电厂循环流化床锅炉的现状及节能技术

孟宪川

潍坊中电万潍热电有限公司 山东 潍坊 261041

1 循环流化床锅炉概述

气流调节原理是在一次气流流态化的条件下,对二次气流进行相应的调节。由于一次风量的大小直接关系到流化质量,循环流化床锅炉在所有冷态试验和不同材料层(差层)厚度下投入运行前,空气流量曲线的临界流态化是以空气自适应方式运行的,如果空气流量低于该值,则有可能使染料流态化,焦化时间更长。二次风流量调节主要根据烟气含氧量进行,一般在过热器后进行,一般限制在3-5%左右。如果太小,会导致不完全燃烧,增加化学和机械不完全燃烧的损失。当运行总风量不足时,应逐步增加汽包风量以满足燃烧要求,并不断调整一、二次风量,使锅炉达到最佳经济效益。这些参数是保证循环流化床锅炉安全稳定运行的关键。根据待烧煤质和使用负荷,严格监测煤层压差、温度、炉膛压差和回风温度。

2 循环流化床锅炉的应用现状与必要性

循环流化床锅炉是一种比较成熟的工业技术,已经开始应用于洁净煤技术。近年来,煤具有适应性广、燃烧效率高、炉内脱硫脱硫等特点,在洁净煤发电中发挥了重要作用。流化床锅炉具有良好的燃烧稳定性和燃料适应性,但不能保证各种煤种的经济有效利用。由于近年来燃煤发电的现状,许多燃煤电厂不得不燃烧各种燃煤材料,特别是劣质煤。这导致热效率下降,煤炭消耗增加。由于不同煤种的特性差异很大,国内操作人员缺乏实践经验,对循环流化床锅炉发电技术缺乏掌握。循环流化床锅炉的应用现状决定了其与燃料发电相结合的节能要求的现状。有许多方法可以提高锅炉的效率,例如改变燃料的比例。

3 研究对象问题分析

某厂锅炉为中温中压循环流化床锅炉,型号为YG-3.82/450-M6全钢化结构,半露天布置,支架固定,燃烧方式为循环流化床燃烧,分离器采用绝热旋风气固分离器。燃烧系统由烟罩配风装置、旋风分离器和U型回流阀组成。锅炉采用SNCR脱硝工艺,以尿素为还原剂;采用协同除尘工艺;石灰石-石膏炉后湿法脱硫。目前锅炉实际燃烧的煤种不符合设计要求,是燃料市场波动造成的。主要燃料为褐煤、烟煤。这些燃料的特点是炉内挥发分含量较高,可达30%～45%,灰分含量较低,为10%～20%。而且由于机组运行时间长,设备老化,罩壳磨损加剧,中心开始变形,这些都对循环流化床锅炉的稳定运行产生不利影响,很难实现节能环保。

4 节能降耗技术

节能降耗措施主要集中在正常运行的水滴上,本文对一些大型工程改造项目(如风机高压变频器安装)不作论述。在运行过程中,加强对运行值的评价,特别强调主要运行参数不应偏离设计值太大。在进行评估之前,对部件和设备有一些基本要求。

4.1 充分利用回收锅炉余热 锅炉的节能降耗效果可以充分体现在燃烧率上。实际上,煤是锅炉的主要燃料。煤的燃烧速度直接影响到节能减排,但各种技术的应用直接影响着煤的燃烧速度。在此基础上,可以在锅炉燃烧过程中利用锅炉余热回收,提高锅炉的运行效率。在实践中,锅炉产生大量的高压蒸汽,其热量可以通过回收利用。因此,在实际应用中,需要有一套智能化的温度采集系统来控制锅炉阀门的排空和余热的泄漏,使其能够被回收。另外,在锅炉末端烟道增加锅炉受热面,充分利用锅炉烟气温度,有效利用锅炉余热。

4.2 合理安排启动时间 减少油罐车的调车次数,合理安排外床就位时间。超过700℃的保修读数可快速运行。外床调试前,应适当增加供煤量,炉渣调节器开度不宜过大,约15%,以保证床温稳定。机组启动的关键是汽机的协调,要降低启动能耗,缩短启动时间,关键在于汽缸加热和汽机负荷的合理安排。锅炉点火后,及时关闭轴和真空向汽轮机供气,启动高低压旁路开始取水,保证炉前和汽轮机前汽温同步升高。当锅炉蒸汽参数满足偏差条件时,机组可能发生偏差。防止因温度不符合运行条件而导致锅炉连续燃烧时,机器前温度升高。

