北郊熱電廠#5鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，爐型為YG-240/9.8-M1，自2003年12月投產(chǎn)以來逐漸暴露出帶負荷能力差、引風(fēng)及機出力不足、尾部受熱面換熱效果差及鍋爐效率低等問題，嚴重影響到設(shè)備的安全經(jīng)濟運行。通過運行現(xiàn)象及檢查主要發(fā)現(xiàn)以下問題：
    一、帶負荷能力差，沿爐膛溫度場梯度分布明顯不均
    （一）該爐負荷最大只能帶到210t/h(高加投入給水溫度210℃)，鍋爐效率低，經(jīng)濟性差
    根據(jù)人爐煤的化驗分析，其煤質(zhì)尚可：揮發(fā)份18%一25%低位發(fā)熱量5100一5500kcal/kg;。但仔細觀察，發(fā)現(xiàn)入爐煤是由細顆粒煤和較大顆粒的矸石、石子混合而成。該爐設(shè)計人爐煤粒徑為0-13mm，而實際入爐煤粒徑是≤20mm，大顆粒(≥10mm)的大多數(shù)是矸石和石子。過粗的煤粒及矸石會造成顆粒大面積沉積在底部，局部流化不良，爐渣含碳量升高；顆粒過大會使飛出床層的顆粒量減少，不能維持正常返料量，造成物料循環(huán)不平衡。若采取大流化風(fēng)量運行，會造成風(fēng)機電耗高，受熱面、風(fēng)帽磨損快、放渣管易堵塞等后果。因此，入爐煤顆粒篩分過大、密相區(qū)與稀相區(qū)燃燒份額比例失衡是造成鍋爐效率保的重要原因，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
  我們知道，物料平衡是指爐內(nèi)物料與鍋爐負荷之間的對應(yīng)平衡關(guān)系。熱量平衡是指燃料在燃燒室內(nèi)沿爐膛高度上、中、下各部位所放出的熱量與受熱面所吸收熱量之間的平衡。達到熱量平衡時，爐內(nèi)才有—個較均勻的、理想的溫度場。要達到熱量和物料之間的平衡，必須使進入燃燒室內(nèi)的燃料在上、中、下各部位的燃燒份額具有合理的分配值。否則就必然造成局部溫度過高，或溫度場不均勻，從而使受熱面吸收不到所需的熱量，進而影響鍋爐出力。因此，要從以下兩方面作為出發(fā)點考慮問題的解決：
  1．嚴格控制人爐煤粒度在設(shè)計范圍內(nèi)(0~13mm)，以增大表面積，增加可燃物與氧氣接觸的機會，以提高燃盡程度及燃燒效率。同時運行中加強控制一、二次風(fēng)比例，調(diào)節(jié)密相區(qū)與稀相區(qū)燃燒比例，增加稀相區(qū)燃燒份額，使爐膛熱力溫度場分布趨于合理，增加稀相區(qū)受熱面的吸熱量，提高鍋爐出力。
  2．控制好燃煤顆粒級配、各尺寸顆粒比例（燃料粒比度）。不斷摸索合適的燃煤顆粒級配，合理的調(diào)節(jié)密相區(qū)與稀相區(qū)燃燒比例，以提高鍋爐效率。
    （二）循環(huán)灰量少，爐膛差壓小，爐膛上部物料濃度低，燃燒份額小
    造成循環(huán)灰量少，物料不平衡主要體現(xiàn)在：人爐煤粒度、粒比度失衡造成爐膛上部物料濃度小，沿爐膛溫度梯度分布明顯。入爐煤灰分含量較少(25%．30%)，使循環(huán)灰量減少；而這些灰分有很多是在矸石中難以破碎磨損形成循環(huán)灰，只能隨爐渣排放掉，這進一步使循環(huán)灰量降低，造成爐膛上部物料濃度低，灰渣比例失調(diào)；旋風(fēng)分離器分離效率低等因素。應(yīng)加強燃料預(yù)制備工作，嚴格控制入爐煤粒度、粒比度在設(shè)計范圍內(nèi)；所燃燒煤種灰分不能過低；同時對旋風(fēng)分離器進行技術(shù)改造，提高分離效率。加強對一、二次風(fēng)量的控制及配比，確保爐膛上部稀相區(qū)的燃燒份額。
   (三)#5爐輸渣系統(tǒng)投入率低
