循环流化床锅炉节能增效改造总结

2021-12-06

节能与环保 2021年2期

随着经济水平的不断提高，生态环境问题日益受到人们的关注。环保是中国实现可持续发展的一项基本国策。循环流化床锅炉技术是近几年发展起来的一项新技术。循环流化床锅炉（CFB）具有良好的低温燃烧特性，燃烧效率高，负荷调节方便，污染排放小等优点，近年来得到了快速发展，并在电厂生产中得到了广泛应用。但是在实际应用过程中受多种因素的影响，无法充分发挥其优势，尤其在节能方面。所以，如何节约能源，提高锅炉效率，是我们要探讨的问题。

1 循环流化床锅炉的特性分析

循环流化床锅炉采用气固混合燃烧方式。与煤粉锅炉单向烟气相比，气固混合燃料的热容量提高了数十倍，具有非常稳定的燃烧特性。循环流化床锅炉炉内温度分布非常均匀，有利于燃烧传热，燃烧效率高；循环流化床燃烧效率达到98%以上。CFB 锅炉采用低温燃烧策略，燃烧高度沿炉高方向，便于分级燃烧。通过分级燃烧，有效地减少了氮氧化物的生成，减少了空气污染。总的来说，CFB 锅炉的性能优势主要体现在两个方面：第一，燃料适应性强，可以使用一些普通锅炉很难适应的劣质燃料；第二，负荷调节能力强，由于炉料循环量大，炉体蓄热量高，能够保持燃烧参数稳定，并有很强的调载能力。

2 循环流化床锅炉的应用现状与必要性

循环流化床锅炉燃煤锅炉是一项较为成熟的工业技术，在洁净煤技术上已经开始应用。近几年来，以其煤的适应性强，燃烧效率高，炉膛脱硫脱硝，近几年来在我国洁净煤发电中占有重要地位。流化床锅炉具有良好的燃烧稳定性和对燃料的适应性，但不能保证各种不同性质煤的经济有效利用。由于近年来燃煤发电的现状，大量燃煤电厂不得不燃烧各种燃煤材料，特别是劣质煤，导致热效率下降，煤耗增加。因各煤种性质差异较大，国内操作人员缺乏实际操作经验，不掌握 CFB 锅炉发电技术，综合煤质变化较大，机组检修、启停次数较多，导致耗煤量增加，实际运行经济性降低。循环流化床锅炉的应用现状决定了节能需要与燃料发电结合的现状。实际上有很多方法可以提高锅炉的效率，例如改变燃料比例。

3 循环流化床锅炉锅炉运行中节能增效策略

3.1 充分利用回收锅炉余热

通过燃烧率可以充分反映锅炉节能减排的效果。在锅炉的实际运行中，煤是主要燃料。煤炭的燃烧速度可以直接影响到节能减排，但各种技术的应用直接影响到煤炭的燃烧速度。基于此，在锅炉燃烧过程中，可以采取锅炉余热回收的手段，提高锅炉的运行效率。在锅炉的实际运行中，会产生大量的高压蒸汽，高压蒸汽的热量可以通过再循环回收利用。因此，实际运行和操作中，需要一套智能温度采集系统，以监测锅炉阀门排放和余热泄漏，这样就可以回收了。并在锅炉尾部烟道中增加锅炉受热面，充分利用锅炉燃烧废气温度，有效地利用了锅炉的余热。

3.2 合理安排启动时间

减少油枪的操作次数，适当安排外床投入时间。在700℃以上时，应保证外床能快速投入使用。外床投运前，应适当增加给煤量，灰渣调节阀开度不宜过大，开度约为15%，以确保床温稳定。机组启动的关键是汽机的配合，要降低起动消耗，缩短起动时间，关键在于合理安排汽机暖缸冲转和带负荷。在锅炉点火后，汽轮机应及时送轴封和真空，开启高低压旁路开始疏水，以保证炉前、汽轮机前蒸汽温度同步升高。在锅炉蒸汽参数满足冲转条件时，可对机组进行冲转。防止因机前温度不符合操作条件而使锅炉持续燃烧，造成机前温度上升的现象。

