探讨如何提高循环流化床锅炉热效率的措施

宝丰能源集团股份有限责任公司 宁夏 银川 750411

我国既是产煤大国,又是煤炭消耗大国,煤炭在我国能源中占据着主要地位。随着人们环保意识的不断增强,以及可持续发展理念深入人心,电厂亦是如此,在国家环保政策的要求下,以及火电厂开始实施超低排放政策的有效实施,不可避免的对电厂设备提出了更高的要求,循环流化床锅炉就是其中之一,因此,对于研究提高循环流化床锅炉热效率显得非常重要。

一、循环流化床锅炉的特点

这类锅炉具有较高的燃烧率、燃料适用范围广、脱硫高效等特点。其中,燃烧效率高是这类锅炉具有的特点之一,其燃烧效率高达95%以上。燃料适用范围广作为这类锅炉的主要优点,燃料在循环流化床锅炉床料中仅占3%以下的比例,剩下的都是一些不可燃的脱硫剂等颗粒物质。除此之外,循环流化床锅炉还具有较高的燃烧强度、氮氧化物排放低、负荷调节快等特点。不仅能够实现灰渣的综合利用、降低运行成本,还能实现稳定燃烧,降低能源消耗,从而得到快速发展。

二、影响循环流化床锅炉热效率的主要因素

循环流化床锅炉常常出现的问题主要有金属受热面磨损、爆管、中心筒堵塞、结渣等。这些问题都会在一定程度上影响到锅炉的正常稳定运行状态,并在一定程度上降低锅炉效率,容易出现锅炉故障问题。因此,提高锅炉热效率是确保锅炉正常稳定运行的重要途径。通过分析后发现,影响锅炉热效率的主要因素包括煤粒径、排烟热损失、床层压差等。

(一)燃煤粒径的影响。从整体来看,不同的燃煤粒径对锅炉热效率产生的影响不同。降低固体未完全燃烧热损失技术通过控制原煤粒度级配,保证入炉煤粒度在6mm以下,增加燃料燃烧反应的比表面积,减少燃料燃尽所需要的时间。如通过选取合适的床温,提高燃料燃烧效率;优化分离器结构设计,提高分离效率;增加外循环倍率,降低飞灰含碳量;优化炉膛设计,改善进风配风方式,风室风帽设计、给煤方式及给煤口、排渣口布置等,使布风均匀,保证燃料充分燃尽。

(二)降低排烟热损失。降低排烟热损失主要途径就是减少锅炉排烟量和降低排烟温度。可通过改进锅炉下部炉膛形状和布风设计的技术措施,在提高燃料燃尽度的同时,大大提高入炉氧气的利用率。在保证充分燃烧的同时,选取合适的过量空气系数、较高的床温,加强二次风的强烈扰动,使燃料与风混合均匀。如采用三维肋片管或者回转式空预器,是锅炉排烟温度控制在低设计范围内;分离器及其进口烟道采用膜式水冷壁包覆的汽冷包墙结构就能将炉体外表温度控制在50℃以下,从而减少了锅炉的散热损失。

(三)料层差压。在物料循环系统中,料层差压以及炉膛差压是主要的控制参数,若这两个参数能够根据实际情况调整到最佳数值,便能有效的减少锅炉灰渣可燃物以及飞灰可燃物损失,从而提高锅炉热效率和经济效益。其中,料层差压对锅炉稳定运行具有重要的作用,若料层较薄,则易吹穿而产生沟流,流化不均引起局部结渣,无法形成稳定的密相区,同时还会造成灰渣可燃物含量高,增加灰渣热损失;反之,若料层过厚,则会增加风机压头,增大扬析夹带量,使得流化质量下降,底部出现大颗粒物料沉积现象,并对锅炉的稳定安全运行带来较大的风险与威胁。

三、提高循环流化床热效率的有效措施

(一)提高燃烧温度,降低飞灰含碳量。在影响飞灰含碳量的众多因素中,燃烧温度所发挥的作用最为明显。燃烧温度的增加能够在一定程度上提高碳的反应活性,使得煤粒的燃烧效率提高,降低灰渣的含碳量。有研究显示,当燃烧温度由900摄氏度提高50摄氏度时,飞灰含碳量会出现约10%的降低,而锅炉热效率会出现2%的增加。除了增加燃烧温度使飞灰含碳量降低,实现锅炉热效率提高的方式外,选择合适的煤种、控制氧量等也是降低飞灰含碳量,提高锅炉热效率的有效手段和方式。

(二)合理二次助燃。在运行中,要适时的做好一、二次风量的配比,根据需求,可适当的减少一次风量,合理使用二次风量。流化风量应以符合流化床料为最佳,假如床料量,如加大一次风量,会使气流风速过大,增大了烟气携带飞灰颗粒远离旋风分离器出口,增大了飞灰量及未燃尽碳的损失,同时减少了燃料在炉内的内循环次数,缩短在炉内的停留时间,提高了燃烧效率。

(三)燃烧破碎机的升级改造。燃煤粒径的大小对锅炉热效率产生不同的影响,燃煤粒径的不合格会造成锅炉效率降低。在流化床中,若燃煤粒径较小,其挥发分析出的时间以及炭粒燃尽时间较短,可燃物损失也比较小,若燃煤粒径较大,其挥发分析出时间以及碳粒燃尽时间相对较长,可燃物损失也会增加。因此,为有效实现锅炉效率的提升,就需对燃煤破碎机的破碎率进行调整,细化煤粒度,降低可燃物损失,从而高锅炉燃烧效率。

(四)受热面积灰、吹灰的控制。受热面积灰指的是锅炉受热面积灰、结焦及空预器传热元件积灰,锅炉受热面积灰使热传递系数降低,锅炉吸热速度变慢,并且吸热量降低,烟气放热量减少,空预器入口烟温升高,使得排烟温度升高。空气预热器堵灰,导致空气预热器传热面积减少,从而使得烟气的放热量逐渐减少,导致排烟温度随之升高。考虑到循环流化床锅炉尾部烟道灰浓度高的特性,应兼顾吹灰、蒸汽的损失量,因此,应合理有效的安排吹灰时间和频率。

(五)提升锅炉漏风、漏灰治理措施。锅炉正压区的漏风、漏灰和负压区漏风,对于整个燃烧工况的建立破坏性极大,特别是对返料量影响较大。因此,在运行中,应加大锅对炉漏风、漏灰点的检修力度,应成立专门的治理小组,由专人负责负责,从而保证其检修质量,对于漏风、漏灰的治理,不但能提高燃烧效率,同时还能降低厂用电量。通过对空气预热器一、二次风进行漏风试验和疏通管道,避免锅炉风量损耗,降低引风阻力。

结语

总之,循环流化床燃烧技术对污染物的排放有着严格的标准,对燃料的品质要求较低,逐渐得到了开发与应用。现已制造或投入使用的循环流化床锅炉高达上百台,有着广阔的发展前景,通过对提高锅炉热效率进行深入探究,能有效的提升企业经济效益。