(xì)，特別是石油焦粒徑<0.6mm的占比過大；石油焦易破碎的特性使燃燒過程中產(chǎn)生更多的細(xì)小顆粒，又因石油焦含碳量高，燃燒活性差，不易燃盡，在未燃盡的情況下就飛出爐膛。導(dǎo)致了飛灰中越是細(xì)小顆粒，其含碳量越高。（2）飛灰中小粒徑的含碳量普遍高于大粒徑。而同時兩臺鍋爐的旋風(fēng)分離器的分離效果較差，特別是對細(xì)顆粒的分離效果更差，無法將含碳量高的細(xì)顆粒帶回到爐膛，再次燃燒，其中5B爐分離效果更差一些。由此大量含碳量高的細(xì)小飛灰顆粒經(jīng)分離器飛至尾部煙道，導(dǎo)致了旋風(fēng)分離器分離至返料閥的飛灰含碳量低于分離器出口，使尾部飛灰中含碳量高居不下。（3）對于旋風(fēng)分離器來說，相同粒徑的顆粒中，質(zhì)量較大的石灰石顆粒更容易分離至返料閥，這對石灰石的有效利用有利，但不利于減少飛灰含碳。由于小顆粒飛灰含碳量高，推斷提高了旋風(fēng)分離器的分離效率（現(xiàn)場改造，提高也有限），飛灰含碳量大幅下降也比較困難，這在制定提高爐效的措施時也需注意。

3循環(huán)流化床鍋爐改造設(shè)計3.1針對鍋爐燃料的措施鍋爐燃料的組成由煤炭和石油焦組成，根據(jù)分析少燒石油焦可以降低飛灰含碳量，但是摻燒比例受以下因素影響。（1）石油焦和煤炭的市場價格。企業(yè)要追求經(jīng)濟效益，因此在焦煤價格的比值和焦煤發(fā)熱量的比值關(guān)系決定了燃料使用的傾向。前一個比值大于后者時，企業(yè)會多燃煤；而小于后一個比值時，企業(yè)更傾向于多用石油焦。（2）鍋爐設(shè)備狀況。由于石油焦含硫量高，因此當(dāng)石油焦用量大的時候，必須向爐膛內(nèi)增加更多的石灰石來確保鍋爐的排放不超標(biāo)。但是過多的石灰石給冷渣器帶來過多壓力。同時如果燃用更多的煤炭，雖然石灰石加的少了，但是由于煤炭發(fā)熱量較低，燃煤總量上升，同樣給冷渣器帶來壓力。經(jīng)過運行多次調(diào)整，試驗出焦煤比在2:1~3:1時鍋爐設(shè)備處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此，采用少燒石油焦的辦法降低鍋爐飛灰含碳量的方法由于調(diào)整余量不多，并受到燃料價格和設(shè)備的影響，因此只能在滿足經(jīng)濟效益和設(shè)備安全的條件下進(jìn)行微調(diào)。根據(jù)對燃料的分析，減少石油焦中小顆粒的占比，可以從源頭上減少飛灰含碳量。入爐前煤炭和石油焦分別進(jìn)行了破碎，對照進(jìn)廠煤炭和石油焦的顆粒數(shù)據(jù)，判斷出入爐燃料均存在過渡破碎的情況。因此，防止燃料過破碎是很好控制小顆粒占比的方式，實際中根據(jù)燃料顆粒度調(diào)整破碎機至最佳的工況，減少細(xì)顆粒[31]。燃料方面的措施是：在滿足經(jīng)濟效益和設(shè)備安全的條件下調(diào)整焦煤比，減少石油焦用量；調(diào)整碎煤機至最合適的工況，實現(xiàn)入爐燃料粒徑最優(yōu)。3.2優(yōu)化燃燒3.1.1煤灰底部回燃技術(shù)采用氣力輸送方式將分離煤灰穿過風(fēng)室和布風(fēng)板送到密相層底部，與熾熱床料間發(fā)生劇烈傳熱，迅速升溫燃燒，延長了煤灰顆粒在高溫狀態(tài)下的爐內(nèi)停留時間；顆粒與床料間的摩擦和磨損剝?nèi)テ渫鈱踊覛?，使?nèi)部含碳黑芯暴露；床層底部氧濃度高，這些都為回燃煤灰的燃盡創(chuàng)造了十分理想的條件。