班允柱 周玉軍 徐立春(吉林省吉林燃料乙醇有限責(zé)任公司熱電廠，吉林 吉林 132001)

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)因卓越的環(huán)保特性、良好的燃料適應(yīng)性和運(yùn)行性能，在世界范圍得以迅速發(fā)展。我國(guó)自20世紀(jì)80年代開始從事循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)開發(fā)工作，經(jīng)過二十多年與國(guó)外擁有成熟技術(shù)的鍋爐設(shè)計(jì)制造商合作(美國(guó)PPC、ALSTOM公司、奧地利AE公司)、引進(jìn)(ALSTOM(原德國(guó)EVT)公司220t/h-410t/h級(jí)(包括中間再熱)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，美國(guó)燃燒動(dòng)力公司(CPC)的細(xì)粒子循環(huán)流化床鍋爐技術(shù))、消化吸收和自主研究，中國(guó)已經(jīng)完成了從高壓、超高壓、亞臨界到超臨界的跨越，在大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)領(lǐng)域已處于世界領(lǐng)先水平[2]。哈爾濱鍋爐廠是我國(guó)較早期從事研究、開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐廠家之一，現(xiàn)以哈爐2002年設(shè)計(jì)制造的220t循環(huán)流化床鍋爐為例，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐主要參數(shù)的調(diào)整與控制作一些淺顯的分析論述。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介[1]

制造廠家：哈爾濱鍋爐廠；鍋爐型號(hào)：HG220/9.8-L.YM27高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐；鍋爐型式：?jiǎn)纹匀谎h(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、高溫旋風(fēng)分離器、自平衡U型密封返料閥、緊身封閉布置、全鋼爐架懸吊方式、固態(tài)排渣、水冷滾筒冷渣器。

鍋爐容量和參數(shù)：過熱蒸汽最大連續(xù)蒸發(fā)量：220t/h；過熱蒸汽出口蒸汽壓力：9.81MPa；過熱器出口蒸汽溫度：540℃；給水溫度：215℃；空氣預(yù)熱器型式：臥式管式空氣預(yù)熱器；進(jìn)風(fēng)溫度：35℃；一次風(fēng)熱風(fēng)溫度：190℃；二次風(fēng)熱風(fēng)溫度：190℃；排煙溫度：146℃；鍋爐效率：90.5%；脫硫效率：＞80%；鈣硫比(Ca/S)：2。

2 主要參數(shù)調(diào)整與控制

2.1 床溫調(diào)控

床溫是鍋爐控制的主要參數(shù)之一，本文所述鍋爐額定負(fù)荷設(shè)計(jì)床溫873℃，最佳溫度控制在850℃～900℃之間，最高不能超過950℃，最低不能低于800℃[1]。床溫過高容易造成鍋爐結(jié)焦，溫度過低容易發(fā)生鍋爐滅火，因此，鍋爐運(yùn)行過程中必須嚴(yán)格控制床溫?？刂拼矞卦谧罴逊秶鷥?nèi)亦有利于爐內(nèi)脫硫和SNCR脫硝，循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫反應(yīng)最佳溫度區(qū)間為850～900℃[2]，同時(shí)此溫度區(qū)間能夠減少氮氧化物生成，對(duì)降低煙氣排放指標(biāo)，減少輔料消耗起到至關(guān)重要的作用。影響床溫的主要因素是給煤量、一次風(fēng)量、回料量、煤質(zhì)及煤的粒度。給煤量、一次風(fēng)量可以調(diào)節(jié)，如果床溫過高，可以通過減少給煤量或適當(dāng)增加一次風(fēng)量控制；而回料量不可控(自平衡密封返料)，正常運(yùn)行時(shí)無(wú)需控制，但回料如果出現(xiàn)波動(dòng)，不回料或少回料，床溫就會(huì)出現(xiàn)異常升高現(xiàn)象，這時(shí)就要通過高壓風(fēng)進(jìn)行擾動(dòng)，或接通壓縮空氣鼓動(dòng)回料閥料床，迫使其松動(dòng)、流化，建立新的回料平衡(一般鍋爐啟動(dòng)初期或入爐煤灰分低時(shí)，循環(huán)灰少易發(fā)生回料波動(dòng))。入爐煤質(zhì)可通過不同煤種科學(xué)配比，力求接近鍋爐設(shè)計(jì)煤種要求，我們的經(jīng)驗(yàn)做法是將不同廠家煤，按照發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、硫分等主要指標(biāo)合理搭配，運(yùn)行過程中再進(jìn)行微調(diào)，確保鍋爐燃燒穩(wěn)定。煤的粒度通過定期檢查細(xì)碎煤機(jī)狀況，及時(shí)調(diào)整細(xì)碎煤機(jī)錘頭間隙并定期做入爐煤粒度分析，來保證入爐煤粒度分布要求。

