循环流化床锅炉运行调整分析

李强 宁文超 邢维钢

摘要：循环流化床锅炉以其高效、节能、低污染的特点在热电厂中得到更广泛应用。我司铂瑞能源（新干）有限公司采用的是无锡锅炉厂制造的UG-130/13.7-M型130t/h超高温超高压循环流化床锅炉。由于热负荷的不足，锅炉始终没有达到满负荷运行状态，个别参数表现不理想，比如床温偏低，排烟温度偏高，锅炉汽水损失大，运行效率低表现突出。针对当前情况，对排污量和吹灰时间进行了调整，使锅炉汽水损失明显得到改善;另外，严格控制燃煤粒度有利于床料充分流化;加之通过调整锅炉循环灰量的大小来调整床温，使灰渣未完成热损失得到明显改善。总之，通过多举措多方法的综合操作，使锅炉效率得到一定提高，改善了锅炉运行经济性。

关键词：循环流化床;锅炉汽水损失;循环返料灰;床温

中图分类号：TK229.6    文献标识码：A     文章編号：1671-2064（2019）17-0000-00

1 汽侧调整对锅炉经济运行的重要性

1.1 锅炉补水的影响

这里是指锅炉主给水和主蒸汽计量的差值，包含定排、连排、炉侧疏水和各阀门的跑冒滴漏、吹灰等自用蒸汽。统计#1、2炉共12天补水量，日负荷基本相同，平均补水率分别是7.2%和5%。为了更好地降低机组补水率，减少了能量损失，要对数据进行分析排查。如果是计量原因，则应当校准表计，保证计量准确。如果是各种漏泄，则对疏水、炉侧各阀门的跑冒滴漏进行巡检维护处理。

在排查中发现，定排扩容器冒汽量比较大。关于定排、连排的排污热损失：锅炉厂排污率给定值是≤1%。我司机组属于全背压式供汽机组，机组自身凝结水回用少，供热凝结水不回收，除盐水补充量大，所以运行炉不能按照以往经验控制定排和连排量，每班应根据水质化验的结果，进行科学合理排污。通过延长定排间隔时间，减少连续排污量，定时化验水质，找出水质恶化周期时点，从而确定最佳排污量和排污时点，达到减少能量损失的目的。

锅炉吹灰的目的是防止受热面积灰、结渣，确保受热面换热效果，但不合理的吹灰，不仅导致大量蒸汽浪费，而且也会造成锅炉受热面管壁因蒸汽长期冲刷而变薄、破裂。吹灰操作分自动和手动两种，自动吹灰操作比较程序化，手动吹灰属于个人经验，汽耗因人而异。除了每天定期吹灰以外，还应根据排烟温度和吹灰效果（吹灰前、后的排烟温度变化及停炉后对烟道检查积灰程度）经常分析、总结运行经验，优化吹灰运行方式。可以结合停炉后尾部受热面积灰检查情况，在操作过程中，对不同的吹灰部位采取不同的吹灰间隔时间和吹灰时长。汽水损失不仅是资源成本，也是处理负担。汽水损失由锅炉专项治理也可延伸到全厂，定期组织工质损失调查，拿出治理措施，杜绝工业水、除盐水过量使用。经过一段时间调整，综合以上措施两台锅炉汽水损失基本控制在3%左右，目前效果良好。

1.2 给水温度和减温水的调整

1.2.1 给水温度的影响

给水温度升高，产出相同蒸汽量所需燃料量减少，烟气量相应减少且流速下降，炉膛出口烟温降低。辐射过热器吸热比例增加，对流过热器吸热比例减少，主热汽温是下降的，减温水量减小，有利于经济运行。所以要确保除氧器和高加投运正常，保证给水温度达到设计值。

1.2.2 减温水量的影响

我司锅炉，一级减温水在中温过热器、炉内中温屏式过热器前喷入，主要用于保护过热器、粗调汽温。二级减温水在炉内高温屏式过热器前喷入对汽温进行细调。一级减温水的投入原则是保护低温屏过不超温兼顾汽温调整在正常范围，二级减温水量在保证汽温到达要求。由于二级减温水量变化对汽温变化影响敏感，为了防止出现汽温陡变，应采用“收敛型”调节方式。

