工业废气在循环流化床锅炉中的掺烧应用

章维明 陈伦

摘要：我国在几年前就提出了建立资源节约型社会的口号，尽管我国地大物博，煤炭资源较丰富，但随着用量的不断增加，煤炭作为不可再生资源也会面临短缺的威胁。而火电厂是煤炭利用率较高的企业，应在节能降耗方面引起经营者的重视。循环流化床是最近这些年兴起的新燃煤技术，其具有适应性强，效率较高，环境污染较小的特点，已经被很多火电厂应用到了具体的生产活动中。但同时我们也应该看到循环流化床的耗电率较高、耗煤率较高的特点，为了更好地节约资源，应对循环流化床锅炉的技术进行改进和更新，因此对循环流化床的节能降耗研究具有十分重要的意义。

关键词：工业废气;循环流化床;锅炉改造;工业废气

引言

相比较其它固体燃料炉型而然，循环流化床燃烧技术相当成熟，具有锅炉热效率高、燃料适应性强、环保性能好、灰渣易于综合利用等优点。为建设环境友好型社会，国家加大了保护环境和改善生态环境的工作力度，小型燃煤锅炉逐步被淘汰，许多城市甚至已经“禁煤”，企业为了生存，势必对现有锅炉设备进行改造或改建天然气锅炉项目。大力发展生物质燃料及其燃烧技术对优化我国能源结构，减轻环境污染，促进经济可持续发展意义重大。文中阐述了某燃煤流化床锅炉改造成生物质流化床锅炉的方法。

1循环流化床锅炉概述

循环流化床锅炉采用的是半悬浮的燃烧方式，其特点是流态化燃烧，更好地结合了悬浮燃烧和链条炉固定燃烧的特点。半悬浮的燃烧方式无论是在国内还是在国外都获得了一定程度的认可，也是目前效果较好的洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉有着原材料适应性高、脱硫效果较强，氮氧化物排放率低，调节方便等优势。其脱硫原理是石灰石和燃料进行循环燃烧，长时间后会使石灰石越磨越细，到达一定程度后会从分离器中飞出，在此过程中，炉内温度可达到900℃左右，既可以充分分解石灰石，又可以有效抑制硫化物的生成，达到更好脱硫效果。

2对锅炉掺气进行改造的原则

①改造后的锅炉在锅炉出力，热效率以及主要工艺参数等方面都要与以前基本保持不变，改造完成后的设备不能影响循环流化床锅炉循环流化燃烧的炉内动力场，除此之外，也不可以影响炉膛出口水冷旋风分离器，以及锅炉尾部设备的正常使用。②由于锅炉是一种特殊的设备，因此，对于锅炉的总体结构是不能改变的，尤其是锅炉的受热面结构，必须保证最后的系统能够实现简单实用的目的。③改造完成后的锅炉应该具备一套独立的燃料气供气系统及仪表控制系统，这两套系统必须相互独立，但在锅炉的安全保护方面又能做到相互联系。锅炉最后的主要功能是掺烧火炬气，所以改造完的锅炉的安全等级必须有所提高，对锅炉进行改造时，必须严格遵守燃油燃气的规范，进行相关操作。④改造完的锅炉的热负荷调节方式不能改变，必须保证其仍然使用燃煤进行调节，且掺烧火炬气的系统依然采用定烧方式，锅炉中燃气系统的调节也依旧是靠停运、投运质量部的燃烧器方式运行的。⑤改造完的锅炉在使用时要尽可能达成燃烧器火炬可以充满整个炉膛空间，并且能够让火炬保持在炉膛的中心位置，让锅炉中的火焰能够在炉膛横截面周围均匀地伸展开来，在对火炬气进行掺烧的过程中不能发生火焰直接对炉管进行冲刷的情况。