2.2 床壓調(diào)控

床壓也是鍋爐控制的主要參數(shù)之一，它的高低直接反映出料層的厚度。床壓調(diào)整主要依據(jù)一次風(fēng)量與布風(fēng)板阻力的關(guān)系曲線和流化風(fēng)量和床料阻力的關(guān)系曲線，并結(jié)合鍋爐實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)綜合判定調(diào)整。一般入爐煤粒度偏大，可適當(dāng)增加料層厚度、增加一次風(fēng)量，增加料層厚度主要考慮增加料床蓄熱量，增加一次風(fēng)量主要考慮使大顆粒能夠流化，燃燒更充分。事物都是兩面性的，增加一次風(fēng)量增加了耗電量，同時(shí)也增加了爐內(nèi)各受熱面磨損，因此，還要從源頭上控制入爐煤粒度，確保鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文介紹的爐型設(shè)計(jì)床壓為8～13kPa，但由于入爐煤粒度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行床壓一般控制在15kPa左右。筆者通過查閱大量技術(shù)資料，理論認(rèn)為鍋爐水冷壁磨損與煙氣流速三次方成正比，實(shí)踐也證明：煙氣流速、入爐煤粒徑是鍋爐水冷壁磨損的主要因素。2019年11月末，某電廠由于煤中矸石量較多，細(xì)碎煤機(jī)對(duì)矸石破碎不理想，入爐煤大顆粒偏多，在爐內(nèi)循環(huán)沉積，造成下渣不暢，爐內(nèi)流化惡化，床溫波動(dòng)，為維持鍋爐運(yùn)行，被迫增加一次風(fēng)量，提高料層厚度，床壓最高達(dá)19kPa，大約持續(xù)約一周時(shí)間，停爐檢查時(shí)爐膛密相區(qū)澆注料磨損非常嚴(yán)重，再次證明煙氣流速是鍋爐磨損的主要因素。近年來，某電廠不斷探索優(yōu)化鍋爐運(yùn)行方式，采用“低一次風(fēng)量、低風(fēng)速、低床壓”運(yùn)行，即簡(jiǎn)稱“三低”運(yùn)行模式，在鍋爐減少受熱面磨損、長(zhǎng)周期運(yùn)行方面取得了良好效果。“三低”運(yùn)行模式符合目前循環(huán)流化鍋爐主流設(shè)計(jì)理念，大型循環(huán)流化床鍋爐一般設(shè)計(jì)床壓在5kPa左右，有的可能還要更低，對(duì)延長(zhǎng)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期起到了關(guān)鍵作用。

2.3 回料量

本文介紹的爐型為高溫旋風(fēng)分離器、自平衡U型密封返料閥，正常運(yùn)行時(shí)無(wú)需調(diào)整控制。鍋爐檢修時(shí)，回料閥小流化床風(fēng)帽及澆注料檢查修復(fù)后，要將清出的循環(huán)灰再填回去；另外，鍋爐做完流化試驗(yàn)后要對(duì)床料進(jìn)行補(bǔ)充(一般料層厚度在0.8～1米間)，保證鍋爐在啟動(dòng)初期有一定的循環(huán)灰量；但此循環(huán)灰量是有限的，一般鍋爐運(yùn)行一個(gè)班次才能建立起回料平衡，如果入爐煤灰分含量少，還需要更長(zhǎng)時(shí)間。鍋爐啟動(dòng)初期經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)回料波動(dòng)現(xiàn)象，床溫升高、負(fù)荷偏低，說明循環(huán)灰量少，回料平衡尚未建立。運(yùn)行過程中如果負(fù)荷頻繁調(diào)整、煤中灰分又少，調(diào)整不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間不回料，這時(shí)就需要加強(qiáng)高壓風(fēng)撓動(dòng)，或接通壓縮空氣，強(qiáng)制流化回料，否則施風(fēng)分離器料腿積灰較多，靜壓增大，突然大量回料有可能造成滅爐風(fēng)險(xiǎn)。某電廠就曾因鍋爐大量回量，低溫灰不能快速排出爐膛外，床溫過低，造成鍋爐滅火事故。

