330MW CFB锅炉燃烧调整与经济运行技术研究

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1、2叭4年11月嘉兴煤电厂“超低排放”新技术交流研讨会论文集330Mw CFB锅炉燃烧调整与经济运行技术研究胡玉，徐娟 (宁夏灵武市马家滩镇韩家沟，宁夏国华宁东发电有限公司，750408)摘要：本文详细阐述了3 30hfw cFB锅炉燃烧调整方法，对国华宁东电厂二号cFB锅炉经济运行情 况进行了分析研究，并提出了改进措施。关键宇：cFB锅炉；燃烧调整；经济运行；热效率；脱硫；脱硝。l cFB锅炉主要设备简介 本锅炉是由东方锅炉(集团)股份有限公司制造的亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉。紧身封闭、平衡通风、全钢架悬吊结构、轻型金属屋盖cFB循环流化床锅炉。锅炉型号为：DG1177175一 11

2、 3。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，三台汽冷式旋风分离器和一个南汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA) 三部分组成。锅炉共布置有十个给煤口，全部布置丁-炉前。炉膛下部左右侧的一次风道内分别布置有两 台点火燃烧器。四个排渣口布置在炉膛后水冷壁下部，分别对应六台滚筒式冷渣器。炉膛与尾部竖井之 间，布置有三台汽冷式旋风分离器，其下部各布置一台“J”阀回料器，回料器为一分为二结构，尾部 采用双烟道结构，前烟道布置了三组低温再热器，后烟道从上到下依次布置有两组高温过热器和低温过 热器，向下前后烟道合成一个，其中布置有两组螺旋鳍片管式省煤器和卧式光管空气预热器，一二次风 道分开布置，沿炉宽方向双进双出。2 cF

3、B锅炉燃烧调整方法介绍21燃烧调整总体原则 以降低污染物排放和提高锅炉燃烧效率为原则，在确保机组安全运行和烟气排放指标达标的前提下，尽量降低炉内磨损，减少石灰石和氨水消耗，减少辅机单耗，使锅炉各项运行参数均达到设计值， 实现效益最大化。22给煤控制要求 给煤调整主要包括煤质(热值、挥发分、水分)、给煤粒度及给煤方式等。煤的燃烧及燃尽特性与其挥发分密切相关，挥发分高(活化能小)，其燃烧反应温度相对低，燃烧速度更快，更易于燃尽。锅炉飞灰可 燃物含量和底渣可燃物含量随挥发分的增大而减小。一般设计要求入炉煤粒径08唧，但在煤的挥发分高、灰分低、热崩裂性强的情况下，应酌情放大入 炉煤粒径，以解决床压过低

4、、运行不稳定、尾部超温和带不满负荷等问题。燃煤为宽筛分，所以应严格 控制燃煤粒径增大和燃煤粒度分布不合理，避免增加燃煤在密相区的停留数量和时间，增加密相区燃烧 份额，床温升高，影响锅炉负荷。因此，保证入炉燃煤最佳经济粒度是维持安全经济燃烧和负荷稳定的 必要条件。2742叭4年11月嘉兴煤电厂“超低排放”新技术交流研讨会论文集23床温、床压调节 煤粒挥发物的析出速率和碳的反应速率随床温的增加而增大。因此，提高床温有利于提高燃烧速率和缩短燃尽时间。但床温的提高受到灰熔点和最佳脱硫温度的限制 。为兼顾燃烧效率和污染物脱除效 率，甲均床温控制870920之间，不超过950。床温调节主要通过调整入炉煤灰

5、分和锅炉燃烧两 种方式，改变入炉煤灰分是最有效的调整方法，燃烧调整的主要手段是蓄高床压、提高物料循环量、偏 置给煤量、提高下二次风量和适当增加一次风量。一般不通过改变石灰石量来调节床温，经调整仍超温， 应当立即减煤、加风，确认发生结焦时按MFT处理。运行中维持相对稳定的床压十分重要。床压过高或过低不仅会影响流化质量，甚至会造成结渣。负 荷稳定且风机风门开度一定时，随着床压增加，进入床层的风量将减少，放渣一段时间后风量会自动增 加。从含碳量角度分析，料层维持很厚，排渣含碳量低，反之，排渣含碳量会增高。锅炉正常运行时， 主要通过改变排渣量调整床压，入炉煤粒径和灰分对于床压的控制也有较大影响，异常情

