115MW循环流化床锅炉低负荷运行燃烧优化措施

115MW循环流化床锅炉低负荷运行燃烧优化措施

张雨

中国电建甘肃能源印度尼西亚有限责任公司

Combustionoptimizationmeasuresfor115MWcirculatingfluidizedbedboilerunderlowloadoperation

ZhangYu

PowerchinaGansuEnergyIndonesiaCo.,LTD

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摘要：近年来，随着可再生能源的进一步发展和电力市场改革的推进，火电成为调峰机组是所有火电厂将要面临的问题，锅炉低负荷稳燃是现役火电机组调峰存在的问题，本文根据作者多年循环流化床锅炉运行经验，结合我厂的实际情况谈谈锅炉低负荷运行的燃烧优化措施。

关键词：循环流化床锅炉；低负荷；稳燃

Abstract:Inrecentyears,withthefurtherdevelopmentofrenewableenergyandthepromotionofpowermarketreform,thermalpowerbecomesapeakloadunitistheproblemthatallthermalpowerplantswillface,boilerlowloadsteadycombustionistheproblemofactivethermalpowerunitspeakload.Thispaper,basedontheauthor'smanyyearsofcirculatingfluidizedbedboileroperationexperience,combinedwiththeactualsituationofourfactorytotalkabouttheboilerlowloadoperationcombustionoptimizationmeasures.

Keywords:circulatingfluidizedbedboiler;Lowload;Combustionstabilization

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一、引言

明古鲁2X115MW燃煤电站位于印度尼西亚苏门答腊岛明古鲁省明古鲁市，苏门答腊岛电力装机分布为水电站、燃煤电站、燃气电站、地热电站、沼气电站等。受外界气候影响，今年雨季以来，明古鲁电站月度负荷率长期低于60%，机组长期在50%TMCR工况运行，为更好的确保锅炉安全、经济稳定运行，达到使锅炉长周期运行的目的，经过不断摸索实践，研究此措施，对其他CFB锅炉的长期低负荷运行具有一定的借鉴意义。

二、明古鲁电站循环流化床锅炉概况

明古鲁电站锅炉是上海锅炉厂生产的SG-450/9.81-M2307型高温高压循环流化床汽包锅炉、自然循环、平衡通风、钢构架悬吊结构、燃煤、固态排渣。锅炉主要由锅筒、悬吊式全膜式水冷壁炉膛、水冷式旋风分离器、U型返料回路以及后烟井对流受热面组成。每台锅炉有4个煤仓，分别对应4台给煤机，采用前墙均匀给煤方式。燃料、空气以及石灰石在炉膛密相区内混合，煤粒在流态化状况下进行燃烧并释放出热量，高温物料、烟气与水冷壁受热面进行热交换。烟气携带大量的物料自下而上从炉膛上部的后墙出口切向进入两个旋风分离器，在旋风分离器中进行烟气和固体颗粒的分离，分离后洁净的烟气由分离器中心筒出来依次进入尾部烟道里的过热器、省煤器和空气预热器，此时烟温降至146℃左右排出锅炉；被分离器捕集下来的固体颗粒通过立管，由“U”型回料器直接送回到炉膛，从而实现循环燃烧。底灰通过布置在炉膛底部的滚筒冷渣器冷却，温度降至150℃以下排出。

三、主要问题剖析

机组长期接带50MW负荷时，锅炉在此种状态下其操作弹性相当窄，锅炉在低负荷运行时存在流化不均匀、料层吹穿、床温低、燃烧不稳定甚至熄火等风险。为防范低负荷下出现异常工况乃至停炉事故，最核心的是保持炉膛内低床温稳定燃烧，而稳定燃烧的前提是保证料层良好的流化状态、稳定的循环灰量、合适的料层差压、稳定的燃料供应和床温，且入炉煤煤质、料层差压、床温、一二次风配比、循环灰量这些终端因素互相制约、互相影响。因此，只有找准关键可控因素，才能解决好低负荷下稳定运行的问题。经技术攻关、充分剖析和试验验证认为，床温由燃料煤煤质特性决定，循环灰量由锅炉设计的分离效率确定，可控的因素聚焦在入炉煤、和燃烧调整两个方面。

四、入炉煤的控制

燃煤掺配要达到精细化掺配，综合考量入炉煤粒径、水份、热值、挥发份、硫份和灰份。

（1）粒径。循环流化床锅炉对燃煤粒径的大小要求范围比较广，但燃煤粒度过粗，受热面的磨损加快，缩短运行周期，增加检修次数，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。尽可能控制入炉煤的粒径不超过25mm，上煤过程中检查破碎系统运行正常。发现粒径变化较大时，及时分析原因并检查处理。

