大型循环流化床锅炉降床温技术研究

邵 毅，刘 元，郭 涛

(1.宁夏宁鲁煤电有限责任公司灵州电厂，银川 750411；2.中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，北京 100098；3.北京市低质燃料高效清洁利用工程技术研究中心，北京 102209)

大型循环流化床锅炉降床温技术研究

邵 毅1，刘 元2，3，郭 涛2，3

(1.宁夏宁鲁煤电有限责任公司灵州电厂，银川 750411；2.中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，北京 100098；3.北京市低质燃料高效清洁利用工程技术研究中心，北京 102209)

床温是循环流化床(CFB) 锅炉稳定、经济运行的关键影响因素，文中从床温对CFB锅炉的运行、SO2与NOX排放指标等影响分析，通过对床温的影响因素的研究，提出了降床温技术措施并予以实施，渠道显著降低床温的效果。

床温；CFB；运行；降低；技术

0 引 言

CFB锅炉床温反映了炉内吸热与放热之间的关系，是CFB锅炉安全、经济运行的关键[1-2]。维持正常的床温稳定是保证主蒸汽参数及负荷稳定的基础和前提，如床温过低，不利于燃料的燃尽，飞灰及底渣含碳量增加，降低锅炉效率，影响锅炉经济性；如床温过高，将大幅降低锅炉脱硫效率，与合适的床温相比，需大幅增加钙硫摩尔比，且增加炉膛结焦风险，不利于锅炉的安全经济运行[3-6]。

1 床温对CFB锅炉运行的影响

1.1 低床温对CFB锅炉运行的影响

低床温易导致锅炉汽水参数不达标、底渣飞灰可燃物含量高，从而影响锅炉经济运行。此外，床温(小于800 ℃)过低时，为了保证SO2的达标排放，需大幅增加炉内石灰石添加量，增加脱硫成本。对CFB锅炉而言，较低的床温对控制NOX的生成具有积极影响[7]。

图1、图2分别给出了725 t/h CFB锅炉床温与汽温、飞灰及底渣可燃物含量的关系曲线。

由图1可以看出，床温在900 ℃左右时，主汽温度与再热汽温均能达到535 ℃以上，而随着床温下降，主汽温度与再热汽温均呈下降趋势，当床温低于800 ℃时，主汽温度仅能达到525 ℃左右，而再热汽温不足510 ℃。

图1 床温与汽温关系

图2 床温与飞灰及底渣可燃物含量关系

由图2可以看出，床温在900 ℃左右时，底渣可燃物含量与飞灰可燃物含量分别在2%、4%以下，而随着床温下降，底渣可燃物含量与飞灰可燃物含量分别超过4%、10%以下。对常规燃烧而言，飞灰与底渣可燃物含量与以下三因素有关：温度、氧量、反应时间。在氧量与反应时间基本维持不变的情况下，当床温降低时，将导致飞灰与底渣可燃物含量明显上升。

此外，运行情况表明，随着床温的下降，在CA/S维持不变的情况下，SO2的排放浓度先下降后上升，而NOx的排放浓度成下降趋势。SO2排放浓度先下降后上升的原因为：床温较高时，CaO利用率偏低，导致SO2排放浓度较高，随着床温的下降，CaO利用率偏低逐渐上升，从而降低SO2排放浓度，而随着床温的进一步降低，投入炉膛的石灰石不能充分煅烧，大部分石灰石未经反应就排出炉膛，从而导致SO2排放浓度升高。同时，随着床温的下降，NOx的排放浓度成下降趋势。需要指出的是，同一床温下，随着炉内喷钙量的增加，NOx的排放浓度成上升趋势。普遍认为，多余的CaO起到催化NOx生成的作用，从而导致NOx排放浓度增加。

1.2 高床温对CFB锅炉运行的影响

高床温利于锅炉带负荷、降低底渣及飞灰可燃物含量，对保证锅炉效率具有重要意义。但如床温过高易带来如下问题：易局部结焦、增加SO2与NOx的排放浓度。

要解决目前面临的科研与实际生产存在差距的问题，首先需要强化研究人员对于市场和生产的动态分析，让其更好的了解农户在实际生产过程中面临的困难和需求，从而更好的调整科研的方向，将更多的重心放在可用性更强的农业技术上。通过这样的方式，可以更好的提升科研成果的转化率，提高科研与生产之间的结合度，让农户可以更好的应用先进的科研成果进行生产。

以国内某440 t/h CFB锅炉为例，详细分析过高的床温对具体运行参数的影响。图3为床温与SO2及NOx排放浓度关系。

由图3可以看出，随着床温的升高，SO2与NOx的排放浓度均呈上升趋势。在床温超过960 ℃ 时，虽然炉内Ca/S达到5以上，但SO2的排放浓度仍超过300 mg/Nm3。