   因排渣顆粒大，造成氣力輸渣系統(tǒng)運行可靠度降低，大部分時間直接排紅渣。造成熱量損失，灰渣物理熱損失q6增大，經(jīng)計算冷渣器投入比放紅渣可使q6降低約0.89%；二是定期放渣造成床壓變化大不利于燃燒調(diào)整，同時爐渣含碳增加，鍋爐效率下降；三是放出的紅渣溫度很高，所含可燃物質(zhì)在大氣中繼續(xù)燃燒，即污染環(huán)境，又造成安全隱患。通過改造輸渣系統(tǒng)，保證冷渣器投入率，降低灰渣物理熱損失q6，提高鍋爐效率，采用簡易皮帶輸渣系統(tǒng)。
    二、吸風(fēng)機出力不足，鍋爐負荷帶到170t/h時引風(fēng)機擋板開度就達100%，再增加負荷就很難維持爐膛負壓，此時引風(fēng)機電流為57.6/58.0A，未達到額定電流77A
  （一）尾部煙道阻力大，受熱面換熱效果差，排煙溫度高
  該爐吹灰裝置采用激波吹灰器，但因未完善，無法投運，長時間運行造成尾部受熱面積灰嚴重。導(dǎo)致傳熱惡化，排煙溫度升高。同時，積灰使煙氣流通截面積減小，煙氣流速增大，流動阻力增加，引風(fēng)機負荷增加。排煙溫度的升高又使煙氣的比容增加，煙氣體積增大，在引風(fēng)機出力不變（體積流量不變）的情況下，引風(fēng)機排出煙氣的質(zhì)量流量降低。而引風(fēng)機所需功率與介質(zhì)的密度成正比，這就造成了引風(fēng)機入口擋板全開而電流卻低于額定電流的現(xiàn)象。
  （二）風(fēng)機選型較小，經(jīng)計算引風(fēng)機本身性能按設(shè)計煙氣量計算，沒有計算裕量，未能達到指標
我們實地測量了#5爐引風(fēng)機出口水平煙道和朽爐與老廠低一次風(fēng)量增加二次風(fēng)量以提高二次風(fēng)使用率，但效果不理想。
    運行中，在確保控制好一次風(fēng)量保持物料良好流化的前提下，根據(jù)床溫、料層差壓、氧量等合理配比一二次風(fēng)。這樣，一是可以提高二次風(fēng)空預(yù)器的換熱效果，降低排煙溫度：二是可以增加二次風(fēng)的穿透力，有利于燃煤顆粒的完全燃燒，同時可以調(diào)整爐膛密、稀相區(qū)的燃燒份額，使爐膛熱力溫度場分布趨于合理，提高鍋爐效率
    （三）吹灰裝置不完善
    關(guān)于吹灰問題，在分析引風(fēng)機出力不足時已作說明，其也是影響排煙溫度升高的—個重要原因。
    四、主要解決措施
    1．更換膜式省煤器。實踐證明該爐膜式省煤器存在易積灰、難檢修等問題，且已打堵30多排，換熱能力明顯下降，應(yīng)考慮更換。主要目的是增加省煤器受熱面積，加強換熱效率；同時降低煙氣流動阻力，改善引風(fēng)機工作狀況。
  2．改造引風(fēng)機出口水平鋼結(jié)構(gòu)煙道與與原煙道對接口，擴大流通面積，降低流通阻力，解決引風(fēng)機出力不足的問題。
  3．完善并投入尾部受熱面乙炔吹灰裝置，保證尾部受熱面的清潔，提高受熱面的換熱效果，降低排煙溫度。
  4．檢查更換腐蝕嚴重的臥式空預(yù)器管，消除空予器漏風(fēng)，降低風(fēng)機電耗，改善引風(fēng)機工況，提高鍋爐出力。
  5．檢查旋風(fēng)分離器，提高旋風(fēng)分離器分離效率，保證足夠的循環(huán)灰量，使爐膛上部物料濃度充足，燃燒份額正常，確保物料平衡及熱平衡。
  6．改造輸渣系統(tǒng)，保證冷渣器投入率，降低灰渣物理熱損失q6，提高鍋爐效率。
五、結(jié)論
