循环流化床锅炉优化运行节能技术

1、循环流化床锅炉优化运行节能技术,煤燃烧国家重点实验室 （华中科技大学） 陈汉平 教授 2007.12,陈汉平,电话：027 - 87542417-8305/87544779-8305 手机传真：027 - 87542417-8305/87544779-8305 电邮： 地址：湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号 邮编：430074,博 士 教授 博导,Huazhong University of Science and Technology,煤燃烧国家重点实验室 副主任,1 引 言,主要内容,4 循环流化床锅炉辅助系统优化运行与节能,3 循环流化床锅炉燃烧优化调整与节能

2、,2 循环流化床锅炉点火启动及节能措施,1 引言,循环流化床锅炉作为一种环保节能新型发电设备在我国投入使用以来，发展迅猛，其数量快速增加，容量也不断增大。但调查显示，60%70%的锅炉都不同程度存在出力不足、运行周期短、灰渣不完全燃烧损失高、排烟损失大等问题，因此其优化运行节能潜力极大。 循环流化床锅炉在启动和停运时，都会浪费很大的能量，保证锅炉机组长周期安全稳定运行，减少启停次数，能有效的降低厂用电率，节约能源提高锅炉系统的经济性。 点火启动是锅炉安全经济运行的前提，如何有效地减少点火启动过程中消耗的能量，保证锅炉安全、经济、快速点火启动是实现锅炉正常运行和节能的关键之一。,1 引言,锅炉进

3、入正常运行后，就需要运行人员调节，使锅炉达到最经济运行。循环流化床锅炉系统主要包括锅炉本体和辅机系统，要提高锅炉系统的经济性，节约能源，主要是提高锅炉本体和辅机系统运行的经济性。 提高锅炉本体运行的经济性的手段主要是通过燃烧优化调整，优化燃烧工况，提高燃烧效率，降低排烟损失等。 锅炉辅机系统的运行首先是为了保障主体的安全、稳定和经济运行，在此基础上，通过优化调整，降低辅机系统的厂用电率，节约能源，能够有效地提高整个锅炉系统的经济性。,1 引言,由于现有技术的不完善不成熟、施工工艺和质量不能保证以及实际情况的复杂性，往往实际锅炉会出现一些结构设计不尽合理、与设计要求存在偏差之处，通过运行调整效果

4、不好，问题难以克服，严重影响锅炉的正常运行，此时，通过相应设备的节能改造，往往会收到很好的效果。,燃烧优化调整,辅机优化运行,节 能 改 造,点火启动节能,循环流化床优 化运行与节能,2 点火启动及节能措施,循环流化床锅炉由于其点火启动过程的动态性，点火启动与煤粉炉或层燃炉相比技术难度更大，一直是困扰各用户的一大难题。 如何安全、经济、快速点火启动是实现循环流化床锅炉正常运行和节能的关键技术。,2 点火启动及节能措施,主要内容,循环流化床锅炉在安装或大修完毕后，在点火前应对燃烧系统包括送风系统、布风装置、料层厚度和飞灰循环装置进行冷态流化试验。,目的,风量标定 布风均匀性检查 布风板阻力特性试

5、验 料层阻力特性试验 临界流化风量及最小运行风量的确定,包括：,1. 风量标定 在风量标定前，检查一次风机、二次风机、引风机出力及系统漏风。 由于电厂锅炉风道截面大，直管段长度短，弯头多，一般要采取情况好的测风装置进行风量测量（如机翼型测量装置）。在运行前，必须对风量进行现场标定，测风装置的标定一般采用标准毕托管进行。采用可变倾角斜管式微差压计进行动压测量。具体的测量方法参考相关资料。,2. 布风均匀性检查 布风板布风均匀与否是循环流化床锅炉能否正常运行的关键。布风的均匀性直接影响着料层的阻力特性及运行中流化质量的好坏，流化不均匀时床内会出现局部死区，进而引起温度场的不均匀性，以致引起结渣。

6、检查布风均匀性时，在布风板上铺上一定厚度（约300 mm600 mm）的料层，料层粒径一般在8mm以下，以能流化起来为准。,布风均匀性可用两种方法检查: 一种是开启引风机和鼓风机，缓慢调节送风门，逐渐加大风量，直到整个料层流化起来，然后突然停止送风， 观察料层表面是否平坦，如果很平坦，说明布风均匀，如果料层表面高低不平，高处表明风量小，低处表明风量大，应该停止试验，检查原因及时予以消除； 另一种方法是当料层流化起来后，用较长的火耙在床内不断来回耙动，如手感阻力较小且均匀，说明料层流化良好，反之，则布风不均匀或风帽有堵塞，阻力小的地方流化良好，而阻力大的地方可能存在死区。,通过料层流化均匀性的检

7、查，也可以确定流化状态所需的最低料层厚度。这一数据对流化床点火十分重要，料层太薄，难以形成稳定的流化状态，锅炉无法点火和运行。料层太厚， 又会延长点火时间和造成点火燃料的增多。,3. 布风板阻力特性试验 布风板阻力是指布风板上无床料时的空板阻力。布风板阻力是由风帽进口端的局部阻力、风帽通道的摩擦阻力及风帽小孔处的出口阻力组成的，前两项阻力之和约占布风板阻力的几十分之一，因而布风板阻力主要是由风帽小孔的出口阻力决定的。,如在缺乏试验数据情况下需计算通风阻力时，布风板的阻力可由下式近似确定： P =g u 2 / 2,式中：,u 风帽小孔风速，根据总风量和风帽小孔面积计算，m/s； 风帽阻力系数，

8、由锅炉制造厂或风帽制造厂家提供； g 气体密度，kg/m3 。,4. 料层阻力特性试验 料层阻力是指气体通过布风板上料层时的压力损失。 当布风板阻力特性试验完成后在布风板上铺上要求粒度的床料（流化床锅炉炉渣 06mm 或黄砂 03mm ）作料层。其厚度可根据具体要求而定。一般需要做三或三个以上同料层厚度的试验。试验可从低料层做到高料层，也可以反方向进行。试验用的床料要干燥，不能潮湿，否则会给试验结果带来很大的误差。床料铺好后，将表面整平，用标尺量出其准确厚度，然后关好炉门，开始试验。 测定料层阻力和测定布风板阻力的方法相同，调整送、引风机风量使二次风口处(或炉膛下部测压点处)负压保持为零，测定

