75T CFB锅炉密相区改造对锅炉出力的分析

山西中北大学　王军

75T CFB锅炉密相区改造对锅炉出力的分析

山西中北大学王军

通过改造循环流化床锅炉下部，可以提高循环流化床密相区的流化速度，降低锅炉一次风率和密相区的燃烧份额，提高了锅炉出力。改造前后，我们对锅炉出力、炉出口温度做了比较，得出了相应的结论，同时，对循环流化床锅炉二次风口做了改进，有效降低了循环流化床锅炉的飞灰含碳量。

密相区；锅炉出力；飞灰含碳量；NOX排放量；二次风喷口

1锅炉概况

潞安集团五阳电厂拥有4台型号为YG-75/5.29-M5的循环流化床锅炉，由济南锅炉厂制造，是自然循环水管锅炉，采用由旋风分离器组成的循环燃烧系统。炉膛断面尺寸为3170mm× 5290mm，布风板尺寸为2030mm×4230mm，锅炉共设计21只二次风喷嘴，分三层布置，每层7只（前墙每层2只，后墙每层1只，前墙每层各2只），距离布风板距离分别为 1050mm、1750mm、2550mm。

炉膛为膜式水冷壁结构，过热器分高、低二级，尾部烟道设省煤器和一、二次风预热器。锅炉具体的设计参数如表1所示。

表1　锅炉设计参数

2改变锅炉密相区结构及原因

2.1锅炉运行情况

4台75t循环流化床锅炉自2008年运行以来，由于煤质发生变化，发现锅炉很难满负荷运行，锅炉出力在60～63t/h（炉出口温度在780℃～860℃左右，运行床温在1030℃～1050℃之间）。

2.2锅炉出力下降原因分析

针对锅炉出力下降的现象，电厂对锅炉做了一些改造，主要是更换不同直径的中心筒，并且对中心筒插入深度进行了调整，以此来提高分离器的分离效率，但效果都不明显。

后来对锅炉燃用煤质进行了化验，煤质分析具体如表2、3所示。

表2　设计煤种参数

表3　现用煤种参数

（1）煤质发生变化，灰分降低，锅炉的循环灰减少，循环倍率降低，密相区燃烧产生的热量流入稀相区的热量减少，导致锅炉带负荷能力下降。

（2）煤质变化，发热量有所增加，挥发分降低，灰分降低，以相同的一次风运行，必然导致密相区的燃烧份额增加，稀相区的燃烧份额下降，锅炉带负荷能力有所下降。

3锅炉改造及效果分析

3.14#锅炉密相区改造设计

为节约开支，尽量小改动，流化床下部区域采用较小的截面积，具体尺寸如图1所示。

图1　二次风口送入位置采用渐扩的锥形扩口

根据计算，密相区的流化速度与稀相区的流化速度大致相等，第二层二次风所在平面流化速度微低于稀相区流化速度。

3.2锅炉改造后效果分析

3.2.1改造前后4#锅炉炉出口温度变化情况

图2　改造前后4#锅炉炉出口温度随一次风率的变化图

试验条件：改造前后4#炉大床运行温度保持在1030～1050℃之间，一二次风量相加为92000m3/h。

过调整一次风率来得到改造前后4#炉出口温度如图2，根据图2以可以知道4#循环流化床锅炉在总风量不变的情况下，随着一次风率的提高，4#炉炉出口温度也随之提高，改造前炉出口温度随着一次率的升高而升高。

改造后炉出口温度高于改造前炉出口温度，主要是在相等的一二次风率及总风量的情况下，通过改造流化床下部提高了密相区的流化速度，使更多的细颗粒析出床层进入稀相区燃烧，提高了稀相区的燃烧份额。

改造后4#锅炉一次风率大约在45%～55%之间时，炉出口温度上升趋势较快，主要原因是：在一次风率较低时，由于流化床下部供入的空气严重不足（密相区欠氧燃烧严重）且二次风口以下流化速度较低，从床层析出的细颗粒进入稀相区的份额较小，同时由于二次风较大的缘故，整体导致稀相区燃烧份额较小，炉出口温度较低，随着二次风率的减小、一次风率的增加，密相区的流化速度增加，床层析出的细颗粒进入稀相区的份额增加，同时二次风的冷却作用减小，炉出口温度随之提高。

一次风率大约在55%之后继续增加一次风，炉出口温度上升趋势减缓，因为在一次风率在55%之后继续增加一次风，导致密相区供入的空气量继续增加，虽然密相区的流化速度还在提高，但大于2mm以上的煤粒很难被吹入稀相区燃烧，析出床面进入稀相区的颗粒上升减缓，所以一次风率在55%之后继续增加一次风率，炉出口温度上升速度减缓。

改造前，由于在相等的一二次风率及总风量的情况下，密相区的流化速度较低，同时由于煤质挥发分较少，导致密相区燃烧份额较多，稀相区燃烧份额较少，增加一次风虽然提高了密相区流化速度但同等条件下也增加了过剩的空气，所以整体导致密相区与稀相区的热量分布失去平衡，锅炉烟气含氧量增加。锅炉出力下降，炉出口温度较低。

图3　改造前后4#锅炉出力随一次风率的变化图

3.2.2改造前后4#锅炉出力变化情况试验条件：改造前后4#炉大床运行温度保持在1030～1050℃之间，一二次风量相加为92000m3/h。

通过调整一次风率改来得到造前后4#炉出力情况如图2，改造前后，4#循环流化床锅炉，在相等的一二次风率下，出力有了明显的改善，大约提高了10t/h左右，改造后，在一次风量在55%左右时，锅炉随着一次风率的增加，锅炉出力增加趋势减缓。改造后4#锅炉整体满足设计负荷。

4结论

通过降低4#锅炉一次风率，增加密相区的流化速度，可以提高循环流化床锅炉的炉出口温度及锅炉出力。