關(guān)于工廠的鍋爐節(jié)能改造，循環(huán)流化床鍋爐(以下簡(jiǎn)稱CFB鍋爐)具有可在爐內(nèi)進(jìn)行脫硫的優(yōu)點(diǎn),但隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的日趨提高,需要嚴(yán)格控制鍋爐床溫,并采用較高的鈣硫比,才能保證鍋爐參數(shù)基本穩(wěn)定?內(nèi)蒙古京泰發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱京泰電廠)300MWCFB鍋爐煤泥摻燒比例達(dá)到60%,由于入爐煤水分達(dá)17%,使得鍋爐長(zhǎng)期以較大風(fēng)量運(yùn)行,煙氣量較大?煙氣流速高,導(dǎo)致鍋爐受熱面受沖刷磨損嚴(yán)重;而且廠用電率高,排煙溫度也較高,影響CFB鍋爐的長(zhǎng)期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?為此,京泰電廠對(duì)300MW機(jī)組CFB鍋爐進(jìn)行改造,停運(yùn)爐內(nèi)脫硫系統(tǒng),增加爐外濕法脫硫系統(tǒng)?針對(duì)改造后的鍋爐運(yùn)行方式,對(duì)CFB鍋爐進(jìn)行了低氧量燃燒優(yōu)化調(diào)整。本文即對(duì)優(yōu)化調(diào)整過程及效果進(jìn)行介紹，查看最終節(jié)能減排效果。


鍋爐概況

京泰電廠300MW機(jī)組CFB鍋爐為東方-鍋爐(集團(tuán))股份有限公司生產(chǎn)的1089t/h單布風(fēng)板?亞臨界?一次中間再熱?自然循環(huán)汽包爐,主要由1個(gè)膜式水冷壁爐膛?3臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器和1個(gè)由汽冷包墻包覆的尾部豎井(HRA)組成?爐膛內(nèi)前墻布置12片屏式過熱器管屏?6片屏式再熱器管屏,后墻布置2片水冷蒸發(fā)屏?鍋爐共有8個(gè)給煤口,沿寬度方向均勻布置于爐前?爐膛底部是由水冷壁管彎制圍成的水冷風(fēng)室,兩側(cè)為一次熱風(fēng)道?6個(gè)排渣口布置在爐膛后墻水冷壁下部,分別對(duì)應(yīng)6臺(tái)滾筒式冷渣器?爐膛與尾部豎井之間有3臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器,其下部各布置1臺(tái)J形閥回料器,回料器為一分為二結(jié)構(gòu)[1]?


低氧量燃燒優(yōu)化試驗(yàn)

京泰電廠300MW機(jī)組CFB鍋爐一次風(fēng)擾動(dòng)滿足入爐煤初期燃燒用風(fēng);在低床壓工況下,二次風(fēng)噴口區(qū)域物料濃度降低,二次風(fēng)穿透深度加大,爐膛上部氣固混合效果得以提升,有利于提高鍋爐燃燒效率[2],使入爐煤能夠充分燃燒,因而鍋爐具備低氧量運(yùn)行條件?隨著爐外煙氣濕法脫硫系統(tǒng)的投運(yùn)(同時(shí)停運(yùn)爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)),床溫有一定的升高空間,有利于采取低氧量運(yùn)行;在保持低床壓運(yùn)行的基礎(chǔ)上,通過有效降低運(yùn)行總風(fēng)量,控制煙氣流速,可以有效降低鍋爐受熱面磨損程度,為機(jī)組的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)?

基于以上分析,京泰電廠于2014年3月至5月對(duì)300MW機(jī)組CFB鍋爐進(jìn)行低氧量燃燒調(diào)整試驗(yàn)?在300MW?250MW?200MW?165MW負(fù)荷下,通過調(diào)整總風(fēng)量分別維持鍋爐氧量在3%?2.5%?2%,記錄不同負(fù)荷下鍋爐氧量的變化對(duì)鍋爐輔機(jī)耗電量?鍋爐床溫?爐內(nèi)物料循環(huán)量?鍋爐燃燒情況及鍋爐效率的影響?保持鍋爐氧量不變,改變一?二次風(fēng)配比,增大二次風(fēng)量?降低一次風(fēng)量,記錄燃燒參數(shù),確定鍋爐合理的一?二次風(fēng)量運(yùn)行范圍?


