330MW循环流化床锅炉机组降低厂用电率的措施分析

摘要：330MW循环流化床锅炉可以在流化状态下实现燃烧，具有炉内脱硫脱氮、煤种适应性广以及燃烧效率高等特点，属于一种高效、洁净的燃煤技术。而330MW循环流化床锅炉机组在实际运行过程中，会因多种原因导致机组厂用电率相对较高，一定程度上降低了机组经济性。因此，在330MW循环流化床锅炉机组实际运行过程中，要积极优化其运行方式，保证给煤方式的正确，对循环水泵实际运行方式进行优化调度，加强设备改造，调整煤粒径，在多种措施运用下有效降低330MW循环流化床锅炉机组厂用电率，促使该锅炉在运行中具有更突出的节能环保性和经济效益性。

关键词：330MW循环流化床锅炉机组;厂用电率;降低;措施

一、前言

330MW循环流化床锅炉属于一种高效、洁净燃烧的新型燃煤锅炉，在锅炉技术持续发展过程中，330MW循环流化床锅炉也逐渐朝着超临界、大型化方向发展，并越来越看重深度脱硫、深度脱销，积极实现能源的综合利用。可以说，该机组具有非常广阔的发展前途。然而实际上330MW循环流化床锅炉机组在目前使用期间存在突出的厂用电率高现象，经济效益较低。基于此，本文着重探究330MW循环流化床锅炉机组降低厂用电率的措施，通过多种手段提升锅炉机组经济效益，促进此种燃煤锅炉的进一步发展。

二、循环流化床锅炉系统及燃烧特性

某发电公司当前装机容量总共是960MW，其中一期工程建设煤矸石发电项目总装机容量是2×150MW，购置并安装了480t/h循环流化床锅炉机组;二期煤矸石发电项目总装机容量是2×330MW，并选择1177t/h亚临界循环流化床锅炉。其中，330MW循环流化床锅炉机组主要由三部分组成，分别是气固分离循环系统、对流烟道、燃烧系统。气固分离循环系统又涵盖了返料装置和物料分离装置两重要组成部分;对流烟道涵盖了省煤器、空气预热器、过热器等组成部分;燃烧系统涵盖了给煤系统、布风板、燃烧室以及风室等组成部分。这种类型的循环流化床锅炉在实际运行中是进行低温燃烧，也就是经炉前布局的给煤系统将燃料输送到炉膛当中，运行期间的送风也分为两种，分别是一次风、二次风。其中，涉及到的一次风是基于布风板下部位置实现向燃烧室当中的送入，这一设置的主要目的是确保物料可以被流化;其中的二次风主要是基于燃烧室的整体高度，顺着高度多点、分级的实现送入，这样设置的主要目标是使燃烧室当中可以适量的增加氧气含量，确保燃烧室当中的所有燃料都可以全部燃燃烬。所有物料在燃烧室当中会受到流化风速所产生的作用影响出现剧烈扰动，扰动过程中受到高速气流携带作用，一些固体颗粒就会随气流被带出燃烧室，进而输送到炉膛当中。同时，那些固体颗粒当中颗粒相对较大的物料会在重力作用发生下，向炉膛下方流动，固体颗粒当中颗粒相对较小的物料会在烟气推动下顺着烟气方向飘出炉膛，进一步输送至物料分离装置当中。此时，炉膛当中会涵盖有两种气流，分别是气态气流和固态气流。烟气在输入至分离装置之后，会在装置分离器相关功能发挥作用期间被分离，进而重新输送至燃烧室当中。而烟气在经历分离处理之后，会通过吸收流烟道内部的受热面相关热量，最终离开锅炉。因为循环流化床锅炉当中物质的分离装置具有非常高的效率，所以颗粒物经过分离并留下来之后进一步回归到炉膛当中，可使炉膛内保持一定程度的灰浓度，进而有效提升炉膛整体导热系数，确保锅炉可以额定出力。

根据有关试验结果，证明循环流化床锅炉具有更高的燃烧效率，并且其燃烧效率要高于鼓泡流化床。循环流化床锅炉在循环倍速增大过程中，其燃烧效率也会紧跟增大，若循环倍率原先是0，之后上升到1，其燃烧效率就会从93%上升到98%。在这之后，循环倍率再进一步增加过程中，燃烧效率也会保持增加，但是增加趋势会慢慢减小，出现这一现象主要是因为炉膛当中的大颗粒煤粒增加了停留时间;循环流化床锅炉床温增加过程中，其燃烧效率也会呈现出增加趋势。如果床温上升100℃，锅炉燃烧效率就会上升4%。出现这一现象，主要是因为在温度升高过程中，燃烧化学反应速度也会加快;循环流化床锅炉运行期间，在硫化速度持续增大过程中，其燃烧效率会出现小幅下降趋势。比如原先的硫化速度是7m/s，之后调整到了10m/s，此时锅炉燃烧效率会出现1%的下降。出现这种现象主要还是在流化速度增加过程中，流化床当中的物料颗粒会减少停留时间，进而一定程度上会对燃烧效率产生影响，使其有小幅下降情况。但因为这个影响较为微弱，从整体上分析，流化速度不会较大的影响燃烧效率;循环流化床锅炉运行期间，在循环倍率保持增加趋势情况下，飞灰可燃物会出现减小趋势。如果原先的循环倍数是0，将该参数调整至2.5，那么飞灰可燃物会从原来的25%减少至5%。出现这一现象，主要是由于未燃烬煤颗粒在持续循环中可使煤的燃尽度有效提升。

