循環(huán)流化床鍋爐大幅度調峰性能分析

1、 1 / 4 循環(huán)流化床鍋爐大幅度調峰性能分析 循環(huán)流化床鍋爐以其低NOx燃燒、脫硫工藝簡單實用、燃燒效率高、對煤種適應性廣、灰渣可綜合利用、適于對舊鍋爐進行高效低污染改造等優(yōu)點而受到日益廣泛的重視。鍋爐容量的大型化進展迅速，單臺循環(huán)流化床電站鍋爐的容量已達250MW，國外研究和生產循環(huán)流化床電站鍋爐的廠商聲稱能接受300-600MW鍋爐的訂貨。循環(huán)流化床是一種實用的潔凈煤燃燒技術，將對常規(guī)的煤粉燃燒技術提出挑戰(zhàn)。隨著循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展和電網峰谷差日益加大，循環(huán)流化床鍋爐大幅度調峰的性能日益顯露出來。本文從循環(huán)流化床鍋爐結構特性、水循環(huán)特性、熱負荷特性等方面分析了流化床鍋爐能進行大幅度調峰的

2、原因，進一步闡述了在運行中如何進行調峰操作。 1循環(huán)流化床鍋爐大幅度調峰原因分析 循環(huán)流化床鍋爐有較大的負荷調節(jié)比，達到31至41，隨著燃燒控制水平的提高，當負荷降至額定負荷的15%時，仍然能穩(wěn)定運行，適宜于大幅度調峰運行。 1.1溫度分布均勻保證了低負荷水循環(huán)的安全性一般的煤粉鍋爐由于受爐內空氣動力場等因素的影響，爐內火焰中心位置往往發(fā)生偏斜，熱負荷分布不均，低負荷時尤其如此，以致爐膛四周吸熱不均，特別是四角的水冷壁受熱更差，常易引起管內工質發(fā)生停滯或倒流等不正常的現(xiàn)象，嚴重時甚至出現(xiàn)爆管事故，因此從水循環(huán)安全性考慮，煤粉鍋爐最好不在50%額定負荷以下長期運行。而循環(huán)流化床鍋爐則完全不同，其

3、溫度和熱負荷較煤粉均勻得多，不存在高溫火焰中心，代替它的是一個較均勻的充滿高溫顆粒的流化燃燒層。而且不論鍋爐負荷如何變化，其溫度始終保持穩(wěn)定均勻、變化不大的狀態(tài)，也就是說其熱負荷分布的均勻性不隨鍋爐負荷而變，這對水循環(huán)及金屬的安全性十分有利。有資料對某臺流化床鍋爐100%額定負荷降到70%和30%額定負荷時的水循環(huán)特性進行了研究，研究表明，當鍋爐負荷降低時，運行壓頭減少，相應的阻力也減少，有效壓頭反而增大，循環(huán)流速和循環(huán)倍率加大，使蒸發(fā)受熱面管子得到更好的冷卻，低負荷時水循環(huán)是安全的。 1.2保證低負荷時燃燒的穩(wěn)定性和較高的燃燒效率 2 / 4 一般的煤粉爐低負荷時爐膛溫度水平低，容積熱負荷和

4、截面熱負荷都比較低，燃燒極不穩(wěn)定，負荷低于50%額定負荷時就必須投油，而且鍋爐燃燒效率低，極不經濟。當燃用低質煤時，問題將更加嚴重，燃燒無煙煤的鍋爐最低穩(wěn)燃負荷一般在額定出力的70%以上，很難適應調峰運行的需要。而循環(huán)流化床鍋爐則完全不同，流化床本身是一個蓄熱量很大的熱源，積累了大量熾熱的床料，燃燒區(qū)的容積熱負荷和截面熱負荷都比較高，給新加入的冷燃料提供足夠的熱量而迅速加熱到著火溫度以上，因此能燃用劣質煤。只要能保持床層溫度穩(wěn)定，再低的負荷下也能保證穩(wěn)定燃燒和較高的燃燒效率。在進行株洲331廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐的調試中，15%額定負荷下也能穩(wěn)定燃燒。 1.3較好的過、再熱器吸熱特性保證了

5、低負荷時的蒸汽參數(shù) 一般的煤粉鍋爐在低負荷時，蒸發(fā)吸熱和過、再吸熱難以匹配，過、再熱蒸汽溫度難以滿足運行要求，亦難以控制。循環(huán)流化床燃燒溫度決定了爐膛和尾部受熱面之間的換熱面積的分配，進入尾部的煙氣的熱焓值不足以使過熱蒸汽和再熱蒸汽達到設計值。由此，部分過熱和再熱受熱面必須布置在固體顆粒循環(huán)回路中。不管這部分過熱和再熱受熱面布置在外置式流化床熱交換器中，還是布置在流化床燃燒室本體中，都有較好的吸熱特性，而且可通過循環(huán)物料濃度來控制傳熱強度，使蒸發(fā)吸熱和過、再吸熱較好地匹配。因此，流化床鍋爐有較好的汽溫控制手段，保證了低負荷時蒸汽的溫度品質。 1.4較大的升降負荷速率保證了對快速調峰的適應性-