3.3 超强脱硫技术的应用

循环流化床锅炉技术采用不同浓度的送风方式燃烧，燃烧过程中形成氮氧化物，与一般锅炉技术相比，氮氧含量可降低20%左右。随着我国对这方面的逐步重视和锅炉技术的不断完善，超脱硫技术已成为今后循环流化床锅炉技术发展的必要条件。虽然我国锅炉数量占世界绝大多数，但核心技术的发展并不尽如人意，尤其是脱硫技术。随着我国环境问题逐渐提上日程，煤炭脱硫技术已成为当今社会亟待解决的问题之一。我国还将加强对污染物排放标准的严格控制，使空气中二氧化硫含量降至400m3以下。目前，我们总结了传统脱硫技术存在的问题，发现在流化床中加入石灰石的方法更为有效，可进一步促进脱硫技术的发展。

3.4 低氧燃烧的方式

从锅炉本身的特点来看，采用低氧燃烧方式，可以使物料具有热循环回路，连续、重复燃烧，物料的燃尽效率大大提高，电耗也有所降低。

3.5 发展综合能源

能源综合利用也是今后锅炉技术的发展方向之一。我们可以优化一些低能耗的锅炉和平台。我们还可以对锅炉技术和其他原材料进行加工和再利用，以优化能源结构。一些大型循环流化床锅炉系统在燃烧后会产生大量的灰渣，这些灰渣可以重新加工利用，实现能源的合理升级。

3.6 循环流化床锅炉运行调整及磨损处理

循环流化床锅炉的运行特性主要包括床压、床温、风量特性和汽温特性。床层压力不仅取决于炉内物料的量，还取决于锅炉负荷。整个炉段包含许多反映床压的参数，包括锅炉总压差、下床压和锅炉上压差。锅炉床压监测反映了空气分布器的阻力、炉内床料总量和流态化的变化。操作时，两侧床压应平衡，两侧压差应控制在规定范围内。

锅炉正常运行时，整个炉膛可视为一个装满液体的容器，容器处于平衡状态。较低的床压反映了整个锅炉的塔重，显示了锅炉内的床料量，从而推断出炉内的燃烧状况。上压差能反映锅炉的各种工况。当上压差增大时，锅炉内的物料循环增加。在处理过程中，可以适当调整给料器内的流化速度，也可以控制送入炉膛的一、二次风量进行调节。从燃烧和传热的角度来看，通过控制床层温度可以提高燃烧效率和锅炉效率。在流化床密相区，燃烧颗粒的表面温度比床层温度高100～200℃。为了保证锅炉的安全运行，应根据锅炉NOx排放量调节床温，控制NOx与床温的双向关系。当床层温度较高时，氮氧化物会增加；当床层温度较低时，氮氧化物也会增加。因此，床层温度不应控制在850℃，而应将床层温度控制在850℃以下，这样才能使床层温度控制在850℃以下。

在锅炉运行过程中，风量特性与燃烧和流化状态有关。为了保证锅炉的正常运行，燃料获得浓相区一次风提供的氧气，并调节左右两侧炉膛压差。此时用压差实测值计算偏差值，并对左右两侧风量定值进行修正，将通过平衡偏差得到的风量控制在规定范围内。当二次风分层分段进入炉膛时，可补偿一次风对燃料供氧不足的问题，调节二次风量和炉内氧含量，以获得最佳控制值。根据节能原理，一定量的煤可以释放一定量的热量。调整蒸汽温度的根本目的是保证煤量与负荷相匹配。综合了床压、床温、燃料量和一、二次风量的特性，保证了锅炉的正常运行。

3.7 采用混合燃料提高燃烧效率

在循环流化锅炉的运行过程中，燃料是必不可少的，当今使用的燃料大多是煤炭等不可再生资源，这些资源性价比相对新型能源较低，同时在燃烧过程中还会产生大量的有害物质。因此，可以采用一些生物能源来进行辅助，使其和煤炭混合形成混合燃料，提高燃料的燃烧效率。其中较为常见的生物能源便是秸秆，这些秸秆难以处理便被直接焚烧，不但浪费了大量的生物能源，还造成了严重的大气污染。

将秸秆进行生物发酵处理后，可以生成烷烃等可燃性气体，燃烧过程中不会出现有害气体，能够实现环保发展。但是秸秆加工过程较为繁琐，一般情况下，往往将秸秆和煤炭混合在一起直接燃烧。将两者进行混合后，可以使燃料之间有足够的空隙，这样在燃烧过程中便拥有足够的氧气助燃，燃烧得更加充分。