过量使用减温水，会改变了锅炉设计时受热面的吸热份额分布，降低了高品位蒸汽，增加了煤耗，长期过量使用减温水还会对过热器管壁不利，容易造成过热器管壁积盐结垢、腐蚀甚至超温爆管。我厂锅炉运行人员经过仔细琢磨、精心调整将两级减温器喷水量由6～9t/h左右分别控制在3～4t/h左右。

2 燃烧调整对锅炉经济运行的重要性

2.1 入炉煤粒度分布对其运行经济性的影响

对炉煤粒度的控制是提高燃烧效率的前提，其表现为粒度过大（粒径>10mm）， 则会发生大块沉积、流化不畅、循环灰量不足、带负荷能力下降、床温偏差大、易局部结焦、进入炉膛后很难烧透，炉渣可燃物含量增加、排渣困难，所以入炉煤粒度能否控制好对锅炉的稳定运行影响很大。

以上主要是煤的粒径对机械不完全燃烧损失的影响，其次煤的粒径对NOx的影响也不容小觑。入炉煤颗粒度d50越大，所需流化风量就越大。研究证明，流化风量的大小是影响NOx原始排放的因素之一。流化风量越大，NOx原始排放量就越高。

因此要求：粒度范围0～10mm，50%切割粒径d50=2mm，10mm颗料度所占的比例要<5%。一般来说对燃用低灰分的优质煤可采用较大颗粒尺寸，燃用高灰分的劣质煤宜采用较小的粒度，最佳的分级要求应为中间多，两头少。运行中要经常检查碎煤效果、炉渣颗粒、燃烬程度，及时调整破碎机间隙;如果细颗粒太多，必要的情况下可以进行筛分后破碎。总之，入炉煤粒度的调整主要从燃烧效率和碎煤经济性来取舍确定。

2.2 运行参数控制对其经济性的影响

锅炉正常运行是以风定荷，以煤定温（锅炉负荷、床温）;风是灰的载体，灰是热的载体，不同的锅炉负荷，对应不同的风量，不同的煤量。因炉型厂家和设计理念不同，料层厚度和循环灰量也略有不同。煤量、流化风量、料层厚度、循环灰量，氧量等直接影响到床温、负荷、煤的燃尽度和锅炉经济性。精心调整、总结经验对经济运行有着重要的意义。

2.2.1 关于料层厚度的控制

风室压力反应布风板和料层厚度的综合阻力，主要通过调整排渣量来实现目标参数。一次风通过空载布风板时，布风板的阻力会随着风量增加而增大。由试验可以绘制出布风板的空载风量——阻力特性曲线。布风板上铺设床料，当通过一次风时，床料由静止状态转变为流化状态时的最小风量，称为临界流化风量。

临界流化风量偏小会造成床层沟流、节涌等，从而引起床温不均、局部超温，造成床面部分结焦，所以运行时的最低风量一定要大于临界流化风量。最低流化风量一般与锅炉布风板风帽结构特性和床料煤种及颗粒特性有关，具体通过冷态试验来确定。在测定料层阻力时，每改变一次料层厚度，都应根据炉内的临界流化情况，确定每一次料层的临界流化风量，其中最大的一次上行流化风量作为热态运行时的最小流化风量。

运行中对料层厚度的关注主要体现在监视风室压力上。风室压力通过调整冷渣机的排渣量来控制，厂家建议控制风室压力5.5～7.5kPa，这里控制风室压力6.5kPa，并进行了接带负荷测试可以长时间稳定运行。这样薄的料层厚度对燃烬度有一定的保证，并结合定期排渣，使大渣含碳量较低，能小于1-2%。锅炉厂家也建议定期排渣，如连续排渣的大渣含碳量会有所升高。低的料层有益于降低流化风，低的流化风量有利于降低N0x的生成。采用过高的运行床压会加大风机的出力和加剧炉内的磨损，增加厂用电量，导致机组运行经济性不佳和设备磨损加大。

