低负荷下循环流化床锅炉高耗低效问题解析

冉友根（贵州轮胎股份有限公司动力供应公司，贵州 贵阳 550008）



低负荷下循环流化床锅炉高耗低效问题解析

冉友根
（贵州轮胎股份有限公司动力供应公司，贵州 贵阳 550008）

摘 要：针对35t/h循环流化床锅炉低负荷下运行效率低、能耗高问题，进行总结分析，提出解决措施，为同类循环流化床锅炉的低负荷下运行提高效率、降低能耗提供了依据。

关键词：低负荷；煤单耗；电单耗；效率

循环流化床锅炉是近几十年迅速发展起来的一项高效、低污染的燃烧技术。它具有接近或达到同容量煤粉炉的燃烧效率，且燃料适应性强，不仅可以燃用烟煤等优质煤，而且可燃用各种劣质燃料，因此循环流化床锅炉在工业供热中得到广泛推广。35t/h循环流化床锅炉多用于工业生产供热，不如纯发电锅炉负荷稳定，其负荷由生产工艺用汽决定，生产状况随时变化，导致锅炉负荷波动，经常会出现在额定负荷40%以下运行的情况。循环流化床锅炉在如此低的负荷下运行，热效率得不到保证，能耗比额定负荷时高出许多。本文结合贵州轮胎股份有限公司两台35t/h循环流化床锅炉低负荷下的运行现状加以分析，找出35t/h循环流化床锅炉低负荷下效率低、能耗高的解决办法。

一、低负荷下运行现状调查

煤单耗是指生产单位蒸汽所消耗的煤量，单位：t煤/t蒸汽；电单耗是指生产单位蒸汽所消耗的电量，单位：kW·h/t蒸汽。为便于比较分析，以下均以标煤计算，2014年3～6月产出蒸汽平均煤单耗、电单耗、锅炉负荷统计如表1所示。

以上数据都是在低于40%的负荷下统计出来的，从3～6月的平均值可以看出，每产出1t蒸汽需要耗煤约0.189t，耗电约28.67kW·h，其调查指标远远高于额定负荷时平均煤单耗0.149t、平均电单耗24.5kW·h。

表1

二、低负荷状态下效率低的原因分析

1.循环流化床锅炉燃烧方式及负荷调节原理

循环流化床锅炉是一种沸腾流化燃烧方式的锅炉，其结构和灰的循环过程见图1，正常运行时一般保证静料层厚度550mm、运行风压9～10kPa左右，煤粒从给煤机进入炉膛，在一次风的作用下进入流态化燃烧，燃烧后未燃尽的颗粒伴随高温烟气进入分离器，未燃尽颗粒分离后经过反料器返回到炉膛不断循环燃烧，从而建立稳定物料平衡和热平衡，反料灰的循环是影响燃烧效率的关键因素，负荷的调节主要是由反料循环灰量来控制，反料循环灰量越大，负荷越大，因此为了控制循环流化床锅炉在低负荷下运行，就必须减少反料灰的循环量。

2.低负荷时热效率低的原因

为了保证低负荷下稳定运行就需要减少反料灰的循环量，减少反料灰最常用的方法是通过放灰管直接排掉，但是直接把反料灰排走会造成两方面的能量损失。

（1）灰中未完全燃烧的部分不能充分燃烧而造成未完全燃烧损。

（2）灰的温度达900℃左右，直接排走灰造成高温的灰带走大量热量而在灰的物理显热损失。

以上两种能量的损失将会使锅炉的效率降低，能耗升高。

图1　循环流化床锅炉循环示意图

三、解决办法

1.通过运行参数的调整减少循环灰量

在以流态重构为理论指导的基础上经过3个月左右的试验性运行和调整，不断的摸索总结各种状态下的运行参数变化情况，找出低负荷下的一个最合适工况就是当料层厚度降到400mm左右，风压降到7～8kPa左右正好能保证基本的稳定燃烧，在这种条件下燃烧运行所建立的物料平衡和热量平衡正好能够满足30%～50%额定负荷下稳定运行，而不用外排反料灰来调节负荷，达到提高低负荷下锅炉的运行效率。低风压、薄料层下锅炉风机的开度比常规运行参数下减少10%左右，降低了锅炉辅机电耗，使锅炉整个系统运行的能耗减少。通过运行参数调整，降低风压和料层厚度，找出低风压、薄料层的物料和热平衡点，在此平衡点运行时，既不用外排放反料灰，又能保证低负荷，这种低风压、薄料层的运行方法正好可以解决循环流化床锅炉40%额定负荷以下的运行高耗能问题。

2.根据生产工艺用汽负荷的变化规律进行预调节

由于锅炉的负荷调节存在较大惯性，调节后有较大的迟延。生产用汽负荷波动存在一定的规律性，在运行过程中结合用汽负荷的变化趋势曲线提前进负荷的调节，可以避免过度调节和频繁调节，保证相对稳定的物料平衡和热平衡，保证锅炉在较高的效率下运行。

四、结语

1.运行参数调整后煤单耗、电单耗、锅炉平均负荷的数据汇总统计如表2所示。

表2

2.运行参数调整前后的效果对比（图2）

图2　煤、电单耗变化趋势图

分析循环流化床锅炉低负荷下能耗高的原因，找出调整措施并实施后的统计结果表明：效益良好，煤单耗从0.189t降低到0.152t；电单耗从28.67kW·h降低到25kW·h。低风压、薄料层的运行方法为同类循环流化床锅炉的低负荷下运行提高效率、降低能耗提供了依据，但低风压、薄料层运行不如常规的参数下运行稳定，在运行中操作人员应更加的精细化操作，操作难度较大，对操作人员的水平和要求更高。锅炉不像其他设备标准批量生产，每台锅炉都是根据生产工艺要求设计的，因此实际运行中找低风压、薄料层的物料和热平衡点时往往没有固定的模式，大多只能根据实际试验运行确定。

参考文献：

［1］吕俊复.循环流化床锅炉运行与检修.中国电力出版社，2003.3.

［2］杨世铭.传热学.高等教育出版社，1998.

·品味·

中图分类号：TK227.1

文献标识码：B

文章编号：1671-0711（2016）03-0076-02

收稿日期：（20115-11-23）