9、不同风量下的风室静压。以后逐渐改变料层厚度，重复测量风量-风室静压关系。料层阻力等于风室静压减去布风板阻力，但阻力数值都应当是对应于同一风量所侧得的数值。根据以上两个试验测定的结果，就可以得到不同料层厚度下料层阻力与风量之间的关系。,5. 临界流化风量及最小运行风量的确定 临界流化风量是限制循环流化床锅炉低负荷运行时的下限风量，低于该风量就可能结焦。 最小运行风量一般与床料颗粒粒度大小、密度及料层堆积孔隙有关，具体通过冷态试验来确定。在测定料层阻力时，每一次料层厚度，都应根据炉内的临界流化情况，确定每一次料层的临界流化风量，其中最大的一次，作为热态运行时的最小风量。 一般来讲，循环流化床锅炉的

10、冷态空载面速度不能低于0.7m/s。在实际运行中，料层阻力直接测取比较困难，一般用总阻力（布风板阻力与料层阻力之和）或风室静压来监视运行。,循环流化床锅炉在点火启动前必须作一次全面的外部检查，以确保设备、人身安全。主要包括： 检查燃烧室布风板和分离器等燃烧、循环系统，保证内部干净，风帽完好无损，通风小孔畅通。排渣管、放灰管和返料阀无堵塞，关闭灵活。 锅炉本体保温耐火层无脱落、破损现象，所有人孔、观察孔均应关闭，密封严实。 检查送引风机、调风门和风室、油点火各送风门是否正常开关应灵活， 指示正确。 检查煤仓、给煤机、除尘器等辅机系统是否工作正常。 油点火系统空压机（空气雾化)、油泵、管阀、点火器

11、全面检查，确保正常。,检查引风机、送风机、二次风机地脚螺栓有无松动。风机冷却水、油位是否正常，盘车应灵活，风机内无摩擦声响。 确保汽水系统管阀正常，开关操作灵活。 检查所有压力表、温度表、流量表等表计是否完好正常，指示正确。 准备一定数量的点火底料，粒径为03 mm。固定床点火还需准备一定数量的烟煤和木柴。 确认锅炉汽包水位或循环水量正常。,1、点火启动步骤 以某化工公司240t/h循环流化床锅炉为例，该锅炉为风道预燃室喷油加热空气和炉膛喷油助燃流态化点火启动的方式。供油系统油枪布置为：风道预燃室喷油油枪2支，使用电子点火，布置在锅炉大风室一侧，采取副风道进入大风室方式，出力为500kg/h；

12、炉膛助燃喷油油枪3支，布置在炉膛前墙，采取床上插入式，使用电子点火，喷油进入燃烧室内，出力为400kg/h。油枪额定油压均为2.45MPa。供油系统油压由回油调节阀进行调节，通过计算机控制系统实现调节阀控制操作。,循环流化床锅炉的点火启动，实质上是在冷态试验合格的基础上，将床料加热升温，使之从冷态达到正常运行温度的状态，以保证燃料进入炉膛后能稳定燃烧。,1、点火启动步骤 (1) 风道预燃室喷油点燃加热空气阶段 开启引风机、一次风机，调整引风和送风的风量和风压，达到冷态试验的风量，使底料达到流化状态，开启油泵送油，调整回油调节阀控制油压，投入风道预燃室的2支油枪，点火器点火点燃喷油以加热空气，热

13、空气通过炉膛大风室、布风板、风帽后进入炉膛，与流化起来的底料不断混合并持续加热底料。 (2) 炉膛喷油助燃加热底料阶段 热空气加热底料一段时间后，投入炉膛喷油助燃油枪，喷油点燃后，喷入炉膛，喷油燃烧释放热量加热流化着的底料，使底料持续升温。,1、点火启动步骤 (3) 投入烟煤、撤掉油枪、稳定燃烧阶段 在底料达到450温度以上时逐步投入给煤机给煤，烟煤送进炉膛燃烧室，逐步被加热引燃；在烟煤着火后，根据锅炉底料温升情况，及时调节给煤量和送风量，并及时调节回油调节阀调整给油量，逐步降低给油压力，减少给油量，直至退出油枪，停止供油，避免锅炉底料温升太快，温度太高造成结焦，迅速将锅炉底料温度控制在要求范

14、围内。,2、床层升温过程 点火过程中，床料一般经过加热升温、快速引燃和向稳定状态过渡等几个阶段,循环流化床锅炉典型的启动升温曲线,3、影响循环流化床锅炉启动速度的因素 床层的升温速度 汽包等受压部件金属壁温的上升速度 炉膛和分离器耐火材料的升温速度 只有缓慢地加热才能使汽包的金属壁和炉内耐火层避免出现过大的热应力。有研究究表明，上述因素中汽包金属壁温的上升速度最为关键。因为过高的汽包金属壁升温速度是导致应力急增，影响锅炉安全运行的主要原因。但在温态启动和热态启动的情况下，限制因素会转移成蒸汽和床温的合理升温速度。,图中给出了某典型循环流化床锅炉冷态启动时的汽包壁温和炉膛耐火层温度上升曲线。启动

15、时，汽包和主蒸汽管路应同时获得加热，故应将主蒸汽管上的旁路截止阀打开,启动时汽包金属壁和炉膛耐火层升温,在比较好的情况下，从冷态启动到满负荷运行大约需要612h。 前5h要求使蒸汽达到60的过热度。当然在最初的2h内，汽包金属壁温上升速度不应太大，一般限制在60/h以下；耐火材料的升温速度也不应超过60/h，以免造成大面积的裂纹和剥落。在随后的3h中，承压部件的金属壁温上升速度也不应超过60/h。很多厂家将点火装置加热炉膛的升温速率限制在2856/h以内。 事实上，在选取较低的加热速度后就可以消除汽包金属不良膨胀的可能。从而达到更快、更平稳启动的目的。与此同时，汽包水位应保持相对稳定。并在汽轮