3掺烧改造思路

3.1注重运行调整

床压、风量、床温、汽温等决定着循环流化床锅炉的运行效果，而以上特性则受到循环流化床锅炉设备整体性能影响，在长期应用中，循环流化床锅炉相关设备易受到磨损而性能降低，导致煤炭燃烧效果降低。循环流化床锅炉运行时可将炉膛作为容器，当锅炉正常运行时该容器呈现出均衡特征，而低床压为循环流化床锅炉塔重的具象展现，可依靠床压了解锅炉内床料量，继而反映燃料燃烧状况。锅炉工况主要由上压差反映，当上压差数值增大时，则代表物料循环增加，为缓解上压差问题，可调节循环流化床锅炉给料器流化速度，并控制炉膛风量，从传热、燃烧角度来看，床层温度影响着锅炉效率及燃烧效率，于循环流化床密相区内，床层温度应低于燃烧颗粒表面温度约150℃，以此保障循环流化床锅炉整体燃烧发电效果。为保障锅炉安全化运行，应根据氮氧化合物排放总量调节流化床

温度，控制床温与氮氧化合物处于双向关系，将流化床温度控制在850℃以内，最大化激发出循环流化床锅炉性能优势。燃烧及流化状态影响着循环流化床锅炉风量特性，浓相区得到一次风氧气供给后应及时调节炉膛两侧压差，提高锅炉运行安全性，计算压差偏差值并修正炉膛风量定值，使循环流化床锅炉风量处于可控范围内，当炉膛获得二次风供给时，可弥补一次风供氧缺陷，此时可通过调节二次风量控制锅炉内氧气含量，借助最佳控制效果增强循环流化床锅炉节能降耗效果。

3.2PLC控制系统

对于锅炉中PLC控制系统的选用，经过多方面的考虑，最终选择了西门子公司的PLC控制系统。锅炉的控制系统在改造时，必须严格遵守电力规范。设计的内容主要是：锅炉中火炬气燃烧器的自动程序点火方面，设计成既可以在盘上进行遥控操作，也可以工作人员在现场中进行手控操作;改造完的锅炉必须实现对火炬器火焰进行监测，这样可以确实保证锅炉掺烧火炬气后的各项安全性，要提高工作人员在操作时的灵活性，锅炉中新增加的火炬气控制系统以及DCS控制系统，二者能够做到在控制和调节方面彼此独立，但在连锁保护方面，二者却相互联系。如此一来，尽管锅炉的相关系统出现停止等意外情况，锅炉的燃烧系统也不会受其影响，还能够投入到废气掺烧过程中。

3.3降低循環流化床锅炉停炉频次

鉴于循环流化床的运行特点，一旦异常停炉，会给火电厂带来严重经济损失，从而影响其余行业的电力供应情况。在停炉后的启动阶段，应控制炉内床料的厚度，如果厚度值过高会导致柴油消耗较正常运行高，多利用燃烧器的升温速度特点对启动速度进行调节和控制，当温度符合投煤条件时，马上进行煤炭投入处理来降低启动过程中的能源消耗。当循环流化床锅炉在正常运行时，相关操作人员要密切关注各指标参数，一旦发现问题及时整改，把隐患防范于未然，加强对设备的日常保养和维修力度，通过这种方式来尽可能减少因停炉给企业带来的经济损失，同时还可以达到节能降耗的目的。再辅以提高分离器入口温度，低负荷时调整一次风、下二次风和上二次风量的比例，降低循环灰量，有利于床温的提高。低负荷情况下调整播煤风量，在落煤管不堵的情况下尽量减少播煤风量，调整时注意加强落煤管出口温度的监视。

结束语

为了火电厂的效益可以进一步提升，在循环流化床锅炉运行时，要利用各种方法来提高资源的利用率，实现其节能降耗，一方面可以实现火电厂的资源合理配置，另一方面可以促进火电厂稳定健康发展，对循环流化床节能降耗的研究意义非常深远，希望有后来者继续对此展开深入研究。

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