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CFB锅炉改烧低热值燃料的探讨

　　赵 璇 李 军 张玉杰 张 勇 陈孝喜
摘要：本文介绍了华能济宁热电厂为应对燃煤价格高，火力发电厂大多亏损，特别是小型热电联产机组售电、供汽价格低亏损更为严重。通过摸索试验来努力降低生产成本，减少亏损并取得了较好的效果。
关键词：CFB锅炉 改变热值 试验 降低成本
一、前言：节能降耗是我国经济工作中的一项长期而又紧迫的战略任务，是我国建设资源节约型、环境友好型和谐社会的重要内容，也是华能集团公司提倡的建立节能环保型企业的要求。为了深入贯彻落实科学发展观，建设资源节约型和环境友好型企业，达到合理利用能源，降低消耗，保护环境，提高经济效益的目的。我们华能济宁热电厂应充分利用循环流化床锅炉对燃料适应性强，周边用汽量大的优势，结合我们当地大量的煤炭资源和煤炭的废弃物煤矸石及煤矿精洗后的劣质煤，通过合理调整掺配燃煤，不断试验试验找到适烧对路的掺配煤种。在此基础上加强设备管理对锅炉进行优化调整试验，努力降低电耗煤耗，达到机组的安全、经济、稳定运行。来缓解因煤炭价格高企带来的成本压力，最大限度的降低企业的发电成本。
二、锅炉概况
YG—170∕９.8—M1型循环流化床锅炉为单汽包、自然循环、高压循环流化床燃烧方式，∏型露天布置主要由一个膜式水冷壁炉膛，两台水冷式旋风分离器和一个汽冷包覆包墙的尾部竖井三部分组成。炉膛内布置六片屏式过热器。尾部竖井设包覆管受热面、多组蛇形管受热面及一二次空气预热器。炉膛与竖井之间设两台水冷旋风分离器，其下各布置一台U型返料器
锅炉共布置三台给煤机和两个石灰石给料口，全部布置在炉前下部沿宽度方向均匀布置炉膛下部风道内布置两台床下燃烧点火器，为保证点火和助燃设置两台床上燃烧器，炉膛下部布置两台滚筒冷渣器及两路事故放渣管。
锅炉主要技术参数
额定蒸发量 170T/H
额定蒸汽压力
额定蒸汽温度 540 ℃
给水温度 215℃
一次风预热温度 200℃
二次风预热温度 200℃
排烟温度 140℃
设计燃料 Qdw=21600KJ/kg
热效率 %
脱硫效率 90%
钙硫比
燃料的颗粒度要求 ≤13mm
石灰石颗粒度要求 ≤2 mm
设计燃煤特性煤种成分设计煤种校核煤种含碳量Car(%)含氢量H ar(%)含氧量O ar(%)含氮量N ar(%)含硫量S ar(%)含灰量A ar(%)水分W t(%)挥发份V ar(%)低位发热量(kj/kg)2160024182
掺烧劣质煤和煤矸石的燃料特性
煤中成分混煤含碳量Car(%)含氢量H ar(%)含氧量O ar(%)含氮量N ar(%)含硫量S ar(%)含灰量A ar(%)水分W t(%)挥发份V dar(%)低位发热量(kj/kg)17689
三、试验
我们知道循环流化床锅炉对燃料的适应性特别好，循环流化床燃烧方式可以烧优质动力煤，热可以烧各种劣质燃料，只要燃料燃烧所释放出的热量能够将燃料本身和燃烧所需要的空气加热到所需要的温度，燃料就能在炉内稳定燃烧。循环流化床锅炉的床料量很大，蓄热能力强，床料温度一般控制在850~950℃，床料中95%以上的是惰性物质，大约只有不到5%d的为可燃物质，每分钟新加入的燃料量只占床料量的1%左右，大量的惰性物质不与新加入的燃料争夺空气中的氧气，却为加热新加入的燃料提供丰富的热量使新加入的燃料迅速加热燃烧。因此循环流化床锅炉对难燃的低热值燃料燃烧不存在任何困难
目前燃料价格居高不下，发电厂的效益不断下降，2008年全国发电厂处于全面亏损状态，我们热电厂因受燃料市场和下半年的经济危机影响，亏损严重。通过我们全场员工的集思广益，考虑到我们厂周边存在大量煤矸石，且价格较低，经厂领导研究，决定充分利用循环流化床锅炉燃料着火容易适应性好的优点，在燃煤中掺烧劣质煤和具有燃烧价值的煤矸石。由此我们制定了试烧煤矸石的方案，对锅炉进行试验。开始降低入炉煤的热值，至月底结束。
1、入炉热值的控制
我们厂循环流化床锅炉设计燃烧的优质动力煤，虽然说循环流化床锅炉的燃料适应性广，但我们还是担心加入大量的煤矸石使锅炉的各项参数不好控制和增加炉内的磨损，为此在试验前我们就制定了在优质燃煤中逐步掺入煤矸石的方案，以发热量200打卡左右逐步降低。让运行操作人员慢慢适应低热值燃料的燃烧。
2、入炉粒度的控制
入炉煤粒度对锅炉的影响：①粒度大，是锅炉床温升高，锅炉提升负荷困难。② 粒度大，风量大，锅炉磨损严重③粒度大，厂用电耗增加④粒度大，锅炉温度分布不均匀，锅炉热效率低⑤粒度大，锅炉飞灰与底渣分配不合理，造成排渣困难。粒度太小对循环流化床锅炉的影响也比较大，但考虑到我们掺烧煤矸石很难出现大量的超细颗粒。我们主要控制入炉煤的粒度不要超过设计入炉燃料的粒度。
掺配后的入炉粒度宽筛分分析
