1山西国锦煤电有限公司 山西太原 030500；2山西国峰煤电有限责任公司 山西汾阳 032200
摘要：在我国快速发展过程中，工业行业在我国发展十分迅速，相关的工业技术也在不断进步。在近现代，循环流化床锅炉技术逐渐被工业领域所使用，经过一代代技术人员的不断研究和发展，它已经成为了我国的一种高效益、低污染的清洁煤燃烧技术。促进循环流化床锅炉技术的稳步发展，分析其可能的发展前景，保证锅炉技术的环保性和安全性，可以提高工业领域的经济效益，也是所有工业企业都十分关注的问题。
关键词：循环流化床；锅炉改造；节能
引言
全球变暖是地球面临的最大挑战，循环流化床锅以其传热率高、效率高、燃烧温度低、污染物排放量小等特点，在许多化工和能源行业中作新的能源解决方案被广泛应用。流态化是将固体燃料颗粒转化为类似燃烧状态的流体的过程，它具有高传热率、紧凑的锅炉设计、燃料的灵活性、低品位燃料的燃烧以及硫氧化物和氮氧化物等减排的优点。当气体速度逐渐增加时，达到床内压力降等于该高度单位面积床的重量的状态，此阶段，单个颗粒悬浮在气流中，床被称为“流化床”。随着空气速度的进一步增加，床内有气泡。气泡的形成和固体颗粒的床层表现出沸腾液体的特性，在这一阶段，床层被称为“鼓泡流化床”。由于较高的速度，气泡形成和消失很快，导致颗粒从流化床中吹出，一些颗粒必须重新循环以保持稳定的系统，称为“循环流化床”。流化床技术有鼓泡流化床、循环流化床和加压流化床技术，加压流化床正处于发展阶段，世界范围内循环流化床的应用日益增多。
1原因分析
根据流化床锅炉受热面的磨损的机制及结构，锅炉省煤器的磨损主要原因分析如下：1）尾部烟道设计结构存在缺陷。一是在省煤器上方存在一转弯烟道，烟气在转弯烟道内流动时灰尘所受下降力是颗粒偏析力和颗粒本身重力之和，下降力要远大于灰尘颗粒的水平推动力，下降速度较大，因此灰尘颗粒在下降力的作用下，灰尘颗粒在烟道截面上分布呈现不均匀状态，在速度终端灰尘浓度大，转变烟道起端灰尘浓度低；另一方面，烟气在省煤器上方转弯处，部分灰颗粒碰到烟道墙壁时，瞬时速度为零，部分灰颗粒顺墙壁面下流，在流动过程中，由于烟气的扰流，灰尘颗粒在壁面位置二次飞扬，灰尘浓度较大，虽然循环流化床锅炉装有旋风分离器，但分离器未能收集而进入尾部烟道的飞灰浓度仍然很高，由于实际运行中分离器效率偏离设计效率，进入尾部烟道的大颗粒也较多，因而造成磨损的强度大，加大了此位置的磨损程度。2）烟气流速高。原设计平均烟气流速为 8.9m/s，在尾部烟道路后墙处，烟气流速比平均流速要高，在实际运行过程中，运行工况要较设计工况复杂，送风量及引风量要高于设计风量，造成实际烟气流速要高于设计流速，灰尘颗粒的绝对速度是烟气垂直速度加颗粒终端速度（重力加速度），比炉膛内烟气是上升气流时的绝对速度要高，根据试验表明，磨损速率与颗粒速度的 n 次方成正比，如果烟气流速与灰尘颗粒速度相等，则 n =3，烟气流速越大，灰尘颗粒要高于烟气流速，导致省煤器等尾部受热面的磨损加重。3）管束设计结构的影响。锅炉省煤器磨损主要是由于设计存在缺陷与烟气流速高造成的，在每次检修时发现其烟气明显分布不均匀，在尾部烟道炉后墙处的省煤器受烟气冲刷后磨损程度较大；另外，在两侧梳形密封板区域形成局部烟气走廊，使得该区域烟气流速高，造成梳形板两侧管子磨损最为严重，该区域范围内多次出现泄露爆管。
2循环硫化床锅炉的改造及其节能效果
2.1提高一次风机的效率
在循环流化床锅炉设备中，一次风机的大功率大风压，导致能耗十分显著。调整当班开度、改善风压并不能从根本上解决能耗大的问题，实际工作中风机的效率较为低下，如何有效降低一次风机电耗是影响厂用电率的关键问题。