4.3 采用混合燃料提高燃烧效率 燃料对循环流化床锅炉的运行至关重要,目前使用的大多数燃料是煤等不可再生资源,与新能源相比,成本效益相对较低,同时燃烧时产生大量有害物质。因此,部分生物能源可以作为助剂与煤混合形成燃料混合物,提高燃料燃烧效率。最常见的生物能源是秸秆,秸秆很难直接加工和燃烧,不仅浪费了大量的生物能源,而且造成了严重的大气污染。秸秆发酵生物处理可产生烷烃等易燃气体,燃烧不产生有害气体,实现了绿色发展。但秸秆处理较重,一般秸秆和煤直接混烧。通过混合这两种燃料,燃料之间有足够的空隙,这样就有足够的氧气供应燃烧,燃烧更加彻底。

5 循环流化床锅炉节能环保具体改造方案

5.1 改造布风装置 建立稳定的物料循环系统对循环流化床锅炉的优化运行具有重要意义,而罩的使用尤为重要。为保证空气在整个炉段的均匀分布,这是锅炉设计必须考虑的内容,这是保证物料流化均匀的基础,可以避免流化死区的出现,从而防止气室漏渣现象,使流化更加均匀,避免结焦现象。锅炉原有的烟罩为钟罩式,与直通式芯管相结合。在实际使用中,在机罩上开6个孔,与机罩和芯管焊接连接。虽然要进行对冲安装,但由于是水平孔的分布,预计床层连接以后,会落入过多的芯管和套管间隙中的灰烬,促使壳体孔外的风量发生变化,对冲效果降低,反复对相邻吸气器冲洗,使盖磨损,床料漏入风室,影响锅炉安全运行。

针对上述罩在实际应用中存在的问题,采取了以下改造措施:对配风装置的芯管和罩结构进行了综合优化。采用新型风帽,风帽出风口下倾20°,这是与原风帽差别最大的地方,风帽出风口加厚,可以减少相邻风帽之间的干扰,避免床料的移动,风帽的铸造过程,升级原材料,提高效率耐磨,延长使用寿命。与周围出风口的芯管配合,不再采用直通式,上端板与罩体焊接固定,可避免罩体脱落。

5.2 改造旋风分离器 分离器原中心筒由两个简化体组成,由12个扇形长板组装连接。下缸为全圆形设计,厚度5mm。鉴于中央简支板周围温度较高,中央简支扇形长板上部的接缝处会逐渐演变为裂缝。此外,扇形长板之间的不均匀膨胀现象会加剧变形,裂缝会变宽,甚至达到100～200mm。中间简单采用张拉悬挂法,固定筒体与分离器外护板焊接。当中心梁受热膨胀,发生预冷收缩时,会阻碍中心筒的膨胀和张拉焊接,使中心梁上部变形严重,产生巨大间隙。烟气短路时,中心筒会出现裂纹,影响分离器的分离效果,飞灰标准量不能分离。针对以上问题,首先改变中心筒位置和变径结构,然后改用整体铸造筒体,可以提高机械强度,筒体厚度将增加到17mm,同时增加分离器进口耐磨层厚度,通过减少进口面积,增加进口烟气流速,提高分离效率,改造后分离器进口烟气流速提高到25m/s,流速提高到20m/s,安装改为自由悬挂式,16个支架焊接在环形槽钢上,中心筒通过上部大横杆放置在16个支架上。这种安装方法可以使支架滑动,可以自由配合。在筒体上端加环板密封浇注料底部,最后焊接环板,尽量减少烟气短路。

6 改造成效

通过对中心筒插入深度和结构的优化,使旋风分离器的运行效率大大提高。分离器入口烟气上升迅速,炉内循环灰量增加,炉内传热效率提高,床温可控性大大提高,NOx原始排放浓度降低。配风装置改造后,配风板阻力与设计值一致,均匀性提高,风机能耗降低。具体参数变量如下:

(1)一次风量降低了25%,床温平均下降了20°C;

(2)飞灰中位粒径由38.52um降低至15.2um。

(3)风机电耗下降1 5%左右,锅炉效率较改造前提高了2.10%。

(4)控制了氮氧化物生成浓度,满负荷工况低于100mg/Nm3,大幅度降低了SNCR损耗量,排放浓度也降低至45mg/Nm3以内。

结语

通过改造,不仅可以节约能源,降低设备的损耗和维护成本,还可以改善整个锅炉系统的运行状况,减少锅炉本体的磨损和操作人员的劳动强度。提高锅炉运行可靠性和运行小时数,进一步提高经济效益。高压变频装置由于其节能,特别是在低负荷下,使电机平稳启动,延长电机寿命,使风机完全打开,并减少振动和管道磨损。良好的节能效果将越来越多地应用于各种风机应用装置中,具有很好的实用价值和推广价值。