循环流化床锅炉节能运行存在的问题及优化调整
[收稿日期]2011-07-10[作者简介]李
荣（1972—），男，陕西省人，工程师，从事循环流化床锅炉节能技术管理工作。
高。
2锅炉运行风量的影响[1-2]
目前，国内CFB 锅炉在额定负荷下的燃烧过剩
空气系数大多设计为1.20（依煤种不同而稍有差异），燃烧过剩氧量为3.50％。运行实践表明，在燃用神木煤等易燃尽的高挥发分煤种、飞灰和底渣中的可燃物含量较低且蒸汽参数正常时，燃烧过剩氧量
CFB 锅炉运行风量大、氧量高时，锅炉排烟烟气
体积将增大，使锅炉排烟热损失增加。表1中某
135MW CFB 锅炉的空预器出口氧量（该值依尾部
烟道漏风情况而不同程度地高于燃烧过剩氧量）经调整后降低0.86％，使锅炉排烟热损失降低0.3％。
2.2对锅炉送、引风机耗电率的影响
CFB 锅炉运行风量增大时锅炉风机运行能耗增
大，耗电率升高。反之，耗电率下降。如表1所示，某
135MW CFB 锅炉的一、二次风总风量在调整后降
表1某135MW CFB锅炉运行风量调整前、后的运行参数运行参数调整前调整后变化值
发电功率/MW135.5135.60.1
主汽流量/th-1472468-4一、二次风表盘总风量/m3h-1384385363947-20438
空预器出口氧量/％ 4.54 3.68-0.86
一、二次风机总电流/A451.8436.6-15.2
飞灰含碳量/％ 4.4 2.7-1.7
底渣含碳量/％0.20.40.2
排烟损失/％ 6.09 5.79-0.3
可燃气体未完全燃烧热损失/％0.10.10固体未完全燃烧热损失/％0.750.46-0.29散热损失/％0.370.370灰渣物理热损失/％0.0580.0565-0.0015
石灰石脱硫热损失/％0.0080.010.002锅炉热效率/％92.6293.2150.595
低20438m3/h，仅一、二次风机总电流就相应减少了15.2A。
2.3对锅炉受热面磨损和运行安全的影响
锅炉受热面磨损爆管是造成CFB锅炉非停、缩短锅炉运行周期和影响安全经济运行的首要原因。总风量过大时使锅炉烟气量增大、炉内各部烟气流速提高，将加剧炉内各受热面的磨损，容易造成因锅炉受热面磨损减薄爆管而停炉。
表1中某135MW CFB锅炉由于煤质下降、入炉煤粒度过大、下部床温高等原因而将一、二次风总风量提高了约25％运行，不仅使各风机总电流增加了35A，而且导致一段时期内锅炉磨损泄漏的问题频繁发生。后采用比较合理的运行方式，调整、降低了锅炉运行风量，锅炉磨损有效减缓，运行周期明显延长，在显著提高机组运行可靠性的同时，也实现了节能运行。
2.4对锅炉NO x气体排放的影响
CFB锅炉运行风量大时，高过剩氧量也使得NO x气体的生成量增加。资料显示，当过剩氧量从4.9％降至2.0％时，NO x气体质量浓度可减少100 mg/m3以上。
3锅炉排烟温度高的原因分析
目前多数CFB锅炉的排烟温度均高于设计值，成为影响CFB锅炉节能运行的重要问题。主要原因如下。
3.1锅炉设计
在锅炉设计中，各个受热面传热系数、灰污系数的计算或选取是影响锅炉传热性能及排烟温度的关键因素之一。当设计值偏高时，则排烟温度偏高。此外，锅炉设计难以平衡在冬、夏季不同气温下运行时的排烟温度（尤其是许多电厂的暖风器在冬季不能正常运行），因而在夏季出现超温。
3.2锅炉运行[3]
3.2.1锅炉燃煤煤质变差
锅炉投入运行后，实际燃用煤种特性差于设计煤种，往往出现入炉煤热值低、灰分高的情况，使得进入尾部对流受热面烟道烟气中的飞灰浓度增大，高浓度烟尘气流（气固两相流）所携带的热量偏多，最终导致排烟温度超温。
3.2.2受热面积灰
由于一些锅炉的吹灰器不能正常投运或吹灰不及时，造成尾部对流受热面的管子积灰严重，阻碍管外烟气与管内工质的传热，使得尾部烟道的各部烟温（包括排烟温度）均升高。因此，在运行中应注意尾部对流受热面的管子积灰问题，完善吹灰设备，及时、有效地进行吹灰。
3.2.3空预器入口风温升高
由于季节变换，当环境温度升高时，空预器入口风温升高。在其他条件不变的情况下，由于空预器传热温压降低，空预器传热量减少，排烟温度也相应升高。
3.2.4循环灰系统分离器的影响
高温旋风分离器分离效率降低，分离器芯管出口烟气中的飞灰增多，同样使进入尾部对流受热面烟道烟气中的飞灰浓度增大，烟尘气流所携带的热量偏高，使得排烟温度超温。
