300MW级循环流化床锅炉运行优化调整

【摘 要】 锅炉运行优化调整，是在安全前提下，实现节煤、节油和节电的目的。节能降耗，对建设资源节约型和环境友好型社会具有重要的推动作用，同时也是促进企业发展、提高企业经济效益的有效措施。本文通过对300MW级循环流化床锅炉各系统的研究，找到最优参数和最佳工况，使其效率最高，能耗最少，达到节能降耗目的。希望通过本文能为国内大型循环流化床锅炉安全运行积累经验，提供借鉴。

【关键词】 循环流化床锅炉 运行 调整

燃烧技术有着氮氧化物的排放较低、可在燃烧中直接进行脱硫、且燃料的适应性较广、效率高及负荷的调节范围大的特点，成为了目前煤炭燃烧炉型的首选。当前，循环流化床锅炉技术水平已经发展到了一定的阶段，正向大型化、超临界、更清洁的方向发展。了解循环流化床锅炉技术最新的进展状况，预测其未来发展的方向，对于推动循环流化床锅炉本身的技术进步、进一步推广循环流化床锅炉技术以解决我国当前能源短缺、环境污染严重等问题，具有重要的现实意义。

1 循环流化床锅炉技术的发展趋势

1.1 大型化、超临界方向发展

国内外专家普遍认为，循环流化床锅炉未来将朝着大型化、超临界方向方展。这是因为，CFB锅炉由于自身特点而易于大型化：采用了一级飞灰分离循环燃烧，系统相对简单，便于大型化。不论是国外开发的方型分离器，或是国内开发的水冷异型分离器和下排气旋风分离器，均能与锅炉本体形成整体形式，结构紧凑，易于大型化。

1.2 深度脱硫

我国目前已是世界上拥有CFB锅炉数量和容量最多的国家，CFB锅炉脱硫效率的进一步提高将对减少SO2排放总量产生显著效果。同时，随着人们对环境保护问题的日益重视，国家对SO2排放的控制标准已更加严格。循环流化床锅炉系统在脱硫方面的总体优势正在减弱，因此需要在技术层面上予以改进。

1.3 深度脱硝

目前，CFB锅炉烟气中的NOx排放浓度大多能控制在300mg/Nm3以下，低于国家规定的排放控制标准。但从长远看，随着国家对NOx排放要求的进一步提高，150mg/kg或更低的排放量可能会成为CFB锅炉的排放控制水平。因此，未来CFB锅炉低污染燃烧的另一方向是深度脱硝。

1.4 能源综合利用

能源综合利用是循环流化床锅炉今后发展的另一个重要方向。能源综合利用包含有三方面内容：其一是以CFB锅炉为平台对一些低级能源资源综合优化利用。目前在这方面做的比较好;其二是循环流化床锅炉与其它能源或原材料加工系统整合从事能源高效利用，这是循环流化床锅炉技术今后应重点发展的一个方向;其三是CFB锅炉燃烧后产生的灰渣综合利用。这是CFB锅炉今后发展中尚待解决的一个难点问题。开发研究适合CFB锅炉脱硫灰渣的处理方式和利用途径已成为目前国内外关于循环流化床锅炉未来发展的一个研究热点。

2 工程概况

陕西煤业化工集团府谷能源开发有限公司所属单位陕西新元洁能有限公司目前正在建设2×300MW煤矸石电厂工程和33万吨电石工程，建成后资产总额39.23亿元，该型号锅炉设计耗煤量为256.7 t/h（BMCR锅炉最大工况），设计煤种为45%原煤+10%煤泥+45%矸石，燃煤发热量为11760 kJ/kg（2800大卡）。