16、机冲转和1h最低负荷运转后，使锅炉逐渐达到满负荷运行。,4、点火启动时需注意的事项 设计上的考虑：要有均匀的布风装置，灵活的风量调节手段，可靠的给煤机构，适当的受热面和边角结构设计，以及可靠的温度和压力检测手段。 底料的配置：底料的粒度及引燃物的比例、静止料层高度是几个重要的指标。 配风、给煤和停油 注意保持床层流化质量和适当床高 返料的启动：适时投入返料往往能更好地控制床温，但返料不能投入太快，点火时突然大量加入冷返料容易熄火。,点火热源可以是油枪燃烧器、天然气枪燃烧器或床下风道式热烟气发生器。在有条件的地方，也有利用流化原理采用邻炉热渣或高温热烟气点火的方式。 以下介绍四种常见点火方式的特

17、点及适用范围:,点火方式,床层状态,点火加热热源与床层的相对位置,床上点火 床下点火 联合点火,固定床点火 流化床点火,（二）床上油枪点火 是国内中小型锅炉常见的点火方式。点火油枪为可伸缩式，置于炉膛水冷壁上，距布风板23m，下倾2530，点火在床料流化工况下进行。油枪产生的火焰与流化起来的床料接触，加热床料 床上油枪点火时，流化物料是关键。如物料未流化，不但床料无法被加热，而且由于高温火焰作用，会使床层表面超温结焦。床上点火油枪在点火时要切近床面，半浸在流化的床料中，直接加床料，可以减少油枪火炬对炉膛的散热损失。,（一） 固定床木炭点火 固定床木炭点火费用低，但操作人员要求有较丰富的点火经验

18、。此种点火方式对35 t/h蒸发量及以下的锅炉适宜，对75 t/h蒸发量以上的锅炉不适宜。,床上油枪点火 主要优点：设备少，初投资少。 缺点：热利用率低，点火油耗大(相当多的热量被烟气带走，而没被用于加热下部床料)，加热不均，特别是油枪雾化效果不好时易造成床料结渣。 适用：褐煤及烟煤点火，用于贫煤、无烟煤点火时所需油枪容量偏大。对蒸发量35t/h的循环流化床锅炉适宜。,（三）床下油枪预燃筒点火 点火预燃筒位于风道与水冷风室之间，由带风套的预燃筒和混合筒组成，平流式油燃烧器装在预燃室入口。 优点：热利用率高，锅炉点火油耗低，而且加热均匀，升温稳定。 缺点：设备庞大、初投资多，热功率不能太大（受布

19、风板变形的限制）。 适应：130t/h蒸发量以下的循环流化床锅炉。220t/h蒸发量的循环流化床锅炉如果是烧油页岩、褐煤、烟煤等易燃煤种可考虑采用。,（四）联合点火方式 联合点火方式是指床上辅助点火油枪与床下热烟气发生器（主点火热源）共同加热床料，实现点火投煤的过程。 该方式将床下油枪的热功率规定为10%12% BMCR ，而床上油枪热功率为23%33% BMCR(视煤的着火温度而定)。 点火启动初期投入床下油枪，使水冷风室风温升至600800，此时床下部温度达到400520。此时，再投入床上油枪，将床下温度及床中温度均升至540650，此温度完全可以点燃贫煤和无烟煤。,联合点火方式与单独使用

20、床上点火、床下点火方式相比，既能降低床下油枪的实用热功率以减少烧坏预燃室耐火层和非金属膨胀节的风险，又能降低床上油枪的实用热功率，防止加热不均或油雾化质量不好引起的床料结焦。 这种点火方式对220t/h蒸发量以上的大型循环流化床锅炉适应。130t/h蒸发量的燃用难燃煤种，如石油焦、无烟煤、贫煤的循环流化床锅炉也可采用。,四种点火方式的比较,循环流化床机组从冷态点火启动到并网发电，共需要810h。点火启动过程中机组不但不向外输出功率，而且还要消耗大量的煤、油、水和电。因此，在点火启动过程中应该采取有效措施，降低启动成本，以达到节能的目的。以下介绍几种点火节能关键技术：,1. 料层厚度的选择 循环

21、流化床锅炉点火要有一定的料层厚度。考虑到良好流化质量和点火油耗较小，一般料层厚度选取为300500 mm。料层太薄，流化质量不好，点火过程中易造成吹空和局部高温结渣。料层太厚，流化质量好，点火过程中不易发生局部高温结渣，但是点火启动油耗太大。,2. 点火流化风量的选择 油枪点火启动均在床料流化状态下加热升温，直至燃煤着火。 流化风量选择过大，空气带走热损失过大，点火启动时间长，油耗量大，但好处是不容易发生流化不好而产生局部高温结渣。 流化风量选择过小，局部流化质量不好，出现死区，造成局部结渣。 启动流化风量的确定一般是点火前通过冷态试验确定。点火启动流化风量一般在临界流化风量和良好流化风量之间

22、选定某一流化风量。,3. 点火过程中流化风量的调整 试验确定的点火过程流化风量是在常温下确定的。高温下的临界流化风量远小于常温下的临界流化风量。 随着床温的上升应适当减少启动流化风量，减少空气带走的热损失，提高流化气体的温度。 一般当床温升到400左右时，油枪油量已较大，但床温上升比较缓慢，此时，最好将流化空气量减小20%左右。 这样，随着流化气体温度的升高，气体带走的热量减少，床温升高速度提高。这是降低点火启动过程油耗的重要措施之一。,某热电有限责任公司一台410t/h循环流化床锅炉点火启动时就采取了此项节油措施。下表为DG410/9.81-9型循环流化床锅炉点火的流化风量与床温的变化关系。

23、 可以看出，点火启动流化风量大于床层温度为580、674、814及840时的流化风量（或燃烧所需风量）,某410t/h循环流化床锅炉点火启动风量随床温的变化,例：,4.正确设定给煤机投煤时的燃烧温度 向炉内初次投煤的允许床温（简称允许投煤温度）是一个关键参数，该值定得太低，会造成煤粒着火不稳定，甚至引起爆燃、结渣等。若该值定得过高，则点火设备容量要加大，点火用油量增加，经济性差。 由于锅炉冷态启动时炉内一次风量及总风量均较低，床料基本上处于鼓泡床状态，给煤口在距风板1m以上。因此，采用下层床温和中层床温测量值来判断煤粒是否着火是可行的，一般是下层床温和中层床温均达到某一定值（允许投煤温度）时，