回燃一次即可明顯提高煤灰的燃盡度，克服了回燃存在的煤灰循環(huán)“走過場”的問題，從而大幅度降低循環(huán)流化床鍋爐的煤灰含碳量，提高了鍋爐的熱效率，節(jié)能效果顯著。3.2.2摻燒回燃技術(shù)利用現(xiàn)有的上煤系統(tǒng)，在輸煤皮帶上部安裝一臺給煤機，在上煤或上渣的過程中將煤灰撒播在上煤皮帶的煤層（或渣層）上，在落入煤倉及送煤到爐床前自然混合。優(yōu)點是設(shè)備簡單易行；缺點是：如果灰濕度太大，可能造成堵煤或煤倉下煤不暢。3.2.3二次風(fēng)口噴入回燃技術(shù)將煤灰送到爐前，在二次風(fēng)口經(jīng)噴嘴噴入燃燒室燃燒，根據(jù)煤種不同，一般一次風(fēng)量占總風(fēng)最的60％～40％．二次風(fēng)量占40％?60％。在運行過程中根據(jù)實際情況合理調(diào)整一二次風(fēng)配比，保證循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定運行。優(yōu)點是方便實施工作量不大，運行故障率低，缺點是管路系統(tǒng)磨損嚴(yán)重。3.2.4燃燒調(diào)整①在機組運行中盡量調(diào)整下層燃燒器對應(yīng)的磨煤機帶基本負(fù)荷，從而盡可能延長煤粉在爐膛的停留時間。②不允許隔層燃燒方式，低負(fù)荷運行時及早停運上層的磨煤機，防止磨煤機低出力運行時間過長。③機組負(fù)荷大時，鍋爐二次風(fēng)的調(diào)整以控制鍋爐空預(yù)器入口氧量在3％～5％來調(diào)整總風(fēng)量。當(dāng)鍋爐需要加減負(fù)荷時必須按照加負(fù)荷時先增加風(fēng)量后增加煤量，減負(fù)荷時先減少煤量后減少風(fēng)量的原則進(jìn)行。在加減負(fù)荷或燃燒調(diào)整過程中，調(diào)節(jié)煤量和風(fēng)量時不能大幅度調(diào)整，要勤調(diào)少調(diào)，保持各參數(shù)和燃燒穩(wěn)定。④二次風(fēng)配風(fēng)方式為運行磨煤機對應(yīng)層二次風(fēng)門保持較大開度(80％以上)，非運行磨煤機對應(yīng)層二次風(fēng)門保持冷卻開度(10％)，燃盡風(fēng)層二次風(fēng)門根據(jù)負(fù)荷調(diào)整，控制二次風(fēng)箱壓差在正常范圍，發(fā)現(xiàn)有卡澀等故障現(xiàn)象及時聯(lián)系處理。3.2.5布風(fēng)裝置的改進(jìn)合理的布風(fēng)結(jié)構(gòu)是減小氣泡尺寸。改善流化質(zhì)量，減少細(xì)粒帶出量，提高燃燒效率的有效途徑。(1)采用小直徑風(fēng)帽，合理布置風(fēng)帽數(shù)量和風(fēng)帽排列方式，設(shè)計良好的等壓風(fēng)室，提高鍋爐流4-1=質(zhì)量。以往循環(huán)流化床鍋爐由于采用大直徑風(fēng)帽，這類風(fēng)帽帽頭磨損更加嚴(yán)重。造成流化質(zhì)量不良，飛灰?guī)С隽亢艽?。而且風(fēng)帽之間的大顆粒更容易沉積．公司鍋爐通過采用直徑40?50mm的小直徑蘑菇狀風(fēng)帽，大大地提高流化質(zhì)量；(2)風(fēng)帽材質(zhì)的選擇，在風(fēng)帽式布風(fēng)板布風(fēng)均勻，當(dāng)負(fù)荷變化時，流化質(zhì)量仍然保持穩(wěn)定．但風(fēng)帽帽頂普遍存在容易燒壞的問題，在正常運行時，風(fēng)帽有空氣通過，可以得到冷卻，但壓火停爐時。