10kV配电网无功补偿优化配置分析

曹展杰

摘要：10kV配电网运行过程中的无功电能消耗问题给我国城市供电事业的有序发展造成了严重阻碍，配电网络无功补偿技术的应用和优化给城市电力能源事业的发展提供了深刻的助力条件。文章围绕10kV配电网无功补偿优化配置问题展开了论述。

关键词：10kV配电网；无功补偿；优化配置；无功电能消耗；城市供电事业 文献标识码：A

中图分类号：TM714 文章编号：1009-2374（2016）15-0032-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.015

1 企业概况

新疆恒丰糖业有限公司的前身是原阿克苏地区糖厂，原使用的两台无锡锅炉厂生产的型号为UG-35/3.82-M8链条炉排锅炉。锅炉的设计燃料为优质烟煤，设计效率为80%，实际效率为65%左右。经化验，锅炉经炉排排出的灰渣发热量高达3000kcal左右，损失了大量热量值。经除尘器排出的灰渣（8000多吨）发热量高达5000kcal左右。为了降低燃料费用，提高企业效率，在国家能源与环保政策的严格要求下，对现役链条炉排锅炉燃用高硫煤时的设备已无法满足日益严重的国家能源与环保排放标准的要求。因此，企业迫切需要采用高效、低污染、燃料品种适应性强的新型循环硫化床锅炉产品。随后我们将其中一台35t/h链条炉排炉进行翻新式技术改造。将其改造为循环硫化床锅炉。改造后的锅炉参数均未改变，即：额定蒸发量35t/h；过热器蒸汽压力为3.82MPa；过热器温度为450℃；锅筒内蒸汽工作压力为4.3MPa；给水温度为104.0℃；给水压力为4.7MPa。

随着我国经济建设的不断发展，节能减排已是我国急需解决的问题。许多研究机构就燃料燃烧理论研究初现成效，同时将此类成果转化为生产力，成效显著。在锅炉的设计和技术改造中积累了丰富的经验，20世纪90年代以来，应用该技术已成功改造了各种类型与容量的锅炉近两千台。特别是从小容量的工业锅炉到大容量的电站锅炉，从煤粉锅炉到硫化床锅炉，这些锅炉投运后均取得了明显的经济效益和社会效益。

原锅炉在运行过程中存在着许多弊端，改造前，该炉正常运行时，按原额定蒸发量的匹配供给量是能够达到的，可在实际运行中最好的出力只能达到65%～70%，从而影响正常的负荷输出。锅炉整体的密封不严而带来的燃烧过程中消耗大量热损失，也是影响锅炉出力的原因之一。同时，按原设计炉型结构其炉膛内水冷壁布置不足，其蒸发受热面的面积受限，也是影响锅炉出力不足的重要原因之一。在燃用燃料的种类方面，此类炉型与循环硫化床炉型相比较，其燃烧机理区别是很大的。原炉型（煤粉炉）运行时热值度很高，即相对炉膛内水冷壁管的布置量就小，蒸发受热面的面积相对就少，也就是我们在上述问题中提到的炉膛结构需要改进的原因，用于提高炉子的出力不足问题。同时，改造后的循环硫化床锅炉也解决了燃用的燃料单一，只吃细粮等问题。对低热值燃料的劣质煤种，如煤矸石、贫煤、褐煤等燃料，在炉内循环燃烧时，依据循环工艺等机理，使燃烧过程趋于充分，也减少了给煤系统的投资，方便了用户在燃料选择方面带来的烦恼，对我国和各地域的能源政策发展，起到了利好作用。

2 改造的目的

改造后的参数不变，但需减少燃料消耗量，燃用本地俄矿混煤，节约燃料资金。锅炉运行可靠，事故率低，维护量小。锅炉烟尘达标排放，节约排污费用。

3 改造方案

依据漩涡内分离技术进行改造。

4 技术特点

第一，此类型号的炉型的改造本是从煤粉炉直接改为循环硫化床锅炉，也就要求我们能够达到低污染、高效、清洁燃烧、运行工况稳定、效率很高的目的。改造过程中，整体结构及燃烧方式均有不同程度改进，是在现有设备基本参数不变的情况进行的。并且可向炉内添加石灰石进行炉内脱硫，降低硫对锅炉尾部设备的腐蚀和有害气体对环境的污染。可将后排炉渣用作水泥等建筑材料的混合料。

第二，全支撑结构的改造，克服了其效率低、粉尘大等缺点。主要是一种鼓泡-循环硫化床结构，它兼有常规硫化床燃烧和煤粉燃烧的优点。

第三，惯性分离器的改造，这种分离器的技术是将烟气中的飞灰颗粒分离下来。这一过程是在炉膛内完成。因为它具有结构紧凑，占地面积小的特点，因此特别适应于对旧锅炉进行技术改造。我们将原使用的炉膛中旋制燃烧耐火材料砌筑的结构炉型拆除，在改造后的炉膛内用模式水冷壁管与惯性分离器构成一个旋风燃烧空间，同时也可消除两者之间的联接接缝，确保运行中而带来的漏风等不稳定因素及尾部通道非金属膨胀节刚性结构等弊端。因此，用膜式水冷壁包围起来，也增加了一部分蒸发受热面，对增加锅炉的出力很有帮助。