2.4 風(fēng)量調(diào)整

鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用一次風(fēng)為鍋爐燃燒流化用風(fēng)、床下啟動(dòng)燃燒器點(diǎn)火用風(fēng)；二次風(fēng)為鍋爐燃燒調(diào)整用風(fēng)、給煤系統(tǒng)密封用風(fēng)；高壓風(fēng)為鍋爐回料流化松動(dòng)用風(fēng)。在鍋爐優(yōu)化燃燒調(diào)整過程中，風(fēng)量調(diào)整起到至關(guān)重要作用，一般一次風(fēng)在保證鍋爐正常流化時(shí)，盡量控制小風(fēng)量運(yùn)行，以減少爐內(nèi)受熱面磨損；鍋爐燃燒調(diào)整用風(fēng)主要調(diào)整二次風(fēng)量，按照自下往上逐層遞增原則，保證燃料化學(xué)燃燒充分，減少飛灰含碳量，提高鍋爐燃燒熱效率。鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要一個(gè)整體平衡，一般含氧量控制在3%左右，含氧量過高會(huì)造成磨損增大，相應(yīng)的排煙損失也會(huì)增大；含氧量過小，則會(huì)造成鍋爐燃燒不完全，燃燒效率降低。另外，在運(yùn)行中，爐膛差壓應(yīng)控制在-50Pa左右，該壓力可通過調(diào)整引風(fēng)機(jī)的出力來實(shí)現(xiàn)[3]。大型循環(huán)流化床鍋爐參數(shù)控制會(huì)更低，主要是考慮降低排煙熱損失。在燃燒調(diào)整過程中，一般加負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)再加煤，減負(fù)荷時(shí)先減煤再減風(fēng)，通過微調(diào)勤調(diào)，避免床溫產(chǎn)生大幅波動(dòng)，確保燃料燃燒更充分。綜上所述，鍋爐風(fēng)量調(diào)整需要結(jié)合實(shí)際情況，綜合考量。

2.5 入爐煤粒度控制

文章所述鍋爐設(shè)計(jì)入爐煤粒度最大為7mm，2mm占比80%以上，如圖1所示[1]。入爐煤可謂是鍋爐的“糧食”，保證入爐煤粒度分布是鍋爐安全運(yùn)行的前提條件。粒度過大，流化風(fēng)量就要加大，增加爐內(nèi)受熱面磨損，理論認(rèn)為鍋爐水冷壁磨損與入爐煤粒度平方成正比，可見煤的粒度也是鍋爐安全控制的重要因素。粒度過細(xì)，一些小的顆粒還未來得及在爐膛內(nèi)燃燒，隨著煙氣帶走，高溫旋風(fēng)分離器如果捕捉不到，不能參與循環(huán)燃燒，飛灰含碳量將顯著增加，機(jī)械不完全燃燒熱損失增大。對(duì)于現(xiàn)有設(shè)備條件，燃煤粒徑分布調(diào)整受到限制，但應(yīng)盡可能調(diào)整接近設(shè)計(jì)粒度分布。避免細(xì)組分過多造成爐膛上部溫度偏高，或者顆粒偏粗造成運(yùn)行風(fēng)量過大，磨損嚴(yán)重，排煙溫度高等后果[4]?？刂迫霠t煤粒度還要從源頭—入廠煤入手，保證煤質(zhì)，減少煤中矸石量和雜質(zhì)，加強(qiáng)細(xì)碎煤機(jī)運(yùn)維，定期做煤的粒度分布試驗(yàn)，確保入爐煤粒度達(dá)到或力求接近鍋爐設(shè)計(jì)入爐煤粒度分布曲線。如果入爐煤粒度偏大，石性大，還會(huì)造成流化困難，一些大塊煤矸石或石頭燒不透，沉積在料層底部，嚴(yán)重時(shí)可能造成排渣管堵塞、噴熱渣、床溫波動(dòng)，操作不當(dāng)都會(huì)存在停爐風(fēng)險(xiǎn)。總結(jié)多年來運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)入爐煤粒度偏大，床溫出現(xiàn)波動(dòng)(一般降低)，就要根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)增加一次風(fēng)量，厚料層來維持床溫，如渣管排渣不暢還要進(jìn)行梳通，確保鍋爐不滅火。

