循环流化床锅炉排烟温度高原因分析及应对措施

2023-10-11杨海叶

山西化工 2023年9期

杨海叶

（山西西山热电有限责任公司，山西太原 030021）

1 锅炉设备及燃料性质简介

该设备以清华大学《带有加速段的水冷方形分离器》为核心技术，并与我公司多年的CFB 工艺相融合，为新一代的产品。在燃烧体系中，由给煤器将煤炭送至落煤管道，由一次风机和二次风机供给锅炉所需要的气体。一次风吹出的气流经过一次风预热器的预热后，从左右两边的通道导入到高炉的污水冷却室内，再从水冷布风盘上的盖子流入到燃烧室内；由二次风吹出的气流经过二次风预热器的预热，由布置在炉内前、后壁的喷嘴向炉内喷射，以进行增温、增强干扰和混匀。在炉中，燃油与流动态的循环材料混合，当床层的质量分数到达某一数值时，大量的材料从炉中向外升起，沿着壁板向下的内周向下流动，与受热面进行热量的交换[1]；大量微粒随着烟尘排出炉外，经过一个正方形的水冷式旋风机，将大部分的原料重新分开，通过回流装置回到炉内进行再一次的循环。而较为清洁的烟气则经转向室，高温过热器，低温过热器；省煤器、二次风、一次风预热器由后烟囱排放。在循环流化床中加入石灰石可以明显减少SO2的排放量，而采用低氧和大气分层送风的燃烧技术可以有效地抑制NOx的产生。它具有良好的灰活力，具有很高的综合利用价值，因而它更能适合日益严格的国家环保要求[2]。

给水经过水平布置的二组省煤器加热后进入锅筒。锅筒内的锅水由集中下降管、分配管进入水冷壁下集箱、上升管、炉内水冷屏、水冷分离器、上集箱，然后从引出管进入锅筒。锅筒内设有汽水分离装置。饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引至尾部汽冷包墙管、低温过热器、一级喷水减温器、炉内屏式过热器、二级喷水减温器、高温过热器，最后将合格的过热蒸汽引向汽轮机[3]。

入炉煤种与设计煤种偏差影响烟气中灰的浓度，实际生产中，由于受经营成本、燃煤来源等多方面的影响，入炉煤很难达到设计煤种及校核煤种的要求。下表1 与表2 分别是设计和入炉煤的数据，实际入炉煤的灰分偏高，而热值、挥发分远低于设计及校核煤种，对燃烧造成不利影响。

表1 本单位设计及校核煤种

表2 本单位2020 年入炉煤月平均指标

2 排烟温度高的原因分析及对策

我厂3# 炉作为调峰锅炉，排烟温度设计值是132 ℃，其负荷一般在160～220 t/h 范围变动根据运行日报表及DCS 数据得知，3# 炉排烟温度在137～153 ℃之间（如图1）排烟温度高于设计值，排烟温度每增加10～15 ℃锅炉效率下降1%，为了提高锅炉经济性对3#炉进行原因分析并结合实际可以改变的条件进行改造优化。

图1 不同负荷时对应的排烟温度

2.1 影响因素分析

2.1.1 锅炉漏风的影响

在炉膛出口过量空气系数不变的情况下，风烟系统漏风将使送风量下降，空预器的传热系数下降。此外送风量的下降也是的空预器出口热风温度升高、传热温压降低，使空预器的吸热量降低，最终使排烟温度升高。

2.1.2 吹灰器的影响

3#炉吹灰系统为乙炔吹灰。该系统正常情况下每天持续吹灰1 h，且需要运行人员就地进行操作、巡查，效率低。

2.1.3 煤种的影响

入炉煤种与设计煤种偏差较大，设计煤种灰分30.87%，入炉煤灰分48%～49%，烟气中灰浓度高，最终使排烟温度升高.

2.1.4 回燃、煤泥系统的影响

为了降低飞灰含碳量，将电除尘3、4 电场分离下的灰再打入炉膛参与燃烧；煤泥中的灰分含量较高。这两个系统的投入增加了烟气中灰的浓度，最终使排烟温度升高。

2.1.5 分离器的影响

我厂使用的是方形水冷分离器，其切割粒径d50=2 mm，分离效率低，大量的细灰捕捉不到，最终使烟气中灰浓度增加，排烟温度升高。

2.1.6 运行调整的影响

燃烧调整存在问题，一次风与二次风的配比不良，一次风较大，同时炉膛负压较高，炉内烟气流速快。

2.2 对策及实施

2.2.1 声波吹灰器改造

声波除灰是将一定强度、频率的声波导入运行中的锅炉尾部受热面，通过声能量的作用，使这些区域中的空气分子与粉尘颗粒产生振荡，由于声波振荡的反复作用，破坏了粉尘粒子与热交换面以及粒子之间的结合，再加上烟气流的冲刷和粉尘粒子之间的碰撞，使之处于悬浮状态，被烟气流带走。进而改善过热器换热效果。

该吹灰系统共9 台吹灰器，排列顺序为由高过依次向下排列。1#设备在高过右侧，2#设备在高过左侧，3#设备在一级低过后墙，4# 设备在二级低过后墙，5#设备在一级省煤器左侧，6#设备在二级省煤器后墙，7#设备在一级一次空预器后墙，8#设备在二次空预器左侧，9#设备在二级一次空预器后墙。吹灰器单台设备运行时间为3 min，间隔2 min，周期75 min，连续进行。大大提高了吹灰效率。

2.2.2 运行调整优化

1）一、二次风量的配比要达到60∶40 左右，一、二次风空与器进口风量分别为：140 500、93 700 m3；风温分别为211 ℃、182 ℃。

2）二次风的调整：在升降负荷过程中，二次风要随着一次风根据氧量及时调整（粗调），稳定工况后，小幅度调整二次进风量，使炉膛中上部、炉膛出口温度接近设计值，二次风机在190 t/h 负荷以上要求满出力。

3）返料风的调整：目前返料风压、风量都偏大，说明书给定值为581 m3/h，运行时根据不同负荷将风压通过返料风至一次风调门调整到15～16 kPa，左右返料风量均为320～480 m3/h，调整时要同时兼顾风量、风压、流化风机电流均在范围之内。每一工况下要到就地勤观察返料情况，保证燃烧、流化稳定。

4）床温850～950 ℃之间，高负荷对应高床温。

5）要求水冷风室参数范围：（30～40 MW）75%～80%负荷为8.5～8.6 kPa，一次风机电流95～100 A，50 MW负荷为8.9～9.1 kPa，一次风机电流100～105 A。

6）屏过出口温度控制在460～470 ℃之间。

2.2.3 分离器优化改造

1）旋风分离器四周为直段浇注结构，标高从25 600～35 400 mm，把原有四周直段结构改为圆形结构。

2）旋风筒四面尖角处均需先预焊压筋板，上下焊接三道支撑件，然后用Y 形抓钉在鳍片上生根。

3）炉膛出口靶区耐火层厚度为160 mm，此处浇注料层与平面浇注料层平滑过渡，以没有出现凹凸面为好。

2.2.4 锅炉漏风处理