24、才释放投煤连锁，允许给煤机启动。也有电厂采用下层床温和中层床温的平均值来判断是否达到允许投煤温度。,煤粒的着火温度主要与可燃基挥发分的大小有关，当然也会受煤的灰分、粒度、炉膛结构等其它因素的影响。下图所示的两条曲线，一条是国外公司推荐值，另一条是我国在已投运的多台50MW机组上的实测值,循环流化床锅炉的投煤温度与煤的挥发分的关系,连续给煤,通过数次断续给煤、试验的方式不断升温，然后转入连续给煤。,流化床锅炉燃烧粒度一般在08mm之间，加之投煤初期床温水平较低，因此必须注意给煤量和给煤速度的控制。 在不同的床温阶段，应采用不同的风量和不同的煤量，并应注间断给煤和连续给煤方式的切换。,以某台260

25、t/h蒸发量的循环流化床锅炉为例。该锅炉投产于2002年，为单汽包自然水循环，两组汽冷式旋风分离器，炉膛两侧装有风水冷式选择性排灰冷渣器，配以60MW 汽轮发电机组。 采用床下热烟气点火技术，两支点火油枪布置在水冷风室内的点火风道中，一支流量为900kg/h，另一支流量为700kg/h。通过几年的实际运行及经验总结，采取了许多有效措施，在节能方面取得了明显效果。,1、采取的措施 （1）床料的控制 锅炉启动前床上底料厚度不能过高或过低。循环流化床在启动前加入的底料往往高于设计值，用以与在启动中消耗的床料相抵 过多的床料吸热量大，启动过程中床温上升缓慢，投煤量也相应增大，浪费燃料。床料厚度低时又会

26、影响锅炉的出力，故应控制在合适的床料厚度 实践表明，冷态静止料层厚度控制在600800mm为宜,（2）启动炉底加热和保持较高的汽包水位 启动时，提前8h开启炉底蒸汽加热装置，不但可以有效避免启动过程中汽包产生的壁温差，而且可较快地升温升压，节约大量燃油和燃煤。在启动过程中保持较高的汽包水位，可以减少汽轮机给水泵启动次数，节约一定的用电，同时，也可有效避免因汽包壁温差大而加强排污造成的炉水损失，节约一定的给水。,（3）推迟部分辅机启动时间，节约用电 点火初期至投煤前，一次风完全能保证油枪燃烧所需的氧量。可以解除锅炉大联锁，投运实验联锁；启动“J”阀风机、一台引风机、一次风机；二次风机、播煤风机和

27、石灰石风机暂不启动。油枪燃烧时，不投煤，播煤风机不需启动，只开启播煤旁路风（由一次热风供给）即可，少量投煤旁路风也能满足给煤的需要。点火初期，只有点火系统需要压缩空气系统，除渣系统和除灰系统的气动门都不运作，所以可以单独给点火系统供气，维持一台空压机运行，节约一台空压机运行所需的用电。,（4）一次风量的调整 投煤前的床料中可燃物的含量很少，油枪加热时床料处于鼓泡状态即能满足要求，这样一次风带走的热量相对减少，床料加热速度也快，利于锅炉启动。 点火初期把一次风量降至80000m3/h 左右，投煤时床料温度在500左右，一次风体积也随着增大，80000m3/h的流量完全能满足流化要求。一次风机电流

28、可降低10A左右，明显节约用电。同时，一次风带走的床料明显减少，启动中床料的损耗降低，保证了锅炉床料，为高负荷运行打下基础，可节约一定的燃煤。,（5）提前投煤 在锅炉启动中，床料被点火油枪加热至煤的着火点520，实践证明设计煤种的着火点偏高，在490以上就可投煤，间断少量的给煤可以使床温快速升高，既能缩短油枪的运行时间，也能提前满足汽轮机的暖管冲转条件，缩短启动时间，节约燃油。,（6）提前撤油 循环流化床锅炉点火初期是先用点火油枪加热床料，使床温上升到520，达到投煤条件。投煤时逐渐加大一次流化风量使之达到冷态最小流化风量（约10万m3/h），投煤后平均床温升到650即可撤掉油枪，连续给煤维持

29、床温，并适时逐步关小流化风，使油枪比平时少运行23h，节约燃油34t。 （7）及时开大主蒸汽管道疏水 通知汽机工段，提前暖管，及时开大主汽管道疏水，以缩短机组启动时间。,2、取得的效益 经济效益。据粗略统计每次冷态启动可节电约1000 kWh、燃油约4t、水约20t、煤约20t，共折合人民币3.4万元。每年按六次开机计算可节约人民币20多万元。 可有效避免风量过大而造成的锅炉受热面磨损，延长循环流化床锅炉的运行周期。 可在很大程度上减少锅炉在启动过程中粉尘的排放，利于环保。,3 燃烧优化调整与节能,循环流化床锅炉主要包括锅炉本体和辅助系统，辅助系统的优化运行调整主要是为了保障主体的安全、稳定和

30、经济运行，因此，锅炉本体的优化运行是整个系统节能的关键。 要保障循环流化床锅炉本体运行的经济性首要是保证锅炉安全稳定运行，避免锅炉频繁启停，运行过程中的稳定性越强，则经济性就越好。循环流化床锅炉与常规的煤粉炉相比，其运行温度比较低，一般是850900，入炉煤的粒径是宽筛分的，煤粒在炉内进行流态化燃烧，炉内的传热传质比较好，污染物的排放水平也非常低。,但是，循环流化床锅炉的这种特殊性在其运行中也引入了新的问题，锅炉炉膛、分离器和受热面的磨损严重，炉内浇注料的耐磨、开裂和脱落问题也十分严重，返料系统运行不稳定甚至堵死，炉墙漏风，炉内运行参数不稳定，炉内结渣，燃烧倾斜等，这都严重影响了锅炉的使用寿命

31、。 通过对多台循环流化床锅炉的优化调整与节能改造实践，认为存在问题的循环流化床锅炉主要由两方面的原因所致，一是运行方式不合理，二是结构设计不当。针对实际情况，通过燃烧优化调整，优化运行工况，选择合适的运行参数，或者对相应的设备进行节能改造，往往在一定程度上可以解决或缓解这类问题的发生，从而提高锅炉运行的经济性。,3 燃烧优化调整与节能,3 燃烧优化调整与节能,主要内容,燃烧优化调整中需考虑的因素及相应的节能调整措施：,1、运行稳定性 2、床料流化质量 3、煤种 4、入炉煤粒径分布 5、入炉煤水份 6、过剩空气系数和风量配比,7、床温 8、料层厚度 9、负荷变化 10、返料及返料风调整 11、炉