6、况也可通过启 动料仓补充床料，石灰石量的调整一般不作为调整手段。为兼顾燃烧效率和污染物排放，床压应控制在785Kpa。24 N0x、s02排放浓度调整 烟气污染物排放新标准：s02排放标准2O)、降低床温(870920)、蓄高床压(85kPa) 和炉膛差压(11kPa)、提高氧量(15)、增加上-二次风量比例。降低NOX排放浓度方法：以脱硝装置为主，分离器入口烟温控制在8501100、提高氨水喷射 量、提高氨水浓度，在满足脱硫工况的基础卜I，通过降低氧量也能有效控制。在煤量、煤质、负荷等变化时，以及入炉煤石灰石掺配不均、炉前石灰石出力不足和给煤机运行不 稳定等工况对s02影响较大，需注意超前预

7、判和监控。25一、二次风的调整 一次风直接作用于物料的循环，主要是为了保证物料良好流化和控制床温，同时为密相区燃烧提供部分氧气。cFB锅炉在正常运行中要控制流化风量，在保证流化的前提下，尽量降低流化风量，以减少 受热面的磨损。1。由于一次流化风量，对床温、屏过壁温、主汽雎、主汽温、汽包水位和负荷的影响非 常大，因此调整必须缓慢并结合床压的变化进行，当床压过低时，过多的一次风量会造成床料吹穿， 而床压过高时，一次风压也偏高容易造成一次风道膨胀节损坏。二次风控制氧量，下层二次风可辅助调节床温，同时为了兼顾燃烧效率和污染物排放，上层二次风 应尽量全开，在启动点火期间，二次风尽量小，保证床料不反窜即可

8、。CFB锅炉运行中，可通过调整总 风量和优化一、二次风比例，来改善炉内燃烧效果。燃煤挥发分较高时，易在密相区形成还原性气氛， 使该处的细颗粒煤因缺氧而无法燃烧，随上升气流直接穿过床层进入稀相区。此时应增加二次风且保证 二次风的穿透能力，可使炉内烟气得到较强混合和搅拌，改善工况，减少挥发物和细颗粒的不完全燃烧 损失，提高燃烧效率。提高二次风穿透能力的措施有增大喷口直径、提高二次风速、提高喷入点位置以 降低颗粒浓度的影响等”1。2752014年11月嘉兴煤电厂“超低排放”新技术交流研讨会论文集26炉膛差压的调整P2是炉膛上部压差：代表从炉膛至分离器的循环灰流量。P2不能直接控制，它受物料存量、 风

9、量、床温、燃煤灰分以及物料粒径的影响，当锅炉负荷给定时，就有一个对应的床温、对应的风量： 因此根据负荷就可得到一个P2的预期值。P2随负荷变化的曲线图如下：根据负荷维持P2在一个相应水平上，对保证炉膛温度和锅炉运行稳定性至关重要，P2代表给 定烟气流量下的循环物料流量，它的变化将进一步影响炉膛的换热，导致负荷和炉膛上下部温差变化。27汽压和汽温调整正常运行中主汽压采用定滑一定的运行方式，当机组负荷在40以下或80以上时，采用定压运 行，机组负荷在4080之间采用滑压运行，汽压的设定主要考虑给水泵功耗和汽机管道阀门节流损 失的影响。主汽温的调整以燃烧和减温水为主，烟气挡板为辅。再热汽温的调整以燃

10、烧和烟气挡板为主，尽量不投减温水。两台锅炉设计采用激波吹灰器，由于受热面积灰严重加上烟气挡板调整动作不到位，再热 气温长期不达标，改造后，在高过和低过各采用4套蒸汽长吹，低再采用6套蒸汽长吹，蒸汽吹灰器汽 源取自低温再热器入口，改造后配合烟气挡板的调整，使主、再热汽温大幅度提升，均可达到设计值， 经济性大大提高。28返料量的控制入炉煤灰分与炉膛上部差压、循环灰量和返料量有着密切关联。运行中，通过调整返料风风量、返 料风压力与回料立管压力来控制返料量，进而调节床温。CFB锅炉高负荷稳定运行时，增加一次风量 可使床温升高。一方面，增加一次风量会使返料量增加，由丁此CFB锅炉高温绝热旋风分离器，高负

11、 荷时未燃尽可燃物在分离器中继续燃烧，使返料温度可能高于床料温度；另一方面，炉膛下部区域处于 还原性气氛，一次风量增加会增大燃烧强度。此时，应调整一、二次风比例且保证二次风的穿透能力， 使可燃物在稀相区充分燃烧，避免在分离器中燃烧，以降低返料湿度，从而通过调节返料量来控制床温。 当低负荷稳定运行时，一次风量应满足大于临界流化风量的要求，此时炉膛下部已处于氧化气氛，增加2762们4年11月嘉兴煤电厂“超低排放”新技术交流研讨会论文集 一次风量，燃烧份额变化不大，此时增加返料量，床温降低。3国华宁东电厂二号CFB锅炉经济运行分析及改进措施 根据锅炉热效率试验数据，大修前锅炉热效率为9156，大修后

