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1、2 0 0 5 年第 5 期东北电力技术 2 2 0 t / h 循环流化床锅炉运行问题的探讨 A D i s c u s s i o n o n t h e O p e r a t i o n f o r 2 2 0 t / h C F B B o i l e r s 刘建平 ( 大连热电集团 有限公司香海热电厂， 辽宁 大连 1 1 6 0 2 1 ) 摘要:介绍大连热电集团有限公司香海热电厂2台H G - 2 2 0 / 9 . 8 - L . Y M 1 5 型循环流化床锅炉在运行中出现的床温高、床内 温度分布不均、回料腿超温结焦、飞灰含碳量偏高等一系列问题。在几年的实际运行中，对其影
2、响因素和原因进行了认真 分析和研究， 并对锅炉进行了一系列相应的运行调整。调整后的运行稳定性有了很大的提高， 大负荷下的炉膛温度场分布 合理， 燃烧效率有所提高。 关键词:循环流化床;燃烧;飞灰;温度 【 中图分类号T K 2 2 7 文献标识码 B【 文章编号1 0 0 4 一 7 9 1 3 ( 2 0 0 5 ) 0 5 一 0 0 2 7 一 0 3 目 前，循环流化床锅炉在国内发展非常迅速， 相应流化床锅炉方面的技术发展也很快。循环流化 床锅炉具有独特的结构和流体动力特性，并具有低 污染燃烧、负荷调节范围大、燃料适应性广等特 点。由于 C F B锅炉在国内的整体应用较晚，相关 的运行
3、经验还不很成熟，对存在的一些问题仍需进 一步完善和解决，如局部超温、带不上负荷、飞灰 含碳量高等。 大连香海热电厂安装有 2台 H G一2 2 0 / 9 . 8 一 L . Y M 1 5 型循环流化床锅炉，1号、2号锅炉于 2 0 0 0 年投人运行，运行中曾出现床温高、回料腿 超温结焦带不上负荷、飞灰含碳量高等问题。针对 上述问题进行了长时间系统的试验观察和分析，对 相关的运行参数进行了系统的调整和总结。 图 1 锅炉的基本结构简图 1 二次风喷嘴区;2 前墙给煤点;3 - 一次风喷嘴区;4 燃烧室;5 后墙给煤 点; 6 - 回料密封; 7 旋风筒;8 - .旋风 分离器中心筒; 乡
4、一 一尾部烟道 I H G一 2 2 0 / 9 . 8 一 L A M1 5 型循环流化床 锅炉概况 H G一 2 2 0 / 9 . 8 一L . Y M 1 5 型循环流化床锅炉为 引进美国福斯特惠勒公司的技术，由哈尔滨锅炉厂 成套生产的 H G一2 2 0 / 9 . 8 一L . Y M1 5型高压循环流 化床锅炉。该锅炉为高压参数、单汽包、自然循环 蒸汽锅炉，采用循环流化床的燃烧方式。炉的结构 简图如图1 所示，采用高温旋风分离器，风煤配比 情况:一次风除提供底部的流化风量外，还提供一 次风喷嘴风量;二次风喷嘴位于一次喷嘴之上; 燃 料给人点共有4 点，前墙2 点，后墙2 点，其中
5、后 墙给煤与回料腿返回的循环物料混合后进人炉 膛。 锅炉的设计参数及燃料特性 ( 见表 1 )如下。 额定负荷: 2 2 0 t/ h , 过热器出口 蒸汽温度: 5 4 0 C , 过热器出口 压力: 9 . 8 1 M P a , 锅炉汽包压力:1 1 . 1 3 M P a , 给水压力:1 3 . 3 M P a , 给水温度: 2 1 5， 省煤器出口 水温: 2 1 6 9 C , 预热器进口 一次风温: 3 3 T , 预热器进口二次风温:2 2 C , 预热器出口一次风温:1 7 5 9 C , 预热器出口二次风温:1 6 4 9 C , 一次风空气阻力:1 5 . 1 4 k
6、 P a , 二次风空气阻力:8 . 1 9 k P a , 总风量: 6 8 k g / s , 煤粒径范围: 0 . 2一1 0 r i m , 燃料消耗量: 2 9 . 5 2 t/ h , 东北电才技术2 0 0 5 年第 5期 过氧量: 3 %一3 . 5 %, 锅炉设计效率: 9 0 . 6 7 %. 表 1 煤的成分 煤的成分汇总 设计煤种校核煤种 C y / % 5 8. 0 6 H Y 1 % 658l Or / % M /% S y / % Ay / % 1 9 . 7 7 样 ， / % Q 乱 /( m i枯一 ) 2 ,0. 9 9 2 锅炉运行中存在的问题 大连香海