32、墙漏风,锅炉经济性差的原因主要有两个，一是锅炉的热效率低，二是锅炉的自用电耗大。锅炉的自用电耗主要是指锅炉辅机设备系统运行时的电耗，锅炉辅机的运行节能后叙。 提高锅炉热效率的途径主要是通过燃烧优化调整，优化燃烧工况，提高燃烧效率，降低排烟损失等。,1、运行稳定性 一般来讲，锅炉运行中稳定性越强，锅炉的经济性越好。 目前，影响大型循环流化床锅炉长期稳定运行的主要问题有：炉膛及冷渣器的排渣、炉膛布风板的漏渣、耐火保温材料的选择、施工及烘烤、床下点火风道燃烧器的配风及保护、CFB锅炉特征量的在线测量及监视可靠性低下、给煤机的堵煤与断煤、燃煤粒径的控制及其他辅机问题等。 实际运行操作过程中，应在优先保

33、证锅炉长期稳定运行的基础上，解决其它影响锅炉经济运行的问题，使循环流化床锅炉机组能够安全、稳定、经济运行。,2、床料流化质量 床料的流化质量影响锅炉的燃烧效率，是影响经济性的首要因素之一：流化不良，燃烧不充分，大量未燃烬的煤粒在放渣时被带出，飞灰含碳量也有增加。 根据运行统计分析，流化不良时，在相同负荷下锅炉煤耗将增加25%，严重时还会造成锅炉结焦事故。 因此在每次停炉后要对风帽进行检查，保证风帽完好、通畅，布风均匀无死角，必要时对一次风系统进行检查，同时还要保证炉墙给煤点的布置合理，给煤均匀性好。 床料的流化状态还与料层的厚度、床料的粒径大小与其级配有关。在运行中通过调节风煤配比、入炉煤的粒

34、度分布等可以有效保证流化质量。,3、煤种 循环流化床锅炉的特点是煤种适应性广，燃烧效率高，但对一台给定的锅炉而言，其对煤种的适应范围是一定的，因此只有在燃用与锅炉设计煤种相适应的煤种时，才会有较高的燃烧效率。 当燃用煤种偏离设计煤种时，应加强运行监控、调整，维持锅炉安全稳定运行，提高燃烧效率。 在运行调整中主要采取调节风煤配比、一二次风配比和循环灰量等来提高燃烧效率和稳定性。,如燃烧挥发分偏高的煤种时，易造成炉内超温结焦，这时减少给煤点的播煤二次风，可减轻煤在下煤管出口处发生着火燃烧程度，或者通过减少一次风比例来调整。 燃用高灰分煤种时，因可循环物料量大，床温会下降，此时，应及时加大放灰量，以

35、保持床温的稳定。反之，燃用低灰分煤种时，因循环物料量不足，可以少放或不放灰，用提高循环倍率的方法保持床温稳定。,4、入炉煤粒径分布 给煤粒度分布对锅炉燃烧的影响表现为： 粒度过大，煤粒的燃烬时间长，燃烧效率低。同时，飞出床料层的颗粒减少，锅炉不能维持正常的循环灰量，导致锅炉出力不足。另一方面，大煤块影响流化质量，是造成结焦事故的首要原因； 但细煤粉（小于0.1mm）分布过多，分离器收集飞灰较困难，飞灰易被烟气带走，飞灰不完全燃烧损失增大。 在运行调整中，应严格控制煤的粒度在合适的范围之内。一般来说对燃用低灰份的优质煤可采用较大颗粒尺寸，燃用高灰份的劣质煤宜采用较小的粒度，煤的热爆裂性比较好时可

36、燃用较大颗粒的煤粒，这样既保证了燃烧，又降低了厂用电率。,欧洲大型循环流化床锅炉入炉煤粒径级配大多为：粒径小于0.1mm的煤小于10%，粒径小于1.0mm的煤小于60%，粒径小于4.0mm的煤小于95%，入炉煤粒径不允许大于10mm。 欧美国家循环流化床锅炉入炉煤的粒径要求和级配视煤种而异，考虑挥发分对煤粒径分布的影响，按式（4-1）制备入炉煤粒径 Vdaf+A=85%90% （4-1） 式中：Vdaf入炉煤可燃基挥发分，%； A粒径小于1mm的份额，%。,从式中可以看出：对干燥无灰基挥发分高的煤，1mm粒径煤的份额可以小些；相反，对于对干燥无灰基挥发分低的煤，1mm粒径煤的份额要求大些。,根

37、据长期循环流化床锅炉的运行经验，考虑到我国循环流化床锅炉运行的实际情况和特殊性，我国煤种挥发分的变化对燃煤粒径分布的影响与国外不同，入炉煤粒径按式（4-2）来制备 Vdaf+A=60%75% （4-2）,比较式（4-1）与式（4-2），我国入炉煤中粒径小于等于1mm煤粒所占的百分数比欧美的小。也就是说，在燃烧室内流化速度相同的情况下，我国循环流化床锅炉的飞灰循环倍率比欧美国家的低。,燃用贫煤、无烟煤更能体现CFB锅炉的优势。根据西安热工研究院有限公司( TPRI)的研究结果，推荐贫煤、无烟煤入炉煤粒径分布特性见下图。,推荐贫煤、无烟煤入炉粒径,5、入炉煤水份 当煤中水份增大时，煤的粘性增大，容

38、易造成输煤和给煤困难。特别是水份大于12%时，用常规的破碎、给煤设备，不能保证煤的正常输送。此外煤中水份过大，床温将显著下降，排烟热损失增加。但是适当的水份可以促进挥发份析出和焦炭燃烬，有利于燃烧效率提高。水份过低，还易造成输煤系统飞灰严重，影响生产环境。 一般认为，含水8%是干煤和湿煤的分界点。综合比较，在运行中保持水份低于8%是比较合适的。,6、过剩空气系数和风量配比 循环流化床锅炉的送风的作用是保证炉内物料的正常流化和充分有效的燃烧。适量提高过剩空气系数，增加燃烧区的氧气浓度，有助于提高燃烧效率。但是，当炉膛出口过剩空气系数超过1.15以后，燃烧效率几乎不变，当超过1.4以后，燃烧效率将