3.2.5炉膛燃烧的影响
分离器温升值（出口温度－进口温度）可间接反映出煤在炉膛内的燃尽程度。该值较低时，则表明细煤颗粒在炉膛内的燃烧比较充分。目前实际运行中的分离器温升值多在30～40℃，当锅炉炉内燃烧状况较差时，分离器温升值可达100℃以上。因此，调整锅炉运行参数，强化炉膛内燃烧，减小分离器温升值，可降低分离器出口温度（即尾部烟道入口温度），进而降低锅炉排烟温度。同时，还可在一定程度上提高锅炉燃烧效率。
4优化试验
通过CFB锅炉燃烧优化调整试验可在一定程度上解决锅炉运行风量大和排烟温度高的问题。燃
内蒙古电力技术2011年第29卷第4期60
烧优化试验项目如下。
4.1给煤粒度调整试验
严格按照设计要求使入炉煤最大粒径≤10mm （尤其在入炉煤含矸石较多时）。但在煤的挥发分高、灰分低、热崩裂性强的情况下，可适当放大入炉煤粒径。在安全运行的前提下，适度调整放大入炉煤粒径，可减小飞灰量，降低烟气飞灰浓度。
4.2一、二次风量调整试验
通过调整一、二次风量（率）不仅能调节床温、增强炉内燃烧，而且还能降低过渡区床料对炉膛锥段以上部位水冷壁管的冲刷，减轻磨损。
二次风率对于飞灰燃尽有一最佳值。即在一定范围内适度提高二次风率，加强二次风的混合及扰动作用，可降低飞灰中的可燃物含量。
4.3二次风各喷口的风量配比调整试验
实际测量结果表明，CFB锅炉炉膛内氧的质量浓度分布并不均匀，呈现出沿炉膛四壁高，中间低的分布状况。应根据炉膛结构和给煤方式等细化调整各二次风喷口的风量配比，以改善炉内气氛。
4.4过剩氧量优化试验[4]
在进行过剩氧量调整时，必须兼顾锅炉出力、各主要参数及热损失的变化，力图使排烟热损失及机械不完全燃烧热损失最小；应尽可能控制过剩氧量，减少总风量，以降低炉膛烟气速度，减轻炉内磨损。
4.5床温调整试验
CFB锅炉床温调整试验的主要目的为：防止炉内超温，保证锅炉安全运行；降低灰、渣可燃物含量，提高燃烧效率；适应炉内传热需要；满足炉内脱硫及NO x等达标排放的运行条件。
4.6变床压试验
CFB锅炉床压与炉膛颗粒浓度相关，床压沿床高分布随锅炉负荷而改变。试验表明，在负荷及流化风量一定并适度提高炉膛床压时，飞灰可燃物有降低的趋势。
4.7返料器试验
返料器不仅要按运行需要量回送循环灰至炉膛下部，同时还必须保证炉膛下部与分离器之间的压力差。因此，需经过调整使之达到合理的工作状态。
4.8脱硫及NO x排放调整试验
结合CFB锅炉燃烧试验，CFB锅炉污染气体排放试验的调整参数包括：Ca/S、床温、氧量及二次风率等。通过改变影响炉内脱硫及NO
x
生成的上述运
行参数，优化脱硫和NO
x
排放工况，使SO
2
和NO
x
气体达标排放。
5试验效果
经过对多台135MW CFB锅炉进行燃烧优化调整试验，主要取得了以下实际效果。
5.1锅炉连续运行时间延长
由于运行风量降低（过剩氧量可稳定控制在3％以下），风量配比较合理，炉内受热面的磨损明显减轻，锅炉连续运行时间从1000～1500h延长到了3600～4800h，为CFB锅炉节能运行奠定了基础。
5.2锅炉热效率提高
随着排烟温度降低、过剩氧量减小和燃烧效率的提高，锅炉的热损失减少，锅炉热效率提高了0.5％～1％。
5.3锅炉风机电耗降低
在保证CFB锅炉出力和稳定运行的前提下，运行总风量的减少使锅炉风机运行电耗有所降低。据统计数据，单台锅炉各风机的总电流可比调整前降低20～35A。
6结语
神东公司通过CFB锅炉燃烧调整试验优化调整CFB锅炉运行参数，降低了CFB锅炉运行风量和排烟温度，使锅炉运行效率得以提高，实现了CFB 锅炉长周期节能运行，可供其他机组借鉴。
[参考文献]
[1]袁颖，张经武.燃煤锅炉燃烧调整试验方法[M].北京：水利
电力出版社，1974：111-137.
[2]冯俊凯，岳光溪，吕俊复，等.循环流化床燃烧锅炉[M].北京：
中国电力出版社，2003：23-59.
[3]张敏.CFB锅炉燃烧优化调整试验方法研究与应用[J].热力
发电，2009，38（9）：63－69.
[4]钱宇，张敏，李力全.循环流化床锅炉防磨技术[J].热力发
电，2007，36（6）：72－74.
编辑：张俊英
李荣，等：循环流化床锅炉节能运行存在的问题及优化调整
2011年第29卷第4期61