7、热电厂 2台 H G一2 2 0 / 9 . 8 一L . Y M1 5 型循环流化床锅炉自2 0 0 0 年投产以来，在大负荷 期间出现了床温偏高， 单侧回料腿超温、结焦， 带 不满负荷及飞灰含碳量高等问题，已严重影响了锅 炉的正常运行。 2 . 1 超温 运行中出现下床局部温度达到1 0 0 0、回料 腿温度异常、旋风分离器人口温度高 ( 甚至超出安 全联锁值) 、锅炉保护动作停炉等问题。锅炉负荷 一般在1 9 0 t / h 左右， 不能达到设计要求。 2 . 2 飞灰含碳f偏高 运行中的飞灰含碳量偏高，平均值 1 4 %。飞 灰含碳量高直接影响锅炉的效率，同时也影响灰渣 的综合利用，电
8、厂的综合经济性下降。 3 问题分析及调整 3 . 1 炉内超温 床温是流化床锅炉运行中监视和控制的重要参 数之一。循环流化床锅炉的运行床温一般控制在 8 0 0 -1 0 0 0的范围内。合适的床温既是保证低 污染排放又是保证锅炉各受热面合理分配热量的一 个条件。通过实际运行中的试验调整发现，导致循 环流化床锅炉出现超温异常的原因来自以下几个方 面。 3 . 1 . 1 燃煤的成分 就流化床锅炉设计而言，炉膛温度是锅炉设计 时的一个重要参数，针对不同的煤种应选取不同的 炉膛设计温度。实际运行中，如果所燃用煤种的成 分与设计煤种相差太大时，炉内的燃烧状况很有可 能出现异常。从大连香海电厂的2 台
9、锅炉的运行情 况来看， 人炉煤的实际煤质成分与设计煤种相差较 大。在燃用煤种的挥发分高于设计值时，实际运行 中明显的现象是给煤点的温度高、有明火，经常发 生局部结焦; 下床层的温度场梯度大;随着锅炉负 荷的升高，炉膛超温。这些现象从流化床的燃烧机 理可以得到解释。当煤粒从各个给煤点进人炉膛 后， 将依次发生如下过程: 煤粒得到高温床料的加 热并干燥;热解及挥发分析出燃烧:煤粒膨胀和一 级破碎;焦碳燃烧并伴随二级破碎和磨损现象。如 果燃煤的挥发分特别高时，在煤粒与高温床料混合 时出现瞬间燃烧，燃烧第二个阶段所占的比例加大 了，特别是在锅炉负荷高的情况下，给料点一次燃 烧的现象更为明显。这是循环流
10、化床锅炉在高负荷 下床温高、床温不均、回料温度高的一个重要的原 因。 由于受地理条件及其他因素的影响，在电厂用 煤不可能满足设计煤种的要求时，采取混配煤的方 式可很好地解决上述问题。对不同产地不同成分的 煤种采取多种比例的混合方式，逐步进行试验观察 和分析，找到锅炉在满负荷条件下，仍然可维持在 合适温度范围内不同煤种的比例。当然在风量配比 方面也应进行适当的修正。 3 . 1 . 2 燃烧配风的合理性 从循环流化床锅炉的设计角度，应考虑 N O X 的排放和降低风机的能耗问题。一般将燃烧用空气 分成一、二次风按照一定的比例送人炉内。在实际 的运行中，影响流化床锅炉风量的一个很关键因素 是人炉煤
11、的粒度及不同粒度的比例。风量的不同配 比及总风量的大小会对炉内的燃烧和换热产生影 响，不合适的配风也会出现床温异常的现象。香海 热电厂2 台H G一 2 2 0 / 9 . 8 一 L . Y M 1 5 型循环流化床锅 炉依据其原设计要求，一、二次风的比例要求为 6 : 4 ， 但是电厂人炉煤粒度并不能满足设计要求， 人炉煤粒度偏大、粒径分布不均，两极分化严重。 开始运行阶段，风量的配比大致依照设计曲线配 置，运行床温偏高 ( 特别是在高负荷下运行时) 。 分析其原因认为:一方面是煤质、煤粒度，另一方 面是配风不合适，使密相区的燃烧份额高。在进行 煤种调配的同时，对风量也进行了相应的修正，当
12、 负荷增加到一定量时需要加大流化风速，增大流化 风速要通过降低床压实现，但要保证流化风量不 变，同时加大二次风喷嘴的风量，超温问题得到很 好的控制 ( 见表2 ) 0 2 0 0 5 年第5 期东北电力技术 表2 试验调整前后锅炉运行的相关参数 试验调整前试验调整后 绷叨既838892螂774792 阴蝴928郑935卿947卿 锅炉负荷/( t h - ) 下床温/ 中床温/ 上床温/ 分离器人口 ( 左) / 分离器人口 ( 右)/ 回料 ( 左)/ 回料 ( 右)/ 3 . 2 飞灰含碳f高 3 . 2 . 1 风量配比 风量配比尽可能降低流化风对细的焦碳颗粒的 扬析性，布风板风量主要以
