降低300MW循环流化床锅炉底渣、飞灰含碳量

摘 要：针对内蒙古北方蒙西发电有限责任公司两台SG-1057/17.4-M803循环流化床锅炉运行中底渣、飞灰含碳量较大，煤种变化错综复杂，经过几年运行经验积累和锅炉优化试验指导调整运行参数，降低300MW循环流化床锅炉底渣、飞灰含碳量对我们公司节能降耗重点工作之一。

关键词：循环流化床锅炉 底渣 飞灰含碳量 锅炉床温

随着大型循环流化床锅炉（Circulating Fluidized Bed，以下简称CFB）锅炉机组的不断投运，CFB锅炉设备在运行中暴露了一些问题，如入炉煤种偏离设计值、底渣飞灰含碳量升高等，直接影响着机组的安全稳定经济运行，节能降耗和安全生产同等重要，也都是只有起点没有终点的工作，也是所有企业不得不面对的重要问题之一。

1、设备概况

内蒙古北方蒙西发电有限责任公司2*300MW机组CFB锅炉为SG-1057/17.4-M803型、亚临界压力中间一次再热、单汽包自然循环、集中下降管、双布风板、平衡通风、绝热式旋风气固分离器、滚筒冷渣器，燃用乌海、鄂尔多斯地区煤矸石、洗中煤等劣质煤。

2、CFB锅炉底渣、飞灰含碳量大问题分析

2.1入炉煤颗粒度偏大

由于内蒙古北方蒙西发电有限责任公司的两级破碎系统发生异常，在生产过程中层多次出现入炉煤颗粒度偏大，偏离设计值，严重影响CFB锅炉效率，在设计的流化速度下，燃煤平均粒径偏大，吹出锅炉密相区的细颗粒相应减少，大量的粗颗粒长时间在密相区燃烧，炉内就会出现局部沟流和缺氧，但为了保证锅炉床压稳定，给煤系统和排渣系统持续运行，就会造成粗煤粒未燃尽就排出来，势必会造成底渣含碳量升高

2.2二次风量、风压配比不合理

我公司为节能降耗，自主开发值际小指标竞赛系统，采用时时打分，由于底渣不能时时在线监测，参数控制调整上出了偏差，为保证氧量在正常范围内，有些值班员就把上下二次风配比颠倒，把上二次风调门开大，这样既能满足氧量要求，还能达到二次风机节电的效果，殊不知密相区本来就缺风的环境，更是雪上加霜，下二次风对密相区的床料穿透力不够，不能很好地参与燃烧扰动，就会增加未燃尽的床料份额，底渣含碳量势必会升高。

2.3床温控制不合理

影响床温的因素很多，如负荷、煤质、风量风压配比、石灰石投入量、床层厚度等，调节床温的主要手段是调节中过外置床锥形阀开度，开大则降低床温，否则升高，现在我公司锅炉床温基本维持在850-900℃之间运行，床温低会使飞灰底渣含碳量升高，床温高会引起结焦，严重时还要停炉清焦。

3、解决措施

3.1控制入炉煤粒度

控制合适的入炉煤粒度及排渣系统的连续稳定是实现CFB锅炉长期稳定运行的关键，也是电厂燃煤制备系统必须解决的重要问题。燃料粒度是一个很重要的控制参数，过粗过细都会给运行带来影响，使经济性下降。我国循环流化床锅炉入炉煤的粒径大多在0-8mm，最大也不超过13mm且按比例分配。若粒度过粗，燃烧换热的总面积相对减少，延长燃烬时间，同时大量的粗颗粒会沉积在密相区床面上，影响流化和燃烧份额的分配。为了保证床面不结焦及负荷稳定，必须增大流化风量，结果使颗粒扬析率增加；大量的颗粒存在于密相区内会使床压迅速升高，锅炉被迫加大排渣量；由于燃烧不完全，大量的未燃尽煤粒被排出炉膛，使得底渣中含碳量明显增加。颗粒过细，一送入炉内就会被流化风夹带飞出密相区，甚至飞出炉膛来不及燃烧；颗粒过细，分离器难于捕捉，结果烟气带走的未燃尽的颗粒增加而造成飞灰中可燃物增加。对于热值高灰分小的燃料粒度可大些，而热值低灰分大的燃料粒度可小些，但不论在什么情况下都不要超出设计范围。在运行中要控制入炉煤粒度，尽可能达到实际级配要求，燃用优质煤，入炉煤粒度可粗些，燃用劣质煤，入炉煤粒度需细些。同时正确选择煤的破碎、筛分设备和合理的系统设计，可从根本上保证燃煤的粒度分布合理。严格控制锅炉入炉煤的粒径，小于1mm不超过35%，煤的颗粒度尽可能控制在10mm以内，最大粒径不超过13mm。