圖1 哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)煤粒度分布曲線

2.6 環(huán)保指標(biāo)SO2、NOx控制

近年來，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)越來越重視，四不兩直、明查暗訪，檢查頻次高執(zhí)法更嚴(yán)格，所有環(huán)保指標(biāo)線上運(yùn)行，一旦出現(xiàn)指標(biāo)偏離或超出合格范圍，企業(yè)要第一時(shí)間做出響應(yīng)，采取措施回歸正常值范圍，否則要受到相應(yīng)處罰；因此，各企業(yè)都非常重視鍋爐環(huán)保指標(biāo)控制。某電廠設(shè)計(jì)為爐內(nèi)脫硫、SNCR脫硝，投資較少，但存在過度投加，脫硫脫硝劑消耗大，造成浪費(fèi)現(xiàn)象。由于采用純爐內(nèi)干法脫硫的技術(shù)路線，石灰石粉投入量始終處于較高的鈣硫摩爾比水平，鍋爐負(fù)荷80%～100%時(shí)，鈣硫摩爾比達(dá)到約6.5，造成石灰石耗量增加。經(jīng)過化驗(yàn)，飛灰及底渣中分別含氧化鈣約12%、6%，造成石灰石大量浪費(fèi)。同時(shí)，過量的石灰石對(duì)NOx的原始生成量有明顯的催化作用[2]。企業(yè)既要保證環(huán)保指標(biāo)要求，又要考慮鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；因此，加強(qiáng)鍋爐優(yōu)化控制是各企業(yè)提質(zhì)增效的一個(gè)重要舉措。一是要保證環(huán)保指標(biāo)上限運(yùn)行，但也存在超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。二是要避免鍋爐負(fù)荷大幅調(diào)整，確保脫硫脫硝劑在爐內(nèi)反應(yīng)時(shí)間。三是要時(shí)時(shí)跟蹤環(huán)保指標(biāo)變化，微調(diào)精調(diào)。四是要加強(qiáng)脫硫脫硝劑質(zhì)量控制(石灰石粒度分布，CaO含量，氨水濃度要保證)。未來，如果國(guó)家強(qiáng)制要求環(huán)保指標(biāo)超低排放，脫硫脫硝工藝還要進(jìn)行技術(shù)改造，采取半干法或濕法脫硫，SNCR、SCR聯(lián)合脫硝等等，確保鍋爐環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。

3 結(jié)語(yǔ)

鍋爐優(yōu)化調(diào)整是一個(gè)復(fù)雜的過程，調(diào)整任何一項(xiàng)主要參數(shù)，其它參數(shù)都要相應(yīng)變化，需要綜合評(píng)價(jià)判定；而循環(huán)流化床鍋爐的特性又比較突出，即使是同一型號(hào)鍋爐也存在一些差別，這就需要運(yùn)行人員熟練掌握鍋爐設(shè)計(jì)、構(gòu)造、特性，以專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)，以操作規(guī)程為指南，不斷總結(jié)運(yùn)行控制經(jīng)驗(yàn)，養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)，才能更好的駕馭所控制的鍋爐。上述幾項(xiàng)參數(shù)是鍋爐安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的重要參數(shù)，也是運(yùn)行過程控制的關(guān)鍵點(diǎn)，在運(yùn)行中要加強(qiáng)監(jiān)控，使其達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，最大限度發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐的高效節(jié)能優(yōu)勢(shì)。