39、向相反方向发展，并会加剧炉内受热面的磨损，风机电耗增大，排烟热损失增高，锅炉热效率和经济性降低。 调整好一、二次风的比例，是有效降低灰渣含碳量，保证经济运行的重要手段。,一次风的主要作用是保证物料处于良好的流化状态，同时为燃料燃烧提供部分氧气。（根椐床温来调整 ） 二次风量主要根据烟气含氧量调整，补充燃烧所需空气，起到扰动作用，加强了气固两相混合，二次风可分多段送入，下层二次风压高于上层二次风压，一、二次风从不同位置分别送入流化床。 对风量的调整原则是在一次风量满足流化的前提下，相应地调整二次风。对二次风量的调整主要依据烟气中含氧量多少，一般控制在35左右。,通过测试某100MW CFB锅炉炉

40、内氧量场分布发现，炉膛二次风上部有一个如图所示的贫氧核心区，显然这是由于二次风的穿透扩散效果不佳而使空气不能到达炉膛中部所造成，这对核心区细颗粒的燃烧产生了负面影响,循环流化床锅炉中的贫氧核心区,因此，在调整二次风量的同时，还应特别注意二次风压的调整，使二次风具有一定的刚度，以保证二次风的穿透深度。,7、床温 循环流化床锅炉在运行过程中，若床温过高，容易使流化体结焦造成停炉事故；床温太低易发生灭火，必须严格控制床层温度在合理的范围内。 循环流化床锅炉在床温为8001000范围内都能稳定运行。在正常的床温范围内，随着床温升高燃烧效率略有提高，但变化很小。 在运行中床温要根据煤种情况进行调节：燃烧

41、低硫煤时，床温可保持在较高温度范围，燃烧安全性和经济性较好；高硫煤（最佳脱硫温度）一般850870；烟煤、贫煤850900，无烟煤900950，难着火的无烟煤9501000。,在锅炉运行过程中，炉膛床温调整可以通过调节一、二次风的比率来调节炉膛底部和上部的燃烧份额以及改变炉膛高度颗粒场的分布，从而可使锅炉炉膛温度沿高度均匀分布。 增大一次风量，减小二次风量，可降低床层温度，反之提高床温。 由于密相区燃料燃烧所释放的热量除了用于加热少量的新添煤和空气外，其他部分必须由循环物料及时带出床层，以维持床层温度的恒定，所以通过调整循环物料量也可以达到控制床温的目的。,8、料层厚度 循环流化床锅炉保持合适

42、的料层厚度，对锅炉运行稳定以及燃烧控制有非常重要的意义。料层厚度过大过小，都会影响流化质量，降低运行经济性。 锅炉满负荷运行时，物料循环量大，料层应厚，低负荷时，循环量小，料层应薄。,监控料层厚度的主要参数有风室压力、床层压力、料层差压等。 维持合适的床压，避免料层厚度过低使燃烧不稳定，但也要控制料层厚度不要过高。料层厚度过高一方面导致流化效果不好，还导致风室压力、床层压力、料层差压等参数过高，导致一次风机、二次风机出口风压过高，风机电流增大，厂用电率增加。若床层压力每降低1.1 kPa，料层折算静止厚度降低100 mm，则每台一次风机电流降低34 A，二次风机电流降低12A，这在一定程度上可

43、以节省厂用电率。 为了维持正常料层差压，采用机械连续或半连续排渣是有效的手段，即勤排少排原则，这样可以使锅炉始终保持在最佳料位运行，有利于锅炉的稳定。,9、负荷变化 在相当宽的范围内，负荷对燃烧效率的影响是很小的。但是，随着锅炉负荷降低，机组热耗增加，厂用电率增加，因此锅炉高负荷运行时可以达到更高经济水平。,某电厂机组电负荷与厂用电率趋势图,锅炉的额定蒸发量为440t/h，机组的额定功率为135MW，设计厂用电率为9.6%。由图可以看出，机组厂用电率在额定工况时为8.01%，比设计值工况低1.59个百分点，80%工况时为9.18%，60%工况时为10.67%。,锅炉负荷调节主要是通过改变给煤量

44、和与之相应的风量。增加负荷时，先增加风量后增加给煤量。降负荷时，先减少给煤，后减小风量，以维持尾部烟气中的含氧量不变，同时可避免蒸汽参数出现大幅波动。,10、返料及返料风调整 循环流化床的回料器将旋风分离器分离下来的循环灰又回送至炉膛重新燃烧燃烬，循环流化床锅炉的返料可以减少机械不完全燃烧损失q4和排烟热损失q2，从而提高锅炉效率。 回料器的运行稳定、可靠与否直接关系到锅炉的安全、运行稳定和出力，对锅炉的经济性影响很大。返料分离器的效率低下，会引起锅炉循环倍率达不到设计值，循环次数不够，飞灰含碳量高。因返料循环量不足，为了带负荷，不得不加大风量，运行中过剩空气系数偏高，排烟损失大，电耗高。,对

45、于特定的煤质和锅炉，正常条件下，分离器分离下来的循环灰全部进入炉膛，立管内的物料高度维持一定的自平衡状态。 正常运行时的返料量并不完全取决于返料风量的大小，返料风量应在一个合理的范围之内保证物料的正常循环。 过高的返料风量往往影响返料器的正常运行，尤其在循环灰中可燃物较高时，易造成返料器局部超温甚至结焦，从而使该部位成为带负荷及汽温、汽压等参数正常的瓶颈。,11、炉墙漏风 炉墙漏风的原因有炉内的磨损，耐磨浇注料脱落，炉膛的各检测口、看火孔处于开启状态，各风道调节挡扳、炉膛各处人孔门、排渣系统各排渣门不严密导致漏风等。 炉墙漏风会导致炉内温度下降，燃烧效率降低，排烟损失增大，引风机电耗增加等，对