3 降低煤耗方面的优化调整

（1）确定最佳过量空气系数，控制烟气含氧量在合适范围内，以满足充分燃烧并减少NOx生成，降低排烟热损失（锅炉损失中最大项）。通过对两台2×300MW循环流化床机组调试，确定不同负荷、不同煤质时的最佳过量空气系数，控制排烟中氧含量在2.5～3.5%范围内，提高锅炉效率。（2）严格控制燃煤粒径，控制在1.5～9mm范围内，满足锅炉负荷，提高燃烧效率。粒径过大，煤粒表面易石墨化，造成煤粒不易燃尽，导致床料粒度增大，为保证床料的流化必须增加一次风量，造成燃烧区上移，同时还会使煤耗增大;煤粒径过小，大量细颗粒来不及燃烧就被流化风吹起，在稀相区燃烧造成稀相区燃烧份额的增加。合理的粒径，有效的降低了飞灰可燃物和底渣含碳量，大大提高了循环流化床锅炉燃烧的经济性。通过对同类型电厂的调研，结合本机组调试中粒径试验，确定在不同负荷、不同煤种下，最佳的粒径范围。（3）合理配比一、二次风，提高燃烧效率。在循环流化床锅炉中，一次风量的调节是以使床料能良好的流化及密相区最合适的燃烧份额来进行的。在实际操作中，一次风量控制在总风量的40～45%左右，上、下二次风量分别控制在30%和20%左右。通过机组调试，得出不同负荷、不同煤质下，最佳的一、二次风的配比，提高燃烧效率。（4）加强吹灰设备维护，及时吹灰，减少受热面积灰，防止尾部受热面再燃烧，降低排烟温度，提高锅炉安全经济运行。通过锅炉吹灰方式运行试验后，总结出不同负荷下、不同煤质的吹灰间隔时间及次数。（5）优化锅炉启、停过程，减少能量消耗。通过试验：确定炉底加热蒸汽压力和温度，合理使用炉底加热，缩短启动过程;在安全的前提下，确定不同煤种的着火点，尽量采用较低的投煤温度;掌握锅炉蓄热特性，确定停炉过程中，减负荷的速率与幅度，尽可能多的利用锅炉余热发电，减少能量损失。（6）尽量不用或减少再热器喷水减温。使用再热器喷水会造成发电机组循环效率下降，故在运行中尽一切努力减少或不采用再热器喷水，使机组的循环热效率得以提高。通过烟气挡板开度试验，确定在不同工况下挡板开度，减少再热器喷水量。（7）提高给水温度，提高机组的循环热效率。可有效降低煤耗，同时对锅炉的汽温调节和燃烧控制也大为有益。通过高压加热器性能试验，确定高加最佳运行工况，努力提高给水温度，降低煤耗。（8）优化锅炉主汽压运行方式。汽压按定-滑-定运行，提高机组循环效率。通过试验，确定不同工况下最佳滑压运行参数，减少汽轮机节流损失，提高机组效率。（9）优化床温调整，降低不完全燃烧损失。床温过低，不利于燃料的燃尽，不完全燃烧损失增大，锅炉效率下降，同时炉内脱硫效率下降;床温过高，增加结焦风险，增加了NOx生成，不利于锅炉的安全环保运行。通过试验，确定不同工况下最佳床温，在环保指标达标前提下，减少燃料不完全燃烧损失。

通过锅炉运行调整优化，预计可以使机组实际运行的供电煤耗下降1.5～3.0g/kw・h，按年利用小时数5000小时计算，年度最低可节约标煤4500吨，按市场标煤600元/吨计算，节约燃料成本270万元。

4 降低油耗方面的优化调整

锅炉在点火过程中，为达到安全和节油的目的，控制合适的流化风量，采取“微流化”点火方式，优化点火方式，使单次冷态点火耗油大幅度降低。通过调研和试验，确定最佳的“微流化”风量和料层厚度，优化点火方式，节省燃油费用。

循环流化床锅炉每次冷态启动需耗油40吨，每年每台锅炉按3次冷态启动计算，两台锅炉年需耗油240吨。若采用“微流化”技术，每次锅炉冷态启动耗油降至25吨左右，每年可节约燃油90吨，按#0轻柴油市场批发价格7080元/吨计算，节约燃油成本63.72万元。

5 降低电耗方面的优化调整

5.1 优化料层厚度，降低风机电耗

通过CFB锅炉流化试验，尽量采用较薄的料层厚度，以减少风机电耗。我公司1058t/h（300MW）级别的循环流化床锅炉，料层厚度应在950mm～1200mm范围内，结合空床阻力特性试验、床层厚度与床压的关系试验、临界流化风量试验，确定允许的最低可连续运行料层厚度，有效降低风机电耗。

5.2 优化风机运行方式

通过试验，确定锅炉启、停及低负荷运行时，一、二次风机的运行台数，降低风机电耗。

5.3 优化电动给水泵运行方式

通过电泵性能试验，确定锅炉启、停及低负荷运行时，电动给水泵的运行台数及汽包水位自动调节方式，以降低电耗。

5.4 优化床压参数，降低风机电耗

维持相对稳定的床压是保持燃烧稳定，提高燃烧效率的手段之一。在保证锅炉安全运行及负荷要求前提下，通过试验合理降低床压，减少风机电耗。

5.5 优化冷渣器的运行方式

根据负荷和床压，确定冷渣器投运次序及台数。

5.6 锅炉运行中减少各类介质流通阻力

除调节阀门、挡板外，尽可能将汽、水、风、烟、油等介质流通部分各截门开大，减少节流损失，降低转机电耗。

通过锅炉运行调整优化，预计厂用电率下降0.3%，按年利用小时数5000小时计算，年度节约厂用电900万kw・h，按上网电价0.36元/kw・h计算，每年为公司增加收入324万元。

6 结语

研究试验完成后，可使供电煤耗下降约1.5～3.0 g/kw・h，厂用电率下降约0.3%，年节约燃油90吨，节能降耗使两台机组创造的年经济效益约为657.72万元。

随着节能降耗工作抓得越来越精细，工作的深度和难度也在逐步加大，因此进一步强化责任意识，重视细节，显得尤为重要。煤耗、油耗、厂用电率等指标对企业的整体效益影响很大，可以通过加大技术投入、优化运行调整等措施，来实现节能降耗工作。

参考文献

[1]熊彬.300MW循环流化床锅炉主蒸汽压力和床温控制算法的研究[D].长沙理工大学，2013.

[2]张雪川.垃圾焚烧循环流化床锅炉设备治理与运行优化[D].华北电力大学，2012.

[3]王建峰，王文斌.大型循环流化床锅炉运行优化分析[J].内蒙古电力技术，2011，04：47-49.