循环流化床锅炉脱硫及燃烧效率分析

五、影响锅炉燃烧效率的原因分析

由于我们不是供热机组因此负荷率一直较低，冬季和一季度负荷率只有60%，因此供电煤耗398g/kwh及飞灰可燃物5.5%偏高，说明锅炉燃烧效率下降，整体经济性偏差，面对现实问题，我们先从低负荷时的燃烧调整开始，然后逐步分析原因予以解决:

5.1低负荷对锅炉效率的影响

循环流化床锅炉不能因为负荷低就无限制的大幅降低风量，因为必须要保证锅炉各部位正常流化和密封，有些风量不随负荷降低而降低，而是固定不变的，这些固定风约占满负荷时总风量的1/6，所以锅炉低负荷运行时风机单耗大、厂用电率高。

表1是70MW与110MW时厂用电统计，从表1中可以看到110MW时厂用电率8.67%，70MW时则达到了9.47%。

通过停炉后的冷态试验数据结合运行中给煤量和返料灰的因素考虑，流化风量在80MW以下最低降到满负荷时的70%即145KNm3/h，为维持氧量，二次风量降到最低60KNm3/h，通过对上下二次风的调整，保证二次风压不低于6KPa，总共需二次风量60KNm3/h，约满负荷的1/3，所以80MW以下时二次风机余量很大，因此负荷低于100MW时我们采用的是运行一台备用一台的方式。

5.2排烟温度的影响：

由于目前的乙炔吹灰器吹灰效果不好，尽管厂家来人做过调试但是从吹灰结果看不够理想，这样的话尾部受热面沾污导致传热恶化会便排烟温度显著升高，同时灰份高的煤发热量低，在相同负荷情况下消耗的燃料量增加，造成烟气量和流速升高，导致排烟温度及排烟量都会升高，从而降低锅炉效率。受热面积灰指锅炉受热面积灰、结渣及空预器传热元件积灰，锅炉受热面积灰将使受热面传热系数降低，锅炉吸热量降低，烟气放热量减少，空预器入口烟温升高，从而导致排烟温度升高;空气预热器堵灰则使空气预热器传热面积减少，也将使烟气的放热量减少，使排烟温度升高。

5.3一二次风量配比的影响：

一二次风比例的调整可以有效的改善炉内燃烧工况，对于循环流化床锅炉来说，密相区处于一个很特殊的欠氧状态，虽然区内有大量氧气存在，然而区内的CO浓度高达2%，表明密相区的燃烧处于欠氧状态。同时从气固两相流的行为来看，循环流化床锅炉密相区存在着气泡相和乳化相，其间的传质阻力对燃烧的影响更为突出，氧气与不完全燃烧产物CO以及煤颗粒释放的挥发份得不到充分混合，进行反应，密相区尽管有氧气的存在，炭颗粒的燃烧仍是欠氧状态。研究表明，在二次风口上，燃烧室中心区存在一个明显的低氧区，二次风的主要作用就是提供足够的动能穿透物料空间达到燃烧室中心，提供炭颗粒燃烧需要的氧气。公司二次风分为上下两层送入，不同的分配比例决定了炉内不同部位的氧量份额。总风量不变的情况下，过大的一次风量尽管保证了物料的扬析力度，加剧内循环，但无法提供二次风口上燃烧所需要的氧气，炭颗粒不能充分燃尽，降低了锅炉效率。过大的二次风量虽然保证了燃烧所需要的氧气，但一次风量的减少将减弱内循环，同时不能充分将热量带到稀相区参与换热导致床温升高。因此一二次风、上下二次风比例调整，二次风穿透、扩散效果的调整，可以有效改善炉内风、煤、床料的混合程度，在保证炭颗粒充分燃烧的前提下，将总风量控制在合适范围内，通过降低烟气的总焓值降低排烟温度。

5.4针对风机设计参数不准确的改进

由于循环流化床锅炉采用的是高压头的风机，风机运行时因工质摩擦产生大量的热量，导致风机出口温度较高。空气预热器传热温差小，烟气的放热量就少，降低了从烟气吸收的热量致使与煤粉炉相比排烟温度较高。我公司一次风机出口温度设计值35℃，二次风机出口温度设计值35℃，而夏季一二次风机实际运行出口温度为50℃高于设计值15℃左右，这也是排烟损失与实际相差的原因之一。基于上述原因，再考虑到加入石灰石脱硫后，已无空预器低温腐蚀的可能性，实际停炉后现场检查也证明了此点。

5.5空预器漏风率大、排烟温度高

通过燃烧调整实验得出的实验数据表明，目前，锅炉运行排烟氧量约为3.0—5.0%，而空预器入口过量空气系数只为1.09，空预器空气侧设计温度为283℃，而实际运行温度只能达到255℃左右。因此降低排烟氧量和空预器漏风率是降低排烟损失的最有效途径。对空预器作简单的热力计算表明，漏风的多少最终反映在过量空气系数的变化，假设空气从冷端到热端是均匀漏风，空气侧温度以入口冷风与出口热风的算术平均值计算，烟气侧温度以空预器入口烟温与排烟温度的算术平均值计算，得出漏风的吸热量，从而得出排烟温度的影响。从各种工况可以得出空预器的平均漏风率为11%，漏风量的增加，使排烟温度增高，排烟损失较设计值增加了0.63%。根据上述分析结果表明，防止空预器漏风是现有降低排烟损失的关键。

现阶段，已于设备部、锅炉检修讨论可行方案，利用检修机会改进空预器查漏堵漏，做好防磨措施。

5.6床温床压的控制

床压反映了炉内物料的浓度，直接关系到炉内的燃烧和传热工控。床温是炉内燃烧以及外循环灰调节效果的综合结果，床温与床压、一二次风配比、返料量、总风量等密切相关。通过燃烧调整实验，优化锅炉运行参数、确定锅炉效率较高的工况、改进了锅炉运行操作，目前供电煤耗降至386g/kwh，飞灰可燃物达到3.2%、低渣可燃物0.85%的水平。

结束语：

针对循环流化床锅炉炉内燃烧这一个非常复杂的过程，通过对燃烧的理论研究和大量运行经验总结，针对每一问题、每一环节，电厂上下齐努力，主要从设备改造和运行调整两方面积极探索解决方法，使我们较准确地把握了炉内燃烧工况，较精确地对燃烧进行了调整，既提高了运行水平，又保证了循环流化床锅炉的安全、稳定、经济运行。

参考文献：程昌业《流化床燃烧技术探讨》中国电力出版社1999

党黎军《流化床锅炉启动调试和安全运行》中国电力出版社

（供稿单位：国投大同能源有限责任公司，本文经作者授权发布，转载请注明出处！）