46、于锅炉的经济性是不利的。在锅炉实际运行过程中，应尽量避免炉墙漏风，对于炉内的磨损、耐磨浇注料脱落等应尽快进行修补，平时关闭炉膛检测口、看火孔等，从而提高燃烧效率，减少风机电耗，提高锅炉的经济性。,以某电厂HG-220/9.8-L.PM18型循环流化床锅炉的优化调整数据为例，来说明通过对锅炉进行燃烧优化调整所带来的运行结果变化。该锅炉采用高压参数（9.8MPa，540）设计，与50MW汽轮发电机组匹配，可随汽轮机定压（滑压）启动和运行。锅炉水循环采用单汽包、自然循环，炉膛燃烧采用循环流化床燃烧技术，循环物料的分离采用汽冷旋风分离器。 该机组自2002年投运以来，飞灰含碳量偏高，一度曾达到22.8

47、5%，严重影响了锅炉燃烧效率和热效率，对锅炉的经济运行十分不利。,实例:,燃烧调整所采用技术措施： 入炉煤粒径调整 通过取样分析发现，入炉煤的粒径分布不符合设计要求。5mm以上的颗粒占24.49%，1mm以下的占47.63%。由设计颗粒要求可知，大颗粒和小颗粒的比例均太大。调整后，5mm以上的颗粒占15.05%，1mm以下的占28.56%，测试发现飞灰含碳量由22.25%降至17.36%。, 燃烧总风量调整 从图中可以看出，炉膛出口氧量从0.6增大至3.5时，飞灰含碳量下降6.2个百分点，而氧量继续增大时，飞灰含碳量下降并不明显。,炉膛出口氧量与飞灰含碳量关系曲线, 一、二次风量调整 图中显示

48、了不同的上、下二次风比例对飞灰含碳量的影响。可以看出，上、下二次风比例的提高，有助于炉内颗粒的燃尽，降低飞灰可燃物含量。,二次风配比与飞灰含碳量关系曲线, 床温调整 如图所示，床温从855升高到905时，飞灰含碳量下降5.5%，效果十分明显。 因此，提高运行床温，可以有效地降低飞灰含碳量，建议床温保持在880910之间。,床温与飞灰含碳量关系曲线, 床压调整 通过实际运行调整表明，随着床压的升高，固体未完全燃烧损失减少（停留时间增加）。 综合考虑床层流化、排渣、风机电耗及炉内磨损等因素条件下，适当提高运行床压，有利于降低灰中的含碳量，提高煤粒的燃烧效率。,床压与底渣含碳量关系曲线,改造效果：

49、锅炉一个经济运行工况的参数变化范围： 燃煤粒度：5mm 以上的颗粒不应超过10%； 燃烧总风量：炉膛出口氧量3.5%4%； 二次风的配比：上、下二次风的比例保持在22.5之间； 床温：保持在880910之间； 床压：6.07.0 kPa。,在运行上述工况时，实测飞灰含碳量从原来的22.25%降至14.76 %，底渣含碳量从3.8%降至1.2%，使得燃烧效率提高8.94%。锅炉效率较调整前提高2.02%，达到87.22%。 事实证明，所采取的调整措施，对锅炉的燃烧效率以及热效率都有较大的提高，具有非常可观的经济效益。,循环流化床锅炉本体主要包括炉膛、分离器、回料器以及水冷壁等锅炉受热面等。 锅炉

50、本体的节能改造主要是在锅炉结构设计存在缺陷、燃烧调整效果不佳，给锅炉的运行带来严重影响时进行，锅炉本体在进行节能改造时，往往相应的辅助系统也要改造。这里结合循环流化床锅炉运行过程中存在的各种问题来讨论相应的节能改造措施。,1、锅炉磨损严重 循环流化床锅炉的磨损问题，一直是困扰流化床锅炉经济运行和进一步发展的关键问题。锅炉的磨损与固体物料浓度、速度、颗粒特性和流道几何形状等密切相关，流化床锅炉与常规锅炉相比，其炉内物料浓度要高出几十倍到上百倍，流化床锅炉的磨损要比其它类锅炉严重的多。 通常磨损严重的部位有： （1）布风装置，包括风帽和炉膛内热电偶。 （2）锅炉水冷壁管，包括锅炉下部敷设卫燃带和水

51、冷壁管过渡区域，不规则管壁如穿墙管、弯管以及有凸出或凹陷的部位如焊缝等。 （3）屏式过热器。 （4）烟道内受热面，包括过热器、省煤器、空气预热器管壁。,针对上述问题，可采取以下措施： （1）严格控制入炉煤颗粒粒径在合适的粒径范围以内。 （2）破坏沿水冷壁向下的固体物流，如在卫燃带和水冷壁管过渡区域浇筑高约100 mm的耐磨凸台。 （3）让水冷壁面保持光滑整洁，消除施工过程中的焊缝、焊疤等。 （4）采用金属喷涂工艺对易磨损部位施以喷涂。超音速电弧喷涂，在金属受热面易磨损部位喷施镍铬合金或其它合金，厚度约（0.30.5）mm，不影响锅炉传热，可保护金属受热面13年不受磨损。,2、浇注料的耐磨和脱落

52、 循环流化床锅炉运行的特殊性大量含有燃料、燃料灰渣、石灰石及其反应产物的固体床料的内、外循环流动，使得锅炉密相区及循环回路中敷设的耐火耐磨材料受到严重的冲刷磨损、热循环应力及机械振动的影响。 锅炉在设计选型时考虑耐火度不够，一旦温度到达设计温度耐火料有发生脱落现象，甚至出现内层保温剥落，影响锅炉正常运行，造成受热面管子磨损或超温爆管等。同时由于施工工艺的不合格，导致浇注料的各项性能指标达不到设计要求，这也会影响锅炉的安全可靠运行。,因此，耐火耐磨材料的理化性能、施工及最终的烘烤，将在很大程度上决定着锅炉能否安全可靠运行。 耐火耐磨材料的各项理化性能指标必须达到设计要求，这是耐火耐磨材料性能保证