因沒有空氣通過，帽頭浸埋在高溫床料中，容易燒損。選擇風(fēng)帽材質(zhì)至關(guān)重要。開始采用耐熱鑄鐵．很易燒毀?，F(xiàn)已全部更換為不銹鋼材質(zhì)風(fēng)帽，提高耐溫程度，延長了風(fēng)帽使用周期；(3)定時檢查、清理、更換風(fēng)帽，保持正常流化風(fēng)量。對旋風(fēng)分離器進(jìn)行改造，提高其分離效率，使得更多的飛灰返回爐膛進(jìn)行循環(huán)燃燒，一定能夠降低分離器出口飛灰的含碳量。但是對于該分離器來說，不適合進(jìn)行進(jìn)一步改造，原因如下：（1）根據(jù)飛灰粒徑的分析，該旋風(fēng)分離器通過改造進(jìn)一步提高分離效率的空間比較小。（2）即便提高了分離效率，多一些飛灰返回爐膛燃燒，能夠降低飛灰含碳量。但是旋風(fēng)分離器的對最細(xì)小的灰捕捉效果仍然不夠。根據(jù)對不同粒徑飛灰含碳量測定的結(jié)果，恰恰粒徑<0.05mm的飛灰含碳量是最高的，因此，改造分離器對降低飛灰含碳量效果有限。設(shè)備改造的困難。旋風(fēng)分離器的改造一般有：改變中心筒長度，改變進(jìn)口煙道的尺寸、將旋風(fēng)分離器外筒形狀。無論哪種方式，對于已運行的鍋爐來說都是比較困難的，并且需要檢修的時間都較多，一般只能在大修時落實。3.3飛灰再循環(huán)系統(tǒng)改造根據(jù)電除塵設(shè)計?電場的除灰量為80%左右，可以選取一電場除下的灰送回爐內(nèi)再燃燒。相應(yīng)的在電除塵器一電場旁邊建造中間灰倉，利用一電場下的倉泵將灰直接送往中間灰倉?；覀}頂設(shè)布袋除塵器、壓力真空釋放閥;在中間灰倉下面布置羅茨風(fēng)機與旋轉(zhuǎn)給料機，旋轉(zhuǎn)給料機后接管道架空并接人鍋爐后墻上二次風(fēng)口，將灰送入鍋爐密相區(qū)上部。羅茨風(fēng)機與旋轉(zhuǎn)給料機電源從電除塵變壓器接入，電除塵往中間灰倉的控制接入電除塵值班室倉泵操作系統(tǒng)，由電除塵值班人員操作;羅茨風(fēng)機與旋轉(zhuǎn)給料機的控制則接入集控室DCS系統(tǒng)，由鍋爐運行人員操作。運行方式為系統(tǒng)每投運2h，電除塵器一電場灰輸向中間灰倉后，系統(tǒng)停運2h，電除塵器一電場灰輸向灰?guī)?。圖3.1CFBB飛灰再循環(huán)系統(tǒng)圖由于目常實際燃用煤種發(fā)熱量約為300Okcal/kg，灰55%，發(fā)電機組滿負(fù)荷運行時每小時燃煤量為55t/h，實際灰渣總量為30t/h，灰渣各50%。按照電除塵器一電場除灰量約為80%，灰的堆積密度按700kp/m3計算，則每小時收集灰的體積為17.14m3；按80%的充滿系數(shù)設(shè)計可儲灰1.2h的中間灰倉的容積為25m3。按電除塵器一電場每小時12t灰全部送回爐腔燃燒，并考慮給料機選型1.2倍的富裕系數(shù)，選用輸送能力為10?15t/h，匹配風(fēng)機風(fēng)量≤35m3/min，工作壓力≤98kPa，匹配電機功率2.2kW的旋轉(zhuǎn)給料機。