＞13mm6~13 mm3~6 mm2~3 mm1~2 mm1mm以下粒径质量百分比
3、床温的控制
我们厂循环流化床锅炉在设计上存在一些问题，在运行初期锅炉床温在950℃以内很难达到设计的额定出力，经核算为锅炉受热面设计偏小，且布风板的空床阻力偏小。锅炉出力155吨时，平均床温达到990℃左右。后期由于锅炉水冷壁的磨损，又在炉内采取了综合防磨措施，虽然减少了炉内磨损，但造成锅炉的床温升高，锅炉出力又有所降低。锅炉出力达到155T/H时，锅炉平均床温达到1010℃。在降低锅炉入炉煤热值到17~18MJ后，我们观察到对锅炉床温的降低有所帮助，平均床温在与前期未掺加煤矸石前降低20~30℃左右，为锅炉负荷的提升提供了帮助。
由于我们是区域性热电厂，周边的热用户产品大都出口受国际金融危机的影响开工不足，我们的对外供汽受到很大影响。目前锅炉出力150吨基本满足发电和供汽。在掺烧低热值燃料后，平均床温基本能控制在980℃以下，在运行中，我们考虑到掺烧低热值燃料后由于颗粒度的增加，飞灰含碳量，和底渣含碳量有所降低，为了不增加风量，我们控制锅炉床压在8Kpa左右运行，氧量也能控制在5%以下。
　　四、掺烧低热值燃料需要注意的问题
1、锅炉磨损：掺烧煤矸石越多，入炉燃料中含的灰分就越多。由于劣质燃料的密度大于优质燃煤，为保证稳定的硫化状态，就要加大一次风的风速。劣质燃煤的可磨系数变差，对锅炉的磨损加剧。因此掺烧煤矸石一定要注意锅炉炉膛和尾部受热面的磨损。
2、掺烧煤矸石后锅炉燃烧后灰渣的份额会发生变化，底渣份额增加，锅炉排渣会变得困难，如需要大量掺烧煤矸石，应考虑冷渣器的改造。
3、掺烧煤矸石后，锅炉入炉煤量会增加，燃料的制备系统的破碎、筛分难度增加出力增大，易造成系统的堵断煤。要有防止大颗粒进入炉内的措施。
4、掺烧煤矸石应掺配均匀，掺矸量的变化，会改变炉内燃烧和传热，运行人员应密切注意蒸汽等重要参数的变化，及时进行调整。
五、掺烧低热值燃料取得的经济效益
1、试验取得的数值
10月20日至月底入炉平均热值为大卡，平均发电量为万度，平均煤耗为克。本月20号前平均煤耗为克，年平均为340克。试验期间综合厂用电平均%，月平均为 % ，年平均为%。在试验期间热电比对比全年有所减少。
发电节约标准煤：=*万度=*10天=吨*标煤单价980元元。
入炉煤购买价格为高热值为元/大卡，低热值煤为元/大卡。按目前2；1的掺烧计算10660吨天然煤折合标准煤为吨，shi天共烧劣质煤吨，热值按平均2500大卡计算折合标准煤1269吨劣质煤：1269*700=888300元。高热值煤：1269*980=1243620元。两者相差355320元。
试验十天，为我厂在不考虑其余因素的情况下光在燃料采购上节约万元，由于掺烧劣质煤、煤矸石基本解决了因床温高锅炉负荷不好带，用风量大、和飞灰含碳量高的问题，因煤耗的降低节约资金万余元。经济效益可观
#2炉改变入炉煤热值后运行参数
时间22日23日24日25日26日27日2 8日29日30日煤量29床温956962950943949954960945968负荷138137135141142140136138138氧量/////////二次风量79一次风量9696排烟温度135133135134131132138136140料压8//8//////8/主汽压力返料温度904/912910/909905/916907/924915/928911/911896/904901/911905/914
试验时的飞灰和底渣化验单
项目炉号 班次 结果飞 灰 可 燃 物 %#1炉0—8#2炉0—88—168—1616—2416—24炉渣可燃物% 备 注取样日期08 年10月23日化验日期08 年10月24日
2、 试验完毕后，经汇总讨论，我们厂在2009年1月份10号起开始按试验时的工况进行运行，通过两个月的运行检验，得到以下结果
我们厂的入厂煤和入炉煤价格大幅降低一月份入厂标准煤含税价格平均为元/吨，入炉标准煤含税价格为元/吨。相比我厂周边采购价格平均低70元/吨。发电标煤耗为/，综合厂用率为%。
二月份入厂标准煤含税价格平均为元/吨，入炉标准煤含税价格为元/吨。相比我厂周边采购价格平均低103元/吨。发电标煤耗为/，综合厂用率为%。
今年前两个月我厂发电煤耗和综合厂用电比去年平均值有所降低，我厂基本能保持不亏损。
六、结论
通过试验和连续两个月的运行，证明循环流化床锅炉掺烧劣质煤是可行的，对炉内燃烧工况和参数控制基本没有影响，在偏离设计煤种较多的情况下，能确保机组安全、稳定运行。切实能提高电厂的经济效益。
运行两个月来，大量掺烧煤矸石、劣质煤存在的问题：1、排渣量增大。2、飞灰量增加，电除尘出力电耗增。3、给煤量增加，易出现堵断煤。目前存在的这些问题有待我们下一步去解决。
参考文献：
循环流化床锅炉发电技术培训教材 西安热工研究院编
济南锅炉厂设计说明书