6、流化床鍋爐良好的水循環(huán)特性、燃燒特性和汽溫調節(jié)特性，使流化床具有較大的負荷升降速度，其負荷調節(jié)靈敏度可與燃油鍋爐比美，負荷的連續(xù)變化率可達每分鐘5%-10%，幾分鐘到十幾分鐘之內可從100%額定負荷降到25%額定負荷。循環(huán)燃燒系統(tǒng)中的燃料保存量與層燃爐等慣例相比是最少的，不存在負荷變化時加熱和冷卻床料的問題，當負荷迅速變化時，用改變給煤量、空氣量和飛灰循環(huán)量便能實現(xiàn)對負荷的調節(jié)，且能維持過量空氣系數(shù)和床溫不變。 1.5循環(huán)流化床鍋爐熱備用壓火便于機組啟停調峰 煤粉鍋爐的停爐、啟動過程都比較長，必須消耗大量的助燃用油，污染問題較難解決。以某廠125MW機組啟停調峰為例，機組停止運行平均須1h，啟

7、 3 / 4 動平均須2.5h，啟停調峰一次平均耗油14m3，操作勞動強度大，而且在啟停過程中，由于電除塵器不能投入運行，煙囪冒黑煙，造成嚴重的環(huán)境污染。循環(huán)流化床鍋爐可暫時停止運行，而進入其特有的熱備用壓火狀態(tài)。壓火時，先停給煤機，待流化床溫下降50左右時，迅速把風門關嚴，停風機，進入熱備用壓火狀態(tài)，一般壓火可維持8-16h，中間若啟動流化床溫升高再壓火，熱備用壓火時間將更長。要重新運行而進行熱備用啟動，在正常情況下很快，20-25min即可完成，壓火和啟動過程不消耗助燃用油，操作勞動強度較小，電除塵器可較晚退出或較早投入運行，造成環(huán)境污染較輕。 2流化床鍋爐的變負荷調峰運行 流化床鍋爐的變

8、負荷運行是一個動態(tài)的過程，就是通過適當?shù)牟僮鞣椒ò堰\行的負荷從一個數(shù)字穩(wěn)定到另一個所需值，在這個變化過程中要求鍋爐蒸汽參數(shù)穩(wěn)定，流化狀態(tài)良好，床溫保持在允許變化的范圍內，即不低于熄火溫度也不高于結焦溫度。調節(jié)負荷意味著改變鍋爐蒸發(fā)受熱面產生的蒸汽量，亦即改變蒸發(fā)受熱面的吸熱量。蒸發(fā)受熱面的吸熱量可用下式表示：Q=kFt式中k-蒸發(fā)受熱面的傳熱系數(shù)，kj/(m2h)；F-蒸發(fā)受熱面的面積，m2；t-流化床平均溫度與蒸發(fā)受熱面管內工質的溫差。 2.1改變給煤量，促使床溫變化，溫差t變化(同時傳熱系數(shù)略有變化)，吸熱量也隨之改變，致使床溫達到新的平衡點穩(wěn)定運行。簡單地說就是高負荷時增加給煤量，低負荷

9、時減少給煤量，風量則配合給煤量維持床溫在某個允許的范圍內。 2.2調節(jié)靜止料層高度(或者說風箱壓力)使床中顆粒濃度變化而使傳熱系數(shù)k發(fā)生變化，吸熱量也隨之改變，試驗表明，當床溫和粒子尺寸不變時，換熱系數(shù)和粒子濃度的變化呈正比。高負荷時保持高顆粒濃工，低負荷時通過排放底料、控制循環(huán)灰量來保持低顆粒濃度，床溫則由煤量和風量一起控制。 2.3對大型循環(huán)流化床鍋爐停止部分爐床的流化運行，進行熱備用壓火處理。 這是一種既減少給煤量又降低傳熱系數(shù)和受熱面積的辦法，適用于多床結構的大型循環(huán)流化床鍋爐較低負荷時的運行。床溫和負荷對給煤量的變化較敏 4 / 4 感，給煤量又極易調節(jié)，因此在運行中通常用第一種方法來調節(jié)鍋爐負荷。當負荷變化較大時，第一、二種方法配合使用