53、的前提条件；合理的配浆、支模、捣打及配置合适的膨胀缝是耐火耐磨材料安装成型的基础，最终的烘烤（通过合理的干燥和烘烤，使墙衬中的水分蒸发、墙体固化并被烧结成高强度的耐火耐磨衬里）是使耐火耐磨材料烧结成型并使之达到耐火、耐磨、耐压、抗折、热震稳定性、高温耐压性能的关键。 在上述改进措施效果不好时，可考虑选用耐火等级更高的耐火浇注料，对浇注工艺进行改进，尽量采用一次浇注成型，改进烘烤工艺（如采用热烟气烘炉工艺），对烟风道进行改造，可取得较好的效果。,3、旋风分离器 旋风分离器的分离效率是锅炉安全稳定运行的一个重要因素。旋风分离器在运行过程中，由于高温烟气携带的细灰粒子的作用容易发生磨损。同时，细颗粒

54、中未燃烬碳和一部分CO及挥发分在旋风分离器中的燃烧，也可使旋风分离器的温度上升，严重时会引起分离器和回料管超温等，影响锅炉的带负荷能力。 为了装置的长期安全稳定运行，首先应调整锅炉的燃烧工况，合理配风，控制入炉煤的粒径分布，特别是细粒子的含量，调整入炉煤在锅炉各部位的燃烧份额，控制分离器中飞灰再燃的比例。,同时，旋风分离器的结构也应趋于简单化，以便于维修和衬里，衬里的材料也可选择新型的更好的材料。 以某热电厂HG-220/9.8-L.YM15型循环流化床锅炉的旋风分离器改造为例来说明。该锅炉是引进美国福斯特惠勒公司的技术，由哈尔滨锅炉厂转化生产的HG-220/9.8-L.YM15型高压循环流化

55、床锅炉，该锅炉为高压参数、单锅筒、自然循环蒸汽锅炉，采用循环流化的燃烧方式，2000 年投入运行。锅炉的分离机构为高温旋风分离器，两侧布置。分离器改造前的结构简图如图 所示。,改造前旋风分离器结构简图 1-下料管；2-圆锥体；3-圆筒体；4-进气口；5-顶盖；6-中心筒,（1）改造前存在的主要问题及原因分析 该锅炉在运行中主要出现回料粒度大回料量少、流化风量偏大、飞灰含碳量高、排烟温度高、受热面冷渣器磨损严重等问题。 通过美国FW公司对分离物料的粒径测试表明，分离器的分离效率与设计要求有一定的差距。经过分离器的飞灰颗粒中大于0.1mm的颗粒的比例为6.7 % 。 运行过程中床料设计温度为810

56、899，实际温度920980，床温偏高，降低了脱硫效率；排烟温度设计温度为149，实际温度为160。,（2）旋风分离器的技术改造,改造后旋风分离器结构简图 1-下料管；2-圆锥体；3-圆筒体；4-进气口；5-顶盖； 6-中心筒；7-加长中心筒；8-增加耐磨料层,为解决以上问题，提高旋风分离器的出力，热电厂于2002年7月对1号锅炉的旋风分离器进行了技术改造，改造后的结构简图如图所示。,采用的主要技术措施为： 增加中心筒的长度 中心筒插入的深度直接影响分离器的性能 改变分离器入口截面积,通过增加高温旋风分离器进口耐磨料层的厚度，减少进口面积增大进口烟气流速来提高分离效率。,（3）改造效果 结果表

57、明在单独燃用鹤岗煤且同等负荷下（55%额定负荷）飞灰含碳量由13%降至9.1%。据计算仅这一项1台炉每年可节省燃煤费用约20万元。,对比试验汇总,同时改造后还有以下优点 ： 分离器效率有所提高。改造后大于0.1mm的颗粒由改造前的6.7 %降为1.6 %。 回料量增加，回料腿温度趋于正常，减轻回料腿结焦，有利于安全生产。 降低风量配比，从而降低厂用电。由于床料变细，作为流化风的一次风量也将减少，这样一次风机出力也随着降低，氧量降至3 %3.5 %左右，引风机的功率也降低，厂用电自然就降了下来。按风机电流减少5 A 计算，一次风机功率为1120 kW，额定电流123 A ，每天可省厂用电1100

58、kWh。,4、回料器 回料器是循环流化床锅炉的三大核心部件(回料器、气固分离器、冷渣器)之一，其功能一是将气固分离器分离下来的固体颗粒重新送回炉膛再燃烧；二是密封，防止主床的烟气反串进入分离器，它的运行稳定、可靠与否直接关系到锅炉的安全、运行稳定和出力，对锅炉的经济性影响很大。 锅炉运行中如给煤粒度及风量不能满足要求，则回料器内部温度会增高、甚至回料阀内部结焦，发生堵塞现象，回料阀不能正常运行和回料，导致锅炉出力受到较大影响。,5、布风装置 布风装置主要是风帽和布风板组成。布风装置要求能均匀密集地分配气流，使床料与空气产生强烈扰动和混合，在设计时根据煤种及排渣要求等，选择相适应的风帽。布风装置

59、的布风对于组织炉内流场，稳定燃烧作用重大，对于锅炉的安全稳定运行和锅炉运行经济性至关重要。 风帽在运行过程中主要会出现漏渣和磨损问题，以下分别予以介绍。,（1）风帽漏渣问题及改造措施 在锅炉运行过程中，由于床层压力脉动，会发生风帽小孔漏渣问题，运行一段时间后，风室出现漏渣，影响了一次风量，增加了一次风机出力与电耗。同时漏渣还会在一次风的扰动下，对水冷风室内衬造成严重磨损。 风帽漏渣的原因很多：风帽的结构形式、床料粒度、负荷大小和布风装置的阻力大小等。 解决风帽漏渣问题的关键：一是增加风帽的阻力，二是提高风帽的密封性，防止床料回流。在风帽改造过程中，可以通过改进风帽结构，增加风帽的阻力，也可以直接将风帽更换为阻力更大、密封性更好的风帽（如采用迷宫式密封的大直径迂回型钟罩风帽），避免风室漏渣，保证锅炉的安全稳定运行。,（2）风帽的磨损及预防措施,风帽的磨损给循环流化床锅炉带来较大的维护工作量，也影响锅炉的连续运行，对锅炉的经济性不利。风帽的磨损主要有以下几种形式：,风从小孔出来带动床料高速冲刷邻近风帽，带来冲击和切削磨损。 大量的回料从返料管进入燃烧室，横向对风帽带来冲刷磨损。 燃烧室出渣口风帽的冲刷磨损。 锅炉压火期间风帽的氧化烧损。,风帽的防磨措施主要有： 风帽表面要光滑，避免有棱角。 定向帽