循环流化床锅炉飞灰可燃物高诊断及燃烧优化调整

王承亮

摘 要：针对某电厂循环流化床锅炉飞灰可燃物偏高的现状，组织进行了现场诊断分析，并根据分析情况，提出了针对性优化改进建议；同时，结合现场实际设备条件，根据优化调整建议，组织实施了锅炉燃烧优化调整试验，飞灰可燃物明显降低，取得了非常显著的节能效果，也为循环流化床燃烧优化调整积累了经验。

关键词：火电厂 燃烧优化 飞灰可燃物 循环流化床

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0058-04

Abstract： In view of the present situation of high combustibles in fly ash of a circulating fluidized bed boiler in a power plant， field diagnosis and analysis were organized， and suggestions for optimization and improvement were put forward based on the analysis. Meanwhile， according to the actual equipment conditions on site and put forward the suggestions for optimization and adjustment， the optimization and adjustment test of boiler combustion was organized and carried out， and the combustibles in fly ash were obviously reduced， and remarkable energy-saving effect was achieved. As a result， experience has been accumulated for optimization and adjustment of circulating fluidized bed combustion.

Key Words： Power plant； Combustion optimization； Combustibles in fly ash； Circulating fluidized bed

某單位循环流化床锅炉一直存在飞灰可燃物偏高问题，现场技术人员也进行了试验摸索，虽然取得了一定的效果，但仍然偏高较多，严重影响了机组经济运行[1]，为企业经营带来了一定的压力。为进一步解决此问题，电厂组织技术研究团队进行了系统的诊断分析，包括存在的问题、原因分析和整改建议等；同时根据现场设备实际情况，组织进行了燃烧优化调整试验，飞灰可燃物明显降低，取得了非常显著的节能效果。

1 锅炉基本性能

采用单汽包自然循环、集中下降管，高温超高压一次中间再热，高温绝热旋风分离器、平衡通风、前墙给煤、岛式半露天布置，全钢结构，炉顶设置轻型钢屋盖。配南京汽轮机厂150MW高温超高压一次中间再热抽凝汽式汽轮发电机组。

（1）锅炉规范。

锅炉型号：SG-490/13.8-M572型锅炉；锅炉型式：高温超高压、一次中间再热、自然循环、平衡通风、循环流化床锅炉。

（2）锅炉主要热力特性。

锅炉主要热力特性设计参数详见表1。

不投油最低稳燃负荷：燃用设计煤种，Ca/S摩尔比保持设计值，煤、石灰石粒度达到设计值，不投油最低稳燃负荷为30%B-MCR。

（3）燃烧设备规范。

锅炉燃烧设备规范参数详见表2。

2 锅炉飞灰可燃物和大渣可燃物高诊断分析

（1）现状分析。

根据现场诊断发现，1号、2号炉飞灰可燃物和炉渣可燃物大约在6%、1.5%左右（同类型机组先进值大约在3%、0.5%左右），针对当前燃用煤质，明显偏高，导致锅炉效率降低、煤耗偏高。

（2）飞灰可燃物和大渣可燃物高原因分析及整改建议。

（3）炉膛负压手动控制且控制偏低。

现炉膛负压控制措施规定为-50Pa左右，影响燃煤在炉膛内燃烧时间缩短，导致飞灰可燃物升高；同时导致尾部烟道漏风增加、风机耗电率增加。

整改建议：炉膛负压按100～150Pa控制[2]（消除炉膛顶部烟道漏风点）。

（4）1号、2号炉运行氧量控制偏低。

根据现场诊断发现，1号、2号炉运行氧量一般控制2.2%～2.8%，运行氧量明显偏低，导致主燃烧区域缺风燃烧，燃煤不能充分燃尽，从而使得锅炉飞灰可燃物增加。锅炉运行氧量控制偏低的原因分析如下。

①锅炉上、下二次风口布置位置不合理。

现锅炉上、下二次风口分别布置在距离布风板0.5m、3.5m处，因上下二次风入口距离布风板太近，导致二次风入口处炉膛压力较高，从而影响二次风与炉膛差压减小，在保证一定氧量的前提下，使得送风机出口风压升高、耗电率增加，同时导致二次风动量不足，使得锅炉贫氧区扩大，从而导致飞灰可燃物升高；且上下二次风管道直径相同，导致上下二次风分配比例不合理，而比较理想的分配比例是上二次风量是下二次风量的3倍左右。

整改建议：将上、下二次风口进入位置改造为2.5m、6.5m处，不仅改善二次风穿透能力，同时可以优化控制上下二次风比例。

②锅炉上、下二次风部分挡板节流损失大。

根据现场诊断发现，1号、2号炉上、下二次风挡板开度分别维持45%、70%左右运行，导致二次风挡板节流损失大，即二次风挡板后压力降低较多，使得二次风与炉膛差压降低，从而影响二次风动量不足、锅炉补风困难，锅炉运行氧量提不上来，使得飞灰可燃物升高。

整改建议：在维持锅炉运行氧量一定的情况下，全开锅炉上、下二次挡板、适当降低送风机出力，在增强二次风穿透能力的同时，降低送风机耗电率。

③锅炉水冷风室压力控制偏高。

根据现场诊断发现，1号、2号炉水冷风室压力控制偏高[3]，平均控制在11.1～11.9kPa左右，使得锅炉床压和密相区压力增加，在二次风压一定的情况下，导致二次风与炉膛差压降低，从而影响二次穿透能力降低、补风困难；现场经常出现锅炉运行氧量提不起来的问题，就是水冷风室压力控制偏高、二次风补风困难造成的。