第四，由于采用了水冷旋风分离器与水冷回料道，因此蓄燃小，可使启、停炉时间加快。避免了外循环硫化床锅炉旋风分离器蓄热能力太大，热值性大，起、停炉时间长。当筒内发生二次燃烧时易发生旋风筒与回料管结焦，为了避免返料器结焦，在料腿部分增加了水冷料腿，使得循环灰得到足够的冷却，降低返料灰的温度，保证返料器返料通畅。

5 改造工艺流程

按照循环硫化床的工作机理，实际上就是将原有的固体燃料与液体燃料和气体燃料混合燃烧，变化为流体状态的硫化过程，此炉型的燃烧机理即为硫化床锅炉。此类新型炉原来称作为鼓泡床锅炉，它的区别在于炉膛出口处加装了一个混合物体的分离装置，使炉内尾部烟道随着烟气而带出的细小颗粒在桶内经旋转分离重新返回炉内燃烧，进而达到二次燃烧，使之燃尽，可提高燃料的热效率，降低在燃烧过程中的热损失。35t/h小型电站锅炉是最常见的，可见循环硫化床锅炉主要是依据气固燃烧分离装置的作用，将烟气中的部分可燃固体颗粒或不易燃尽的固体颗粒二次送回炉膛，进行充分燃烧，形成一个二次燃烧回路。

第一，炉膛在低温燃烧状态下，带有固体颗粒的燃料在燃烧中形成硫化反应。在炉膛内高速燃烧过程的烟气与混合燃烧中的固体颗粒相互作用，在炉膛内混合燃烧。这种燃烧反应过程形成硫态化。炉外的大部分固体燃料重新回置炉内二次燃烧形成一个循环往复的燃烧过程，这样，燃料在炉膛内燃烧的过程和停留的时间延长了，降低了煤在炉内燃烧的温度。同时，也降低了煤的灰熔点，使炉内易产生结焦的部位大大的降低，使锅炉运行工况安全平稳，起到了一个良好的作用。固体颗粒在炉内混合燃烧时，其反应速度取决于它们自身的化学反应速度，循环硫化床锅炉内燃料温度是较低的，因此燃料在混合燃烧时易可燃尽，从而提高了此类炉型运行中的燃烧效率，比普通煤粉炉的燃烧效率高出很多。

第二，燃烧的固体颗粒在燃烧过程中转化为硫化状态的过程其特性也是遵循着循环硫化原理进行的。流程为：固体燃料（也可是劣质物料，如贫煤、煤矸石等）→炉膛内→分离装置→返料装置形成一个外循环。由于炉膛内空间大，而炉膛底部面积小，阻力变小，使空间水冷壁近处流速大于炉膛底部，形成一个内循环，所以，整个燃烧过程中及脱硫过程中都是在这两个循环状态下完成的。

6 循环硫化床锅炉

循环硫化床锅炉是近期发展起来的一种新型炉型，它在运行工况下能够适应各种内型的物料燃烧，特别针对热值低，飞灰量大等劣质物料燃料进行充分燃烧有独特的优势。这与它自身的燃烧特性有很大关系。防磨损问题也随之而来。燃烧过程中炉内存有大量的悬浮颗粒，在高速运动中，易触及到炉膛内及旋风分离装置内表面上（水冷壁管外表面）。这些易损部件上很容易磨损，为使受热面管壁及旋风分离器装置内壁磨损降到最低，就要采取必要的防磨措施。如：炉膛内下部易磨损的埋管外表面加装铁铝瓷防磨瓦，持久耐用，延迟了使用时间。在旋风分离器内表面敷设防磨损的耐高温涂料，增加使用寿命。在高温、高压运行状态下的受压部件，如高过管、省煤器管第一排向火面（烟气面）加装防磨瓦，确保受热面管子不受损。

7 改造效果

将原两台35t链条炉改造后，两台链条炉燃煤量为250吨。改造其中一台后，两台炉每天燃煤量为160吨，每天节煤90吨。按照300元/吨的煤价计，每个榨计按100天计，每个榨计即可节约9000吨煤，合计270万元

费用。

按现35t/h循环硫化床锅炉改造前出力为65%，改造后出力可到10t左右，大大的提高了发电率，为企业效率的提高做出了贡献。同时，可在半年内收回改造时所需的费用，降低了运行成本，减少维修量，净化环境，为国家提倡的“节能减排”目标，企业的经济效益和社会效益及企业可持续发展起到了推动作用。

循环硫化床锅炉的改造，是根据我国现有的政策和标准及当前技术改造的实践经验，对35t/h锅炉的改造已渐成熟。改造后，35t/h锅炉（原无锡锅炉厂生产的型号为UG-35/3.82-M8链条炉排锅炉改造成参数不变的循环硫化床锅炉）从改造目的、方案、技术特性和改造工艺最后到改造后的成果逐一解释，确保了该设备在运行过程中的高效、安全、经济、可靠。

参考文献

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[2] 唐劲松.循环硫化床锅炉的燃烧控制探讨[J].中国科

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[3] 吴炜，潘亚林，410t/h循环硫化床锅炉（CFB）及烟

风物料系统设计特点[J].新疆电力，2002，（4）.

作者简介：丁也（1958-），男，湖南人，新疆特种设备检验研究院电站锅炉检验所锅炉压力容器检验师，工程师，研究方向：锅炉压力容器监督检验技术改造。

（责任编辑：黄银芳）