試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

在試驗(yàn)期間,鍋爐排渣情況良好,飛灰?底渣中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持基本穩(wěn)定并略有下降;鍋爐物料循環(huán)正常,帶負(fù)荷響應(yīng)能力不變,各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)正常?鍋爐燃燒優(yōu)化前,150~300MW負(fù)荷對(duì)應(yīng)鍋爐氧量為3.5%~6%;通過低氧量燃燒優(yōu)化運(yùn)行后,負(fù)荷在150~200MW時(shí)控制鍋爐氧量為2%~3.5%;負(fù)荷大于200MW時(shí)控制鍋爐氧量為2%?具體數(shù)據(jù)分析如下?

3.1 鍋爐風(fēng)量

圖1為鍋爐風(fēng)量變化曲線?由圖1可以看出:滿負(fù)荷工況下,一次風(fēng)風(fēng)量由326000m3/h減小至307000m3/h;200MW負(fù)荷以上時(shí),二次風(fēng)風(fēng)量降低100000m3/h?依據(jù)鍋爐生產(chǎn)廠家相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算可知,送風(fēng)量降低100000m3/h可降低爐膛煙氣流速0.4m/s,降低分離器入口區(qū)域煙氣流速2m/s[2]?爐膛煙氣流速降低能有效減緩爐膛水冷壁及分離器區(qū)域受熱面的磨損沖刷,對(duì)實(shí)現(xiàn)鍋爐的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義[3]?


3.2 鍋爐風(fēng)機(jī)電流

圖2為鍋爐風(fēng)機(jī)電流變化柱狀圖?分析表明,鍋爐低氧量運(yùn)行時(shí),送?引風(fēng)系統(tǒng)阻力下降,特別是引風(fēng)機(jī)?二次風(fēng)機(jī)在高負(fù)荷工況下電流下降明顯?


爐側(cè)風(fēng)機(jī)耗電率較優(yōu)化前平均下降0.5%左右,按全年發(fā)電量3.2TWh?上網(wǎng)電價(jià)0.3元/kWh計(jì),每年可節(jié)約成本480萬(wàn)元?

3.3 鍋爐床溫?排煙溫度

如圖3所示,在鍋爐低氧量燃燒優(yōu)化后,鍋爐床溫呈升高趨勢(shì),平均升高30℃左右;在夏季高負(fù)荷工況下,鍋爐排煙溫度得到了有效控制,滿負(fù)荷工況下鍋爐排煙溫度由168℃下降至152℃,月平均排煙溫度較同期下降10℃左右;對(duì)應(yīng)煤耗率降低約1.6g/kWh,全年發(fā)電量按3.2TWh計(jì),每年可節(jié)約標(biāo)煤約5120t[4];同時(shí)減少了省煤器區(qū)域的清灰次數(shù),有效減緩了受熱面因吹灰頻繁導(dǎo)致的磨損減薄,保障了省煤器區(qū)域受熱面的安全[5]?


3.4 鍋爐灰渣中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)

CFB鍋爐采取低氧量運(yùn)行后床溫升高,同時(shí)由于煙氣流速減小,燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),飛灰?底渣的燃盡率提高?從圖4可以看出,飛灰中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2.7%左右下降至2.5%左右,底渣中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也有所下降?


結(jié)束語(yǔ)

京泰電廠結(jié)合生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行方式變化,300MW機(jī)組實(shí)施鍋爐低氧量燃燒優(yōu)化,有效減緩了CFB鍋爐受熱面的磨損,延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命;降低了輔機(jī)耗電率,減小了排煙熱損失,實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?但CFB鍋爐采取低氧量運(yùn)行存在床溫偏高問題,如燃用煤種灰熔點(diǎn)較低,則鍋爐低氧量運(yùn)行將受制于床溫?因此鍋爐低氧量燃燒優(yōu)化需采用1爐1方案,以準(zhǔn)確設(shè)定鍋爐安全燃燒邊界,實(shí)現(xiàn)機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?