图3 440 t/h锅炉床温与SO2及NOx排放浓度关系

2 床温影响因素分析及降床温技术研究

2.1 床温影响因素分析

床温的影响因素较多，主要包括如下几点：负荷、煤质、风量、循环灰量、床压等。考虑到CFB锅炉的运行特性，在同一负荷下，风量基本变化不大(通常排烟氧量控制在3%以下)，而床压对床温的影响较为有限(通常在10 ℃以内)。因此，对床温影响较大的参数主要是煤质、循环灰量，而煤质改变对大部分电厂而言难以实现。因此，合理的循环物料平衡才能建立起合理的热量平衡，使炉膛运行中的换热系数与设计中所取的值相当，将床温控制在合理的范围内[8]。

2.2 降床温调整技术研究

由各因素对床温的影响分析，床温的调整可从如下方面入手：①改变燃煤灰分；②调整稀相区灰浓度；③调整床压；④调整总风量。

对440 t/h高温超高压一次中间再热CFB锅炉，调整结果如下：将床压由6 kPa增加到8 kPa时，床温约下降6 ℃，进一步增加床压，床温下降幅度有限；将运行氧量由3.0%增加到5.0%时，床温下降接近20 ℃，较为明显。虽然运行氧量增加后，床温下降显著，但因加剧炉内受热面磨损，无法长时间按此方式运行。因此，增加稀相区灰浓度成为降低床温较为可行的技术手段。

2.3 降床温改造技术研究

(1)改造前床温情况

图4给出了改造前密相区下部与密相区中部床温水平及分布情况。

图4 改造前炉膛密相区床温水平及分布情况

(2)降低床温技术措施

考虑到煤中灰分偏低的实际情况，在燃煤灰分与粒度调整幅度受限的情况下，最佳措施为提高分离器分离效率以提高稀相区差压。通过技术改造将分离器入口烟气速度由约21 m/s增加至25 m/s。具体方法为：将现有水平烟道底部增高约150 mm，侧部加厚约150 mm。

(3)改造后床温分布情况

图5给出了改造后密相区下部与密相区中部床温水平及分布情况。

图5 改造后炉膛密相区床温水平及分布情况

对比图4、图5可以看出，改造后密相区床温显著下降，密相区下部平均床温由962 ℃下降到942 ℃，局部最高床温由1 004 ℃降低到962 ℃，最大床温偏差为121 ℃降低到47 ℃。

由此可见，针对类似煤质及锅炉形式，采用提高分离器入口风速的方式可显著降低锅炉床温，对提高机组安全稳定性具有重要意义。

3 结束语

床温是CFB锅炉的关键控制参数，如床温不合适，不经不利于锅炉机组的经济运行，也易造成烟气不能达标排放；

煤质、风量、循环灰量、床压等参数将对床温产生影响，但影响幅度相对有限；

煤质与稀相区灰浓度(循环灰量)对床温的影响较大，可以通过优化分离器入口烟气速度的方式，提高循环灰量，可以达到达到显著降低锅炉床温的目的。

[1] 孙献斌.大容量CFB锅炉热循环回路特征参数研究[J]. 热力发电,2009(7): 18-22.

[2] 刘天龙，张绍群，王述洋，等.基于传统燃烧机的生物燃油燃烧机优化与改进[J].森林工程，2014，30(2)：116-119.

[3] 董志乾,高永翔,王家万，等. 300 MW CFB锅炉床温和床压的控制[J]. 能源工程,2008(3): 55-60.

[4] 李志刚，孙丽萍，刘嘉新.热网监控系统的设计与实现[J].森林工程，2013，29(4)：90-95+160.

[5] 任亚萍.循环流化床锅炉降低床温燃烧调整试验研究[J].应用能源技术,2011(8)

[6] 杜朝波,高建强,王印松. 450 t/h循环流化床锅炉床温运行特性分析[J].中国电力,2005(1): 49-52.

[7] 赵周明,孙健秋,郭 涛，等.床温对CFB锅炉运行的影响及其调整措施分析[J].电站系统工程, 2013,29(4):35-37

[8] 马新立,钟子娟,白冬波. 440 t/h循环流化床锅炉床温偏高原因分析及对策[J].华东电力，2006(4): 44-46.

Technology of Reducing Bed Temperature on Lage Scale CFB Boiler

SHAO Yi1, LIU Yuan1,2, GUO Tao2,3

(1.Ningxia Ning Lu Coal Limited Liability Company Lingzhou Power Plant, Yinchuan 750411, China;2.Huaneng Clean Energy Research Institute, Beijing 102209, China; 3.Beijing Engineering Research Center for Efficient and Clean Use of Low-Quality Fuel, Beijing 102209, China)

Bed temperature was the key influence factors of stability, economic operation for circulating fluidized bed (CFB) boiler. The influence of bed temperature to the CFB boiler operation, emissions of SO2 and NOx were analyzed in this paper. Based on the influence factors of the bed temperature, bed temperature drop technology was put forward to implement and remarkably reduced of bed temperature.

Bed temperature; CFB; Operation; Drop; Technology

2014-11-15

2014-12-10

邵 毅(1964-)，男，山东阳谷人，工程师，主要从事发电厂技术管理工作。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.01.008

TK227

A

1009-3230(2015)01-0029-04