循环流化床机组节能减排改造与优化

常　亮,刘　博（山西京玉发电有限责任公司,山西右玉037200）

循环流化床机组节能减排改造与优化

常亮,刘博
（山西京玉发电有限责任公司,山西右玉037200）

作为电厂生产的关键设备，循环流化床机组的高效运行对于改善电力企业发展的经济性和可持续性具有重要的作用。本文首先介绍了不同运行指标对循环硫化床机组运行经济性的影响，然后具体探讨了循环流化床机组节能减排改造与优化措施。

循环流化床；机组；节能减排

自20世纪60年代以来，循环流化床机组锅炉的研究不断发展，而国内也早已掌握大型循环流化床机组的制造能力。循环流化床机组具有综合利用性能高、煤种适应范围广、环保、负荷调节范围大、优良的调峰经济性等有点，其在火电厂中应用十分广泛。然而因循环硫化床机组燃烧系统具有一定的特殊性和复杂性，当前投运的机组大量存在能耗过高的问题。因此，加强有关循环硫化床机组节能减排改造与优化的研究，具有重要的理论和现实意义。

1　不同运行指标对循环流化床机组运行经济性的影响

1.1入炉煤水分的影响

煤炭中水分含量的多少，会在一定程度上影响机组运行的经济性。水分并非会降低燃烧效率，适量的水分还可加快挥发份析出和焦炭燃烧。但当水分超高时，将会明显降低床温，影响燃烧。在煤中水分高于8%时，会增大煤的粘性，容易引发煤系统机械故障机原煤斗可能发生堵煤、棚煤等问题。同时水分会增大机组的排烟热损失。而水分过低时则容易导致输煤系统产生大量飞灰，污染周围环境。在机组运行时4%～7%的水分含量是相对合理的[1]。

1.2煤种的影响

燃烧效率高、煤种适应性好是循环流化床机组的优点，但对单台机组来说，其自身对煤种的适应性也存在一定的范围，所以只有当使用煤种与机组设计煤种相匹配时，燃烧效率才能尽可能高。一般而言，煤质相对疏松、挥发份较好的煤种，在机组内部挥发份析出速度会较快，煤粒很容易形成多孔的松散结构，使大量氧分子可进入到煤粒内部，燃烧产物迅速扩散至外部，因而具有较高的燃烧效率和速率。而对于结构相对紧密、挥发份相对较小的矸石煤、无烟煤等煤种，当煤热解后很难形成松散结构，内部挥发份难以析出，燃烧效率相对较低。

1.3入炉煤粒径的影响

给煤粒度分布的影响主要表现在两方面：一是当煤粒径低于0.1mm，即小于分离器捕捉临界直径时，细煤粒大量存在，分离器会难以收集到飞灰，飞灰被烟气卷走而增大其不完全燃烧损失；二是当煤粒径过大时，煤粒总表面积会降低，这会增加煤粒燃尽时间，减小煤粒燃烧效率；并且床料层飞出的细颗粒数目会降低，机组难以保持标准的循环灰量，稀相区燃烧份额会减少，由此造成机组出力不足；同时较大煤块还可能拥挤到布风装置底部，影响流化水平，进而引发结焦事故[2]。

2　循环硫化床机组节能减排改造与优化措施

2.1改造机组设备，降低厂电用电率

（1）调整炉煤粒径。对于300MW左右的循环流化床机组，燃煤通常为挥发份比较高的褐煤，机组选用入炉粒径一般不高于8mm。然而实际运行时因褐煤挥发性较高，若将炉煤粒径增加至不大于50mm，则不仅能提高炉膛内煤粒的停留时间，且能增加机组密相区大粒径物料量，保证机组内物料进行充分的内外循环。相关统计数据表明，有效调整炉煤粒径，可有效减小床料工作量，提高锅炉燃烧效率，同时每小时可节约1000Kw的电量。

（2）增设凝结水泵运行的变频器装置。机组运行时，只有当凝结水泵满负荷工作才能使其达到最经济状态，而当机组负荷在一半时，其调节性能最差。为避免凝结水母管发生超压问题，实际运行中会将凝结水泵再循环，利用再循环门凝结水的流动使水泵处于满负荷工作状态，然而此种方式很容易导致电机发热严重，同时浪费大量电能。由此，可在凝结水泵处增设变频器，以改善凝结水泵的调节性能，优化凝结水泵运行方式。

2.2调整燃用煤种

（1）当使用质地密实、热值小、挥发份低的劣质煤时，易产生燃烧困难、床温较低的问题。机组工作中可对二级反料实施放灰以降低飞灰循环量。使用较小的一次风量，适宜增大二次风量，并增加过剩空气系数，同时将床温调整在900～950℃范围内，由此可改善燃烧效率。

（2）当使用质地疏松、热之高、挥发份高的优质煤时，可能出现带负荷较难、床温较高问题。机组工作中可通过使用烟气再循环风机来增大飞灰循环流量；合理增大一次风压，将床温调整在850～900℃范围内，并通过降低二次风量的方式来减小过剩空气系数，提高燃烧效率。

2.3优化机组运行方式

调整并优化机组低负荷状态下的风机系统。在机组负荷小于200MW时，因供煤燃烧系统中单台二次风机便可提供充足氧量，所以可逐渐减小停运侧运行的二次风机，直到空载后进行停运。在运行单侧风机时，需实时监控风烟系统的运行状况，特别要控制运行风机的过电流问题。当锅炉空气预热器内沉积过多灰尘时，在空气预热器前后二次风机会出现较大压差，由此会增大风机的功耗。实际运行中可调整空气预热器入口烟气温度，使其高于设定值，并及时清除预热器内的积尘，由此可降低空气预热器前后压差，减小风机电耗[3]。

2.4控制床温及床层高度

通常而言，800～1000℃是循环流化床机组运行安全的温度范围。在安全床温范围内，当床温增大时，燃烧效率也会稍微增加，但此种效率变化非常微小。实际运行时应依据煤种特性对床温进行调整。如当燃烧高硫煤时，床温控制在较低范围内可确保脱硫温度达到最佳水平。床层高度对机组的运行稳定性有重要影响。当床层厚度较大时，风机压头会增高，同时电耗会增大，运行经济性会受到影响；而当床层较薄时，床层很容易被吹穿，流化质量会受到影响。工作中可为确保料层差压正常，应尽量选用机械连续排渣，以促使机组维持在最佳料位工作。

3　结束语

循环流化床机组的节能减排水平将直接关系电厂生产的经济性和效益，因此，相关技术与研究人员应加强有关循环硫化床机组节能减排优化与改造研究，总结机组节能减排措施及关键系统优化方法，以逐步提升循环硫化床机组运行质量。

[1]孟磊.大型循环流化床机组节能优化运行技术研究[D].华北电力大学,2013.

[2]龚仁杰.循环流化床机组一次调频控制方案优化研究[D].华北电力大学,2014.

[3]刘媛.国产化300MW循环流化床机组锅炉燃烧系统研究[D].华北电力大学,2012.

常亮（1988-），男，山西忻州人，本科。