12、锅炉热效率为9169，摸底试验锅炉效率为9325，三次试验数据的差异主要是固体未完全燃烧热损失、排烟热损失和石灰石脱硫损失， 其中固体未完全燃烧热损失的差异最大，可达262个百分点：排烟热损失的差异达O63个百分点，石 灰石脱硫损失的差异达O3个百分点；其他项损失影响较小，可以忽略。综合以上分析，二号锅炉热效率受固体未完全燃烧热损失影响较大，提高锅炉燃烧效率是提高二号 锅炉热效率的主要方向：在保证燃尽能力的前提下降低排烟热损失和石灰石脱硫损失均有助于提高锅炉 热效率。31灰渣可燃物二号炉飞灰可燃物含量一般在10-20，高于设计值(1o)，底渣可燃物含量一般在O5一11， 与设计值(1O)相当。

13、降低固体不完全燃烧损失的关键在于控制灰渣可燃物的含量，特别是飞灰可燃 物的含量。3，11煤质控制 入炉煤发热量一般在3500一4000kcal。统计数据表明，入炉煤低位发热量与灰渣可燃物之间并没有明显的相关性，灰渣可燃物主要与入炉煤的燃尽特性有关，在工业分析中，与燃尽特性关系最大的指标 是挥发分含量。一方面，入炉煤的挥发分含量越高，其中可燃物能够快速气化的成分越多，所需要的燃 尽时间也越短；另一方面，入炉煤的挥发分含量越高，煤颗粒爆裂成细小颗粒的能力越强，固体燃料的 比表面积增加也能够缩短其燃尽时问。此外，入炉煤灰分对于固体颗粒燃尽也有重要影响。一般地入炉煤中灰分越高，氧气进入焦炭内部 的阻力

14、也越大，固体颗粒的燃尽特性也越差。需要说明的是，cFB锅炉燃烧方式对入炉煤灰分有特殊要 求，当灰分低于8259町时，锅炉就很难维持基本的物料平衡，需要定期或连续补充床料才能维持正常运行，所以按照入炉煤低位发热量4000kcal计算，入炉煤灰分不宜低于14。加强配煤管理，控制入 炉煤的硫分、灰分和挥发分可以有效降低灰渣IJ燃物的含量。312旋风分离器分离效率 旋风分离器是cFB锅炉物料平衡的关键部件，提高旋风分离器的分离效率有利于增加细颗粒在燃烧室内的停留时间，降低锅炉灰渣比，提高燃烧效率。二号锅炉实际运行中灰渣比为15，高于设计值 (O67)。旋风分离器效率测试结果(飞灰切割粒径d99为110

15、u m，明显高于高效分离值100的标准) 表明，旋风分离器的分离效率较低，导致锅炉灰渣比偏高，燃烧效率降低。通过优化旋风分离器内防磨 浇注料形状结构可以提高分离器的分离效率。3，13运行方式影响CFB锅炉床压与炉膛颗粒浓度相关，其沿床高分布随锅炉负荷而改变。根据具体炉型和煤种而采用适 当的床压对于cFB锅炉安全运行、床温控制、提高燃烧效率和减轻炉内磨损等十分重要。试验表明，在 负荷及流化风量一定并适度提高炉膛床压时，飞灰可燃物有减小的趋势“1。为控制和降低飞灰中碳的质量 分数，在运行过程中，应保证锅炉氧量，在保证流化的条件下适当提高二次风=阜=，降低一次风量。锅炉2772014年11月嘉兴煤电

16、厂“超低排放”新技术交流研讨会论文集采用的是6台滚筒冷渣器排渣，降低底渣含碳量的运行控制措施是采用多台冷渣器低转速运行，这样可 以使底渣在炉内停留时间相对长一些。32烟热损失 排炯热损失是锅炉各项热损失中绝对值最大的项，可以通过运行参数优化和受热面布置优化等措施来降低该项损失。321运行参数优化 锅炉的排烟热损失丰要受排烟温度和运行氧量等因素影响。在保证固体不完全燃烧热损失不增加的前提下，通过降低氧量和床温都可降低排烟热损失。2012年，二号炉330唧工况下的运行床温938， 比设计值915高23，锅炉运行床温每降低10可以降低排烟温度4，提高锅炉效率o2。因此， 在燃烧调整试验基础上，提出各负荷工况下优化的氧量控制曲线和床温控制曲线，可以降低锅炉的排烟 热损失。322受热面布置优化 排烟温度设计值为135，而实际运行中，由于采用石灰石燃烧中脱硫技术，尾部受热面烟气中锅炉保证的S02浓度上限为400mg