三、造成330MW循环流化床锅炉机组厂用电率高的原因

330MW循环流化床锅炉属于一种高效率燃烧、低污染、清洁的新型锅炉，其包含了多种优势，目前在我国是一种应用比较广泛的节能型燃烧器。循环流化床锅炉在实际运行期间，其燃烧过程会经历炉膛、分离器、返料等装置，固体煤炭会在相关装置当中保持高速运动，促使固体状态的煤炭转变为流动状态的煤炭颗粒，实现质量及热量的持续性传递。由于循环流化床锅炉涉及到多个风机，并且压头也较高，所以在机组运行过程中，整体电流和功率都比较大，综合厂用电率相对较高。同时给料阀、振动筛、冷却系统、引风机、电除尘器、风机、石灰石输送风机给料机等设备在循环流化床锅炉当中都属于重要组成设备，跟同等容量常规粉煤炉机相比，循环流化床锅爐当中的冷却风机、引风机和除渣系统均具有更大的耗电量，并且此机组在实际运行期间会产生较多灰渣，分离器和管式空气预热器也会对烟气系统产生非常大的阻力，所以系统运行期间要消除阻力并去除灰渣，都需要消耗大量电能，使该机组的整体厂用电率一直保持在较高水平，很难降低。

四、330MW循环流化床锅炉机组降低厂用电率的措施

（一）优化循环流化床机组运行方式

330MW循环流化床实际燃烧效率和锅炉运行水平两者保持着密切关系，流化床锅炉在设计良好情况下，若没有较高的运行水平，并且技术管理工作不到位，很有可能导致风机电耗增加，同时有可能降低实际燃烧效率。所以在循环流化床机组实际运行过程中，需要基于煤质、负荷的具体变化，对锅炉燃烧工况进行适时调整。首先，在循环流化床锅炉实际运行过程中要注重负荷调节，将床温当做主要的运行参数。实施负荷调节方法最关键的是将投煤量作出调整，并同步改变相关风量。锅炉运行的时候，需要基于脱硫需求、煤种情况合理的设计锅炉运行温度。为了保证锅炉可以在实际运行期间符合实际负荷要求，保持稳定运行，需要对燃烧份额进行合理化调整，确保炉膛上部具有相对高的温度，并保持适当循环量。通过采取这一措施，在负荷发生改变的时候调整风煤比。其次，在蒸汽流量达到预期的时候，需要及时得调整床温，使床温保持在额定运行温度。整个运行期间，都要保证投煤量和送风量相互之间的高度匹配，以此确保炉内氧浓度符合相关标准。最后，电力负荷会影响到循环灰飞分离器工作效率，如果负荷出现下降，那么炉膛温度也会随之降低，进而会导致分离器效率降低，此时飞灰中会具有更高的含碳量。利用飞灰再循环系统把这一部分飞灰再次输送到炉膛当中进行燃烧，能够使飞灰含碳量降低，进而使燃烧效率提升，有助于节省电能消耗。

（二）选择正确的给煤方式

煤在实现热解之后，其挥发物会出现析出与燃烧情况，这个过程会消耗大量氧气，导致给煤口周边有缺氧区形成。这一区域的细颗粒会因为缺氧不能实现燃烧，并且会紧跟上升气流击穿床层，直接进入到稀相区。细颗粒若不能在稀相区保持足够长的停留时间，并保持较高温度，就会使飞灰出现不完全燃烧，增加损失。若燃煤中具有较高的细颗粒成份，在燃烧期间就会出现更多这样的损失。由于洗煤矸石、褐煤、烟煤等含有的挥发物含量非常高，在燃烧期间会因为局部缺氧导致析出挥发物无法在穿层当中实现完全燃烬，其受热面会因受到冷却影响，最终形成灰分和焦膠，并在受热面当中黏附，对烟气通道产生阻塞影响，不利于锅炉安全、稳定的运行。流化床锅炉在使用这类燃料进行燃烧过程中，若选择正压给煤，则需要将播煤风加装到给煤口位置，对燃烧工况起到一定改善作用，并同步降低细颗粒和挥发物经不完全燃烧造成的损失，促使燃烧效率显著提升。不过由于需要从密相正压区域进行播煤风的加入，此时上升气固流会对播煤风产生抑制作用，导致播煤风自身穿透力较为薄弱，穿透深度不足，难以强烈有效的实现横向扩散，从而无法使床内均匀的分布可燃物。此时，可将二次风布置在给煤口上方位置，促使炉内烟气更加激烈的进行搅拌和混合，比较显著的提升燃烧效果，从而有助于设备电机降低损耗。促使设备运行状态表现出更突出的经济性，一定程度上降低厂用电率。