（2）水份。煤中少量水份对着火有利，但水份含量过大时，着火热也随之增大，同时一部分燃烧热用来加热水份并使之汽化，降低了炉内烟气温度。入炉煤水份太大也会引起输煤系统堵煤或给煤系统断煤。控制入炉煤水份＜35%，发现入炉煤水份超标时，积极查找原因并变更入炉煤掺配方式。

（3）热值。煤的发热量是反映煤质好坏的重要指标，当煤的发热量降低时，接带同样的负荷锅炉实际耗煤量增大，总风量增大，风机电耗相应增大，造成厂用电率升高。导致理论燃烧温度和炉内温度水平下降，炉内燃烧稳定性变差，影响煤粉的燃尽。同时，加剧锅炉的磨损，锅炉爆管的风险增加。严格控制入炉煤低位发热量＞3800kcal/kg，不低于16MJ/Kg，入炉煤质低于该值时，及时更换入炉煤掺配方式。

（4）硫份。煤质含硫量大，容易引起水冷壁高温腐蚀，锅炉尾部烟道、省煤器、空气预热器等处的低温腐蚀，造成锅炉爆管，影响锅炉安全运行，硫份过大也会造成环保参数调整困难。控制入炉煤硫份＜0.4%。

（5）灰份。煤的灰份在燃烧过程中不会发出热量，还要吸收热量。飞灰浓度增高，使锅炉受热面特别是省煤器、空预器等处磨损加剧，除尘量增加，锅炉飞灰和底渣物理热损失增大，降低了锅炉的热效率。综合考量入炉煤的灰份，严禁灰份高于20%煤种单独入炉。

五、燃烧调整措施

（1）合理的一二次风量。一次风主要调整流化和床温，在一次风量满足流化、床温要求时，尽可能不用一次风，总风量靠二次风量补充。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。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。一次风和二次风合理配比，不但保证锅炉高效低污染燃烧，还保证了锅炉安全运行，防止受热面磨损。

（2）控制过量空气系数。锅炉氧量的控制非常重要，氧量的大小直接影响到燃烧份额的分配，从而影响到负荷，运行中适当提高过剩空气系数，增大燃烧区的氧浓度，有助于提高燃烧效率。氧量过大或过小都会使经济性降低，氧量过小时，燃料的不完全热损失增大；氧量过大时，烟气量就会增加，炉内温度水平就会下降，使排烟热损失增大。

（3）床压的控制。控制床压也就是控制密相区内料层的厚度，料层厚度直接影响锅炉的稳定运行和燃烧效率。总体按高负荷高床压，低负荷低床压的原则进行控制，尽可能按以床温定床压，以床压定风量的方法进行及时调整。要求锅炉床压维持在11.5～12.5kPa，运行中还应严密监视水冷风室风压不高于15kPa，若发现异常，应积极分析查找原因，并进行必要的调整。

（4）控制排渣的均匀性。正常运行中，应进行定期排渣的工作，每次排渣时启动一台冷渣器，控制冷渣器频率5—10HZ，下次排渣时切换至另一侧冷渣器排渣，严禁冷渣器长期单侧运行，防止床上物料置换不均，造成床上物料颗粒度分布不均。保证床面流化质量。

（5）床温的控制。床温高则炉内整体温度水平就高。在一定过剩空气量下，高床温有利于燃烧效率的提高，可以使炉内燃烧更加完全，从而降低不完全燃烧损失。但床温不能无限制的升高，床温的升高受灰熔点限制。在保证其它参数的同时尽量使床温靠近上限运行。锅炉运行中床温控制在850－930℃之间是比较理想的。发现炉膛任一点床温上升较快超过950℃时，应分析原因，采取措施果断处理，发现炉膛任一点床温下降较快或低于650℃时，应分析原因，主动调整，严防发生低温结焦。

（6）控制给煤的均匀性。正常运行时应尽量各台给煤机保持均匀给煤。机组低负荷运行时，根据床温变化情况尽可能以较低的转速投入多台给煤机，保持燃烧稳定，防止受热面热偏差，加强燃烧调整保证受热面均匀性，两侧床温偏差小于20℃。

（7）控制炉膛压力。正常运行中，炉膛压力控制在±150Pa之间。实际运行中炉膛出口压力可以维持微正压运行，可以延长细颗粒在炉内停留的时间，使物料燃烧更充分。

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六、总结

综上所述，锅炉低负荷运行要加强入炉煤的

管理，保证入炉煤质稳定的同时严格控制入炉煤粒径，防止因煤质和粒径的变化对燃烧扰动，造成运行工况的改变。同时要优化燃烧调整，对运行出现的异常工况多分析，及时采取应对措施，避免问题扩大。才能保证锅炉长周期稳定运行。

参考文献

[1]中国电建甘肃能源印度尼西亚有限责任公司企业标准：《锅炉运行规程》,2019。

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