13、保证床料良 好流化，利 用环风管喷嘴风量调节氧量。对于旋风分离器捕捉 能力范围以外的焦碳颗粒，应保证其在炉内的一次 燃尽程度。提高炉膛内细的焦碳颗粒的燃尽性， 需 要在炉膛的各个空间位置有合适的温度和氧量，同 时要保证合适的流化风速。在这方面应多考虑二次 风的作用，二次风喷嘴的布置在密相区与稀相区的 过渡区域内，如果要提高炉膛中心区域的氧量，要 尽可能提高二次风喷嘴出口风的刚度，保证各个喷 嘴二次风具有足够的穿透性，高负荷时要适当降低 流化风速。对一、二次风量的分配比例进行调整， 不同负荷条件下的分配比例不同。当然，风量的分 配还要针对特定的煤种确定。实际运行中的风量修 正见图2 、图3 0
14、3 . 2 . 2 人炉煤粒度与成分 入炉煤粒度及不同粒度的比例对飞灰含碳量会 产生一定的影响。对人厂的某一煤进行取样做粒度 筛分发现， 0 . 5 m m比例达 1 9 . 3 %。经过碎煤机 机后的细粉比例会更大。正常要求经过碎煤机后奎 0 . 5 m m的比例应在 1 0 %以下。细粉比例的严重超 标导致旋风分离器的捕捉能力下降， 造成飞灰含碳 量高。人炉煤的煤质成分对炉内的燃烧特性影响很 大。从煤的燃尽特性方面考虑，煤种的挥发分小于 1 2 . 4 %时， 其反应指数会急剧升高， 反应指数大表 示煤的燃烧性能差。针对上述影响，对煤种和炉内 参数进行调整。在低负荷时要尽可能提高床温;通
15、过不同煤种的混配人炉煤的成分到合适的范围内。 因此保证合适的燃煤成分是一个重要的条件。经过 实际运行试验发现，适当调整后的煤种其燃烧性能 比较良好，飞灰含碳量明显下降。 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 8 0 0 0 0 7 0 0 0 0 6 00 0 0 二二 . . 二 夕 二 二 监 : 尹 口洲 rX 4 I x . . ， 闷 卜. -原风t曲线 修正后风t 一十 5 0 0 0 0 “3 06 0 7 0 8 0 负荷比/ % 9 0 1 0 0 卜根书拱琢飞怕、喇减 图2 锅炉负荷与流化风量的关系 一原曲线 ， 二 修正后曲线 6 0 7 0
16、 8 0 负荷比/ % 9 0 1 0 0 1 1 0 卜根务把琢飞怕、喇喊 锅炉负荷与二次风喷嘴风量的关系 4 结论 a . 经过上述分析调整后，炉内各点的床层温 度趋于正常，解决了局部超温、结焦的问题。2 台 锅炉的飞灰含碳量明显降低 ( 由1 4 %降低到6 %) , 锅炉燃烧效率得到了提高。 b . 锅炉回料腿的温度偏差以及单侧回料腿超 温、结焦问题得到了解决。锅炉在满负荷时，仍可 保持在正常运行工况下的参数范围内。 c . 经过调整，解决了锅炉带不满负荷的问 题， 保证了锅炉在满负荷时可正常、稳定运行。从 实际生产情况来看，1 号炉连续安全运行达到了 1 7 6 天， 锅炉的运行稳定
17、性有了 很大的提高。 参考文献: 1 岑可法等.循环流化床锅炉理论设计与运行 M . 北京:中 国电力出版社，1 9 9 7 仁 2 容变恩等.电站锅炉原理 【 M .北京:中国电力出版社， 1 9 9 7 . 3 胡德双等. 3 5 tl h 循环流化床锅炉技术改造 J l .锅炉技术， 1 9 9 9 ( 2 ) . 4 赵旺初.循环流化床锅炉在我国的现状和发展 【 J l .锅炉技 术，1 9 9 7 , ( 2 ) : 7 一 1 4 . 5 周棋等.D G 2 2 0 / 9 . 8 - 1 3 型循环流化床锅炉工业性实验研 究 J l .动力工程， 2 0 0 2 ( 6 ) 作者简介: 刘建平 ( 1 9 7 3 -) ，男，本科，工程师，现从事电厂生产管理 工作。 ( 收稿日 期 2 0 0 4 一 1 2 一 1 5 ) 听叶叶跳壮狂30图 000CU几UO 40353025201510