整改建议：维持合适的水冷风室压力，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1.1kPa，料层折算静止厚度降低100mm，则每台一次风机电流降低3A～4A，二次风机电流降低1～2A，这在一定程度上可以节省厂用电率。因此，针对电厂生产实际，建议在兼顾炉渣可燃物基础上，将水冷风室压力控制在10～10.5kPa，通过试验逐步将水冷风室压力控制在9.5～10kPa，即适当降低床压运行，一方面降低一次风阻力和一次风机耗电率；另一方面在有效保证锅炉运行氧量的基础上，降低送风机耗电率。

（5）1号、2号炉主床部分燃烧区域燃烧不良。

根据现场诊断发现，1号、2号炉主床部分区域均存在燃烧不良问题，主要体现在床温偏低，2号炉下层床温有两个测点低达650℃，表明此区域燃烧不良（就地查看炉膛燃烧情况，两测点对应的燃烧区域确实存在燃烧不良情况），从而导致炉渣可燃物升高。燃烧不良区域初步原因分析为布风板和风帽存在工作异常，流化不良造成。

整改建议：利用机组检修机会，重点检查1号、2号炉主床床温偏低区域配风系统，发现问题针对性处理；优化锅炉排渣运行方式[4]，通过试验逐步减少燃烧不良区域排渣次数并采取四台间断排渣方式，降低炉渣可燃物、提高锅炉运行经济性。

（6）1号、2号炉运行氧量测点代表性差。

1号、2号炉每侧烟道仅布置一个氧量测点，因为锅炉内部燃烧存在不均匀性，导致氧量烟道宽度方向上分布有偏差，若在仅4米宽度的烟道上仅安装一个氧量测点，作为锅炉燃烧调整的依据，势必影响锅炉安全经济运行。

整改建议：利用机组检修机会，每侧烟道各补装一个氧量测点，并按照氧量测点安装规范要求确定氧量测点安装位置（避开涡流区域）。测点位置要根据氧量场测试结果进行确定，提高氧量测点代表性。

3 锅炉燃烧优化调整试验及结果分析

（1）燃烧优化调整试验基本原理。

过剩空气系数和风量配比[5]。循环流化床锅炉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；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；循环流化床锅炉中的贫氧核心区。通过测试某100MW CFB锅炉炉内氧量场分布发现，炉膛二次风上部有一个如图1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。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。

（2）锅炉燃烧优化调整试验。

根据以上原因分析，结合现场基本实施条件，组织了2号炉燃烧优化调整试验[6]，调整前飞灰和炉渣可燃物分别为6.87%、1.51%。

①主要调整内容。

水冷风室压力由11.9kPa降至11.1kPa、上二次风挡板开度由40%增开至100%、下二次风挡板开度由75%增开至100%、炉膛负压由-140Pa升高至70Pa。

②调整前后相关参数变化。

运行氧量由3%增加至3.5%，因二次风与炉膛差压提高，进入锅炉的二次风量增加；二次风机电流降低13A（因二次风与炉膛差压提高，锅炉运行氧量提高至4.5%，为降低运行氧量，降低了二次风机出力）；一次风机电流降低13A（降低床压影响）；引风机电流增加，因锅炉运行氧量同比调整前增加了0.7个百分点；飞灰和炉渣可燃物分别为3.45%、1.35%，同比调整前分别降低了3.42个百分点、0.16个百分点。调整试验相关数据见表3。

③燃烧优化调整后节能潜力分析。

调整前后风机（一次风机、二次风机、引风机）电流降低21A，按年運行10个月估算，两台炉年节约电量约251万kW·h，年降低厂用电率约0.16个百分点，按厂用电率每降低一个百分点影响煤耗降低3.55 g/（kW·h）估算，使得1号、2号机组煤耗分别降低约0.56 g/（kW·h）；飞灰可燃物降低3.42个百分点，大渣可燃物降低0.16个百分点，影响煤耗降低约2.2g/（kW·h）；综合以上两项节能潜力，1号、2号机组煤耗分别降低约2.76 g/（kW·h）。

④燃烧优化调整建议。

根据2号炉燃烧优化调整试验结果，提出如下优化操作建议：水冷风室压力维持9.5kPa降至10kPa；上二次风挡板开度维持100%；下二次风挡板开度维持100%；炉膛负压维持100Pa～150Pa；锅炉运行氧量维持3.5%～3.8%。

4 结语

通过本项目的实施情况分析，循环流化床锅炉燃烧优化还是有一定的空间，只要根源找对了，问题分析明白了，提出建议有针对性，那么就有工作可做。另外，要想进一步深度挖潜，还有必要进行进一步设备技术改进和科技创新。

参考文献

[1] 宋永富.降低循环流化床飞灰含碳量的探析[J].锅炉制造，2011（6）：26-28，37.

[2] 刘群杉，李旭飞.降低循环流化床锅炉灰渣含碳量的运行调整[J].余热锅炉，2004（4）.

[3] 苏东，记宏舜.循环流化床锅炉的燃烧调整[J].东北电力技术，2002（10）：43-44.

[4] 赵志刚.循环流化床锅炉燃烧控制与调整[J].能源技术与管理，2016，42（1）：144，147.

[5] 张艳花，陈鹏，赵娜.循环流化床改造及运行[J].中国井矿盐，2005（36）：27-29.

[6] 党黎军，刘振琪，李志伟，等.大型循环流化床锅炉的燃烧优化设计[J].电力设备，2006（6）：41-43.