   通過對該爐全面的診斷分析，并投資近千萬元對其進行了綜合技術(shù)改造，包括更換省煤器、改造引風(fēng)機及煙道、改造輸渣系統(tǒng)等，進一步提高了鍋爐的運行安全經(jīng)濟性，熱效率達到設(shè)計值，提高了近10%，年可節(jié)約標煤1.29萬噸，減排S02216噸，減少co#F放3.48萬噸。其社會效益、環(huán)保效益、經(jīng)濟效益顯著，同時對類似流化床鍋爐的研究有著極其重要的借鑒和指導(dǎo)意義。煙道對接口的截面尺寸，經(jīng)計算煙氣通道全壓降為4622,34Pa，引風(fēng)機計算壓頭和折算壓頭分別為5546.81Pa和4662.OIPa．經(jīng)實測計算引風(fēng)機應(yīng)提供全壓為6630Pa，遠大于引風(fēng)機設(shè)計全壓5317Pa，這說明在設(shè)計煙氣量下，引風(fēng)機壓頭可以滿足；而在實際運行中因煤種變化、漏風(fēng)嚴重等造成煙氣量偏大到大于理論值，就會出現(xiàn)風(fēng)機壓頭不足的情況。因此，對原風(fēng)機進行技術(shù)改造采取增大葉輪直徑辦法以提高引風(fēng)機出力。
    （三）引風(fēng)機出口煙遒有瓶頸，制約風(fēng)機出力
    #5爐引風(fēng)機出口水平煙道與原老煙道對接口的截面尺寸實測分別為2500/350ffinm和1260/2650mm，在設(shè)計煙氣量下計算流速分別為12.73m/s和3336m/s，其對接處是煙氣系統(tǒng)的瓶頸，煙速明顯過快。因為煙氣的流動阻力與流速的二次方成正比，煙氣流速的增加造成煙氣沿程流動阻力增大。根據(jù)風(fēng)機特性曲線，引風(fēng)機出口管道阻力增加必然導(dǎo)致煙氣量減少，使風(fēng)機消耗的功率下降，電機電流減小。這與前面分析排煙溫度上升導(dǎo)致引風(fēng)機電流降低兩相疊加，就很容易解釋引風(fēng)機出口正壓高，風(fēng)機出力不足，電流遠低于額定值的現(xiàn)象了。
  該爐與老煙道銜接處存在明顯的通流“瓶頸”段，技改重點是要消除該缺陷，須將原來的混凝土煙道拆掉，換成鋼制煙道。根據(jù)計算結(jié)果結(jié)合現(xiàn)場情況，確定煙道斷面尺寸為3420 x4670mm2(寬x高)。并在原有的3個膨脹節(jié)的基礎(chǔ)上增加2個膨脹節(jié)共計5個膨脹節(jié)。考慮到煙道的積灰清除問題在整個煙道長度上增加2一3AI清灰孔及1個人孔門，以便在停爐時能進入清灰。
    三、尾部受熱面換熱效果差，排煙溫度高，排煙熱損失大
   鍋爐排煙溫度設(shè)計值為139℃，實際運行測量值為165℃/165℃。按排煙溫度每升高15aC鍋爐效率降低1%計算，僅此一項就會使鍋爐效率降低1.73%。其主要原因如下：
  （一）省煤器換熱效果差
  #5爐省煤器采用膜式結(jié)構(gòu)，共計255根，運行易積灰，因管壁間隙小難以清除；目前因泄漏已打堵30余根。經(jīng)測試表明現(xiàn)省煤器吸熱量僅為設(shè)計值的3/4，換熱效果明顯下降，造成排煙溫度上升，排煙熱損失增加，鍋爐效率下降。可通過選型更換省煤器，提高省煤器的換熱效率，降低煙氣阻力和排煙溫度，以提高鍋爐效率。
  （二）二次風(fēng)空預(yù)器吸熱量小
  實驗測試證明二次風(fēng)空預(yù)器前后煙氣溫降明顯小于設(shè)計值，其吸熱量僅為設(shè)計值的1/6。這是因為運行時二次風(fēng)量低造成的。前邊分析了因為人爐煤粒度大等原因造成運行時一次風(fēng)量較大，所以二次風(fēng)量加入率明顯較少，一二次風(fēng)比遠低于設(shè)計值5:5或6:4，運行中我們也做了大量的調(diào)整試驗。


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1、生物質(zhì)蒸鍋
2、秸稈壓塊機
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