为了从根本上解决一次风机电耗问题，最终决定对风机进行改造，加装变频器控制。改造后风机额定电流由309A 降低至103A，风机的效率可以提高到70%。
2.2变高位燃尽风摆角试验
为了解决高位燃尽风量开大后，CO 排放量升高的问题，工况 5 尝试调整高位燃尽风摆角，由于HOFA 可以摆动的角度不大，而且燃尽区煤粉燃烧已接近完成，因此调整 HOFA 上下摆角对减温水量、NO X 排放和 CO 排放影响不大，可将 HOFA 设置在水平位置。随后进行了高位燃尽风水平摆角调整，将HOFA1 整层反切角度加大 10°，而 HOFA2 整层反切角度减少 5°后，实测脱硝前两侧的 CO 排放均低于100 ppm，满足 CO 控制要求。工况 4 由于飞灰可燃物和 CO 排放较高，锅炉热效率仅达到 92.62%，工况 5 调整燃尽风水平摆角和磨煤机分离器挡板后，CO 和飞灰可燃物恢复到正常水平，锅炉热效率也提升到 93.32%，工况 6将高燃尽风挡板恢复到工况 4 的水平，CO 排放没有明显升高，而实测脱硝前平均 NO X 排放值降到了257.3 mg/Nm 3，试验中发现，增加燃尽风量，实现主燃烧区域的深度分级，可大幅度降低 NO X 排放值，通过调整 HOFA 水平摆角，可控制 CO 排放，保证锅炉效率。
2.3改进排渣系统
风水联合冷渣器由于需消耗流化风而提高流化风机耗电率。现在将我厂基建时采用的风水联合冷流化床式冷渣器改为滚筒式冷渣器，冷渣器冷却水改为凝结水，取消了原冷渣器的流化风及冷渣泵。更换完成后，其运行状况较为令人满意。排渣温度可以降低到150°C 以下，冷渣泵可以停止运行，降低了流化风机的占用率，因此，流化风机电流降低90A，并去除了冷渣泵的运行电流30A，使得总电流下降120A，大幅降低了流化风机的耗电率。
2.4负荷特性试验
锅炉燃烧调整后各负荷段NO X 排放明显降低，300MW 负荷条件下，工况17 实测脱硝前平均 NO X 排放从工况1 的458.9 mg/Nm 3 降低到199.1 mg/Nm 3，炉内脱硝效率达到 56.6%，喷氨量由工况 1 的 134.9 Nm 3 /h降低到 49.6 Nm 3 /h，降幅为 63.2%，锅炉热效率93.22%，要实现低 NO X 排放，除了低氮燃烧系统改造外，采用低氮运行方式也至关重要。综合所有试验工况分析认为，工况 17 和工况18 由于氧量控制较低，CO 排放量有所升高，比对前期调整试验结果，燃用试验期间神华烟煤，300 MW负荷控制省煤器出口氧量在 2.2% 左右比较适宜，对应过量空气系数为 1.12，可控制脱硝前 NO X 排放在 220 mg/Nm 3 左右。
结语
300 MW 燃煤锅炉经低氮燃烧器改造后，通过调整试验可得，多维深度分级燃烧系统表现出燃烧稳定性好，而低氧量运行有利于降低 NO X 排放，额定负荷控制过量空气系数在 1.12 左右较为适宜，在保证锅炉效率的同时，可实现低NO X 排放；高位燃尽风 HOFA 对降低 NO X 排放作用明显，高位燃尽风门开度增加，NO X 排放呈单边下降趋势，高位燃尽风上下摆角的调整对主要参数的影响不大，而通过调整高位燃尽风水平摆角，可有效控制 CO 排放，保障锅炉效率；低位燃尽风 LOFA 对降低 NO X 排放作用明显，随着还原风门开度的增加，NO X 排放呈单边下降趋势；在较低的一次风率下运行有利于 NO X 排放的控制，运行过程中在不堵煤粉管的条件下，需要尽量降低一次风率。
参考文献：
[1]徐江宁．电厂硫化床锅炉脱硫系统的探讨[J]．西北煤炭，2005，（3）．
[2]唐劲松．循环硫化床锅炉的燃烧控制探讨[J]．中国科技信息，2014，（8）．