3.2一二次风量、风压合理配比

上图是我公司循环流化床锅炉流程示意图，一次风调整流化、炉膛温度和料层差压，二次风控制总风量，其中里面的二次风分为上下两层，CFB锅炉炉膛内燃烧属于分段燃烧，下部密相区本来就是缺氧下燃烧，为减轻内循环的物料对水冷壁管排的磨损，在保证正常流化的前提下，尽量降低一次风量，我公司现在控制一次风母管压力与水冷风室压差不小于4KPa，压差是随负荷升高而升高，总风量靠二次风量补充，为确保燃烧充分，二次风压的控制也是必不可少的，最低稳燃负荷时二次风压不得低于4KPa，二次风压也是随负荷升高而升高的，做了以下规定：180MW以下时氧量不低于3%，上下二次风调门开度比1/3-1/4，180MW以上时氧量不低于2.7%，负荷高于250MW时上下二次风开度比1/2，一般情况下从低负荷到满负荷，一次风占的比例为60-40%，二次风占的比例为40-60%。不同负荷不同煤种时风量的分配有很大区别，总的分配原则是低负荷时、燃料热值低时，一次风占的比例大些；高负荷时、燃料热值高时，二次风占的比例大些，应该注意氧量在合理范围内。就拿低负荷来说，低负荷时由于炉内整体温度水平较低，若投入过多的二次风量，即使氧量控制在合格范围内，也会出现炉膛上下温差很大；此时如一次风量较低，可能使流化不良，使本来就低的床温出现分布不均的现象，平均床温会继续下降，投入的燃料很难燃烧完全，底渣中的含碳量明显升高。而且低负荷时应该加大密相区的燃烧份额，以增加运行稳定性，所以必须有足够大的一次风提供燃烧。根据不同的负荷工况进行合理配风，控制合适的风煤比。

3.3床温的控制

床温是循环流化床锅炉运行控制的重要参数之一，它的高低将直接影响到安全性与经济性。过高的床温可能会导致高温结焦而造成事故停炉。而低床温运行不光会使燃烧不完全，过低的床温对运行也是不安全的。控制给煤的均匀性，正常运行期间所有给煤机均投入运行，调整每台给煤的均匀性，防止给煤的不均匀，造成床温偏差，一旦出现床温偏差，可以适当调整给煤机的给煤量，达到床温的均匀性；床温越高，锅炉燃烧效率就越高，正常运行控制床温在850～900℃之间，在燃烧允许情况下，尽可能保持高床温以降低底渣、飞灰的含碳量，可是床温不能无限制的升高，床温的升高受灰熔点及脱硫脱硝的限制，在保证其它运行参数的同时尽量使床温靠近上限运行。

SO2作为一项很重要环保指标必须严格控制，不发生环保事件，但是SO2排量也要压上限运行，也就要求运行人员严格控制石灰石的投入量，以防止大量石灰石粉在炉膛内反应时吸收大量热量降低床温，增加底渣、飞灰含碳量。

3.4床压的控制

我们控制床压也就是控制密相区内料层的厚度，料层厚度直接影响CFB锅炉的稳定运行和燃烧效率。料层过厚时，风室静压就会增大，阻力就会增大，相应的一次风机电耗就会增加，此时为了保证流化和负荷稳定就要增大流化风量和风压，结果颗粒的扬析率就会增加，飞出炉膛的燃料量增加；料层过厚时床温也会降低，燃烧效率降低。同时床压高时排渣量就得增大，未燃尽的碳颗粒就会排出炉膛带入冷渣器中使底渣中可燃物的数量增多；料层过薄时，就容易出现吹空现象，运行安全性下降。因风室压力和料层厚度有一一对应关系，而且参数波动稳定，所以我公司在正常影运行中床压值就参考风室压力为床压，一般在13-15KPa的范围内尽量保持下限运行，但应该注意煤种的变化，以免造成料层过薄而影响负荷，严重时会出现结焦。

4、效果对比

今年四月以来我们对锅炉进行认真调整并加大执行和考核力度，飞灰和底渣含碳量降低幅度比较大，效果显著，以下是#1炉今年与去年同期的飞灰和底渣含碳量效果对比表：

5、结束语

经过几年运行经验的积累，降低循环流化床锅炉底渣、飞灰含碳量效果较明显，下一步继续加强人员培训，把我公司节能减排工作再上台阶，确保机组安全稳定经济运行保驾护航。

参考文献

[1] 党黎军.循环流化床锅炉的启动调试与安全运行[M]. 北京：中国电力出版社，2003.

[2]吕俊复. 循环流化床锅炉运行与检修[M]. 北京： 中国水利水电出版社，2005

第一作者简介：齐晔（1973—），男 ，河北保定人，硕士，工程师，从事电厂生产技术管理工作。