根據(jù)給料機選型所配套風(fēng)機風(fēng)量≤35m3/min，參考山東章丘鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的羅茨風(fēng)機選型表，考慮1.5倍的富裕系數(shù)選用該公司生產(chǎn)的RRF?200型羅茨風(fēng)機，其最大流量為54.3m3飛灰再循環(huán)系統(tǒng)投運后，飛灰含碳量由原來的23%~25%降至18%~20%，按經(jīng)驗公式Q=4.19×81×C%÷4.2計算每1kg灰中5%碳的發(fā)熱量為：Q=4.19×81×5＋4.2=404kCal/kg，則每小時12t灰可再利用的發(fā)熱量為:12000kgx404kCal/kg=4848000kCal，相當(dāng)于每小時節(jié)標(biāo)煤0.69t，按鍋爐目前運行狀況，每年可節(jié)約節(jié)標(biāo)煤3795t，經(jīng)濟效益顯著。飛灰再循環(huán)系統(tǒng)對增加循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)倍率，提高使稀相區(qū)的顆粒濃度，形成顆粒團以延長顆粒在爐內(nèi)的停留時間，降低常用無煙煤蝸爐的對項含碳量，提高品爐燃燒效率具有明是效果。系統(tǒng)系統(tǒng)投資小，運行成本低，具有良好的經(jīng)濟效益。針對飛灰含碳量高的原因制定了整改措施，分別是：在滿足經(jīng)濟效益和設(shè)備安全的條件下調(diào)整焦煤比，減少石油焦用量；調(diào)整碎煤機至最合適的工況，實現(xiàn)入爐燃料粒徑最優(yōu)；增加飛灰再循環(huán)裝置；對鍋爐進(jìn)行最佳運行參數(shù)的試驗調(diào)整以減小飛灰含碳量。另外為降低排煙溫度，增加了尾部水熱媒，并在空預(yù)器管子內(nèi)增加旋流片。通過以上措施的實施，實現(xiàn)了降低飛灰含碳量至18%以下，爐效達(dá)到91%以上，超過了爐效設(shè)計值。改造取得了預(yù)期的目標(biāo)。

4總結(jié)與展望本文研究的兩臺循環(huán)流化床鍋爐的主要問題是飛灰含碳量高，達(dá)到40%以上，并引起鍋爐效率達(dá)不到設(shè)計值。鍋爐運行經(jīng)濟性較差。通過對燃料的顆粒度及燃燒特性的分析，得出以下結(jié)論：（1）燃料顆粒度過細(xì)，小于0.6毫米直徑的石油焦粒徑所占的比例太大，造成了鍋爐飛灰含碳量高。（2）石油焦易破碎的特性使燃燒過程中產(chǎn)生更多的細(xì)小顆粒，加之石油焦含碳量高，燃燒活性差，不易燃盡，使得細(xì)顆粒在未燃盡的情況下就飛出爐膛，也造成了鍋爐飛灰含碳量高。（3）在通過現(xiàn)場的運行工況對比，確認(rèn)石油焦對飛灰含碳量的影響大于煤炭。（4）旋風(fēng)分離器的分離效率對飛灰含碳量的降低效果不明顯。（5）調(diào)整焦煤比，減少石油焦用量；調(diào)整碎煤機實現(xiàn)入爐燃料粒徑最優(yōu)；增加飛灰再循環(huán)裝置；對鍋爐進(jìn)行最佳運行參數(shù)的試驗調(diào)整等措施實現(xiàn)飛灰含碳量的下降。另外增加了尾部水熱媒，并在空預(yù)器管子內(nèi)增加旋流片，進(jìn)一步提高了鍋爐效率。運行數(shù)據(jù)證明，通過以上設(shè)計，可以增加返料量，提高爐膛物料濃度，提高鍋爐帶負(fù)荷能力；增加飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，不僅對飛灰再次燃燒，降低飛灰可燃物含量，也提高爐膛物料濃度，使鍋爐帶負(fù)荷能力得到提升。通過優(yōu)化燃燒和飛灰再循環(huán)技術(shù)改造，不僅解決了循環(huán)流化床鍋爐無法帶額定負(fù)荷的難題，而且提高鍋爐效率,并達(dá)到良好的節(jié)能效益。

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