2.2.2 关于床温的控制

循环流化床锅炉床温反映了炉内吸热与放热之间的关系，是安全?经济运行的关键。如床温过低，不利于燃料燃烬，飞灰及底渣含碳量增加，锅炉效率降低，影响锅炉经济性;如床温过高（960℃以上），N0x生成增多，對于炉内脱硫来讲，将大幅增加Ca/S比，SO2、N0x排放增加，炉内大幅喷钙也会进一步增加N0x的生成，增加烟气排放处理成本;同时还会增加烟气中的飞灰粘度，使尾部烟道积灰增加，降低锅炉经济性。床温高低变化对燃料的燃烬度和废气的生产是反向影响，运行中找到最合适的平衡点是关键。

一次风量除了满足床料流化以外，还为燃料供氧燃烧。运行中通过调整煤量、一次风量和排渣量，优化燃烧，使床温控制在850～900℃。床温的高低与循环返料灰有很大关系，一般循环流化床锅炉返料不调整，循环灰自适应平衡。我司新干锅炉返料器下部布置了专用冷灰器，说明书中指出：“在燃烧煤种灰分较高，循环灰量太大时，可从返料放灰以适当减少炉膛内会浓度”。

灰少表现是炉膛中部压力低、床温高，灰多则与之相反。此时的调整方法是，可以均匀连续放出返料灰，以减少被循环灰带走的热量，使床温上升。我司的锅炉，炉膛压力常在1800-2000Pa左右，床温只有750℃左右，这样的床温对灰渣含碳量影响是很大的。通过一段时间摸索，采用连续放返料灰来控制床温是个不错的选择。在实践中我们将放灰量控制在维持炉膛中部压力1200Pa左右效果较好，这样床温能到达800-870℃左右，使烟气排放即达到环保要求，又有利于提高燃烬效率。

2.2.3 关于氧量的控制

为了使进入炉膛的燃料完全燃烧，降低化学和机械不完全燃烧损失，送入炉膛的空气要比理论空气总量多，即炉膛内有过剩的氧。前些年，由于不考虑烟气排放的原因，基本上将氧量控制在3～5%左右。近年来，由于对烟气治理的要求，在锅炉低氧燃烧方面做了大量研究，低氧燃烧其实就是降低局部高温燃烧区的氧浓度，以降低燃烧区温度，减少氮氧化物排放。主要有以下优、缺点：

（1）送风量和烟气量减小使排烟热损失下降，锅炉效率提高，并使风机电耗减小;

（2）低氧燃烧减少SO3生成，SO3会降低烟气露点温度，造成低温受热面的腐蚀;

（3）减少NOx生成量，有利于环境保护;

（4）低氧燃烧使化学和机械不完全燃烧损失增大，破坏了燃烧稳定性，燃烧程度下降。降低了锅炉效率。

低氧燃烧控制主要是适当降低料层，减少一次风比例，充分利用二次风分级送入，实现分级燃烧。必要时可以控制炉膛出口微正压运行，减少风机电耗，减少排烟热损失。在运行中尝试过控制氧量到2.6-3%，2.3-2.6%，2.0-2.3%，1.8-2.0%，最后找出最为经济合理的氧量值是2.0-2.3%左右。

3 结语

由于我司采用了无锡华光锅炉股份有限公司开发的第三代新型低氮燃烧循环流化床技术，通过薄料层、低床温、低氧量、分级送风等运行手段，能显著抑制低烟气中N0x的生成，降低风机的用电消耗，并结合控制循环返料灰的量有效控制床温，保证了烟气排放的合格和有效降低灰渣含碳量，因而它更能有益于提高公司经济效益;加之操作人员日常精心调整，降低锅炉汽水损失，锅炉即使没有达到满负荷运行，也有益于在相同条件下提高锅炉经济性，从而能达到节能降耗增效，减少废气排放的目的。

参考文献

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收稿日期：2019-08-07

作者简介：李强（1972—），男，黑龙江鸡西人，大专，运行主管工程师，研究方向： 热电厂经济运行。