（三）合理调度循环水泵具体运行方式

机组启动时，可只用单台电动机水泵，实现运行。一台机组保持正常运行状态的时候，其他机组在根据调度命令实现启动期间，可由邻机为辅汽母管提供汽源，同时可充分的对管路实现暖管输水，保持其压力在0.8MPa至1.0MPa区间内，蒸汽温度保持在250℃至335℃区间。经除氧器冲洗之后，需要对水质进行检验，保证水质质量合格之后，进行锅炉补水，使水位达到正常指标，进而开始加热。利用单台电动机水泵进行锅炉上水，机组并网带负荷在200MW以下的时候，通过单台给水泵实现运行，正常情况下这种方式可以有效降低厂用电率。在机组停运的时候，需要再次确认辅汽母管相应邻机供汽情况，保证其压力还保持在0.8MPa至1.0MPa区间，水温依旧在250℃至335℃区间。机组负荷在200MW以下的时候，可以将另一台机水泵停止，通过单台电动给水泵实现给水作业。在机组打闸并且停止运行的时候，可解除电泵备用。

（四）科学改造设备，缩减厂用电率

通过改造设备，可有效使厂用电率降低。在凝结水泵运行期间，可适当增加变频器装置，以缩减电能消耗。机组运行期间，若凝结水泵可以保持满负荷运行，即可获得最经济的运行效果，若机组负荷保持在50%左右，机组调节性能相对较差，所以为了防止凝结水母管发生超压问题，在机组负荷出现下降的时候，会增加凝结水泵再循环，而在再循环门凝结水流向凝汽器的时候，会使凝结水泵始终保持临近满负荷或者满负荷运行状态，而这种运行状态会导致电机出现严重发热情况，进而引发电能浪费问题。所以说，在凝结水泵运行期间适当增加变频装置，有利于缩减电耗，最终减少厂用电率。

由于锅炉当中的高压流化风机、引风机、二次风机、一次风机等6kv辅机都是通过工频电机对风机进行带动实现运行的，所涉及到的风机均属于高效离心风机，但这些风机实际运行效率相对较低。出现这一现象其根源是因为风机不具有良好的调速性能，同时运行点和风机最高效率点具有较大距离。目前火力发电厂会比较广泛的使用高压大容量交流笼型异步电动机，该设备在实际运行中，经常会因为直接启动造成转子断条事故或者电动机烧毁事故等，严重影响机组运行的经济性和安全性。所以，为了有效提升风机效率，需要对离心风机调节方式进行改进，促使风机耗电量有所下降。

通常情况下，建厂初期各大锅炉辅机均是通过工频电机相应入口挡板达到调节目的，以运用此方式减少初期投资额度，缩减电厂整体建设成本。该调节系统相对简单，且较为容易操控，不过这种调节模式会使管网阻抗特性发生一定改变，会一定程度上增加管网阻力，使更多能量消耗在风门和管网环节，极大的浪费了电能资源，并且风压会紧随风量的降低出现增加情况，进一步加大对风门及管网造成的损害。为了节约电能消耗，可以把锅炉送引风机对应电机改造成变频电机，以此优化风机压力和流量之间的关系，进而使管网阻抗特性有所改变，在转速降低过程中，风机特性曲线也保持下移状态，降低风量的同时降低风压，从而有效降低风机能耗，更精准的实现调速和控制风量。

（五）优化调整入炉煤粒径

330MW循环流化床锅炉所设计的燃煤入炉粒径不高于8mm，但机组在实际运行期间，若炉煤粒径与设计参数相一致，那么在实际运行期间循环流化床锅炉的密相区就会分布较少的大粒径床料，进而使炉膛烟气在煤燃烧之后带走相应灰分颗粒，导致炉膛外循环远远高于物料内循环比例，炉内会保持过低的床压，从而会增加煤耗，影响到锅炉热效率。在这种情况发生之后，还容易使锅炉出现结焦问题，不利于锅炉保持安全运行，所以机组在实际运行期间可以根据实际情况适度增加入炉煤粒径。不过需要注意，炉煤粒径最大不可超过9mm，并且在实际运行当中要适度减少排渣，促使床料积攒到一定厚度，降低煤耗，进而降低上煤期间所消耗的电能，达到厂用电率降低目标。

五、结束语

330MW循环流化床锅炉机组具有低污染、高效率、煤种适应性强等优势，应用普遍性越来越高。为了充分发挥此机组的内在优勢，有必要调整并优化机组运行方式以及水泵运行方式，对设备加强改造，并对入炉煤粒径进行适度调整，选择正确的给煤方式。在多种措施实施下，有效降低机组厂用电率，使该机组在应用期间具有更高的经济效益，并在此基础上有效推动330MW循环流化床锅炉机组的进一步发展。

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作者简介：

苏荣扎布（1973-）男，蒙古族，内蒙古准格尔旗人，工程师，现任国家能源集团神华准能矸电公司集控运行部经理，从事发电厂运行及管理工

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