循环流化床锅炉节能技术分析

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　　摘要：文章对循环流化床锅炉节能技术进行了分析，提出了循环流化床锅炉设计、运行、管理等环节的几项节能观点，目的是进一步提高资源综合利用率，促进节能减排、提高企业经济效益及核心竞争力。
　　 关键词：循环流化床锅炉选型 ；变频调速； 锅炉自动调节；辅助系统选型；运行管理。
　　 Abstract: The energy-saving technology of CFB are analyzed,Puts forward CFB design, operation and management of several energy-saving viewpoint.Objective is to further improve resources comprehensive utilization，Promoting energy conservation and emission reduction,Improve enterprise economic benefits and core competitiveness.
　　 Keyword：CFB selection; frequency control of motor speed; Boiler automatic adjustment; Auxiliary system selection; operations management.
　　
　　 中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
　　
　　1 前言：
　　 经过近20年的研究探索，循环流化床锅炉在国内得到空前发展，被广泛的应用到各行各业，为国家经济发展做出突出贡献。
　　1.1循环流化床锅炉主要优点
　　 循环流化床锅炉主要优点包括燃料适用范围广、燃烧效率高、脱硫效率高、NOx 排放量低、燃烧强度高、燃料预处理简单、负荷调节范围大、灰渣利于综合利用。
　　1.2循环流化床锅炉主要优点
　　 循环流化床锅炉燃烧机理也决定了其不可回避的缺点，主要表现为锅炉磨损较快、自身能耗高、燃烧自动调节不稳定等。
　　 需要有效地解决以上问题、进一步挖掘循环流化床锅炉节能潜力，促进节能减排。
　　2 锅炉选型
　　2.1根据燃料确定锅炉型号
　　 循环流化床锅炉燃料适用范围广，特别适用各种劣质燃料，包括选煤厂副产品、工业废料、生活垃圾、各种低热值污泥、生物废渣、以及多种混合燃料等。
　　 循环流化床锅炉也有多种不同形式，包括高倍率、中倍率、低倍率循环流化床锅炉；外循环、内循环循环流化床锅炉；高低差速循环流化床锅炉等不同形式。
　　 不同的循环流化床锅炉对燃料适应性差别也很大，直接影响到锅炉运行的稳定性、可靠性、经济性。锅炉选型设计时应对燃料进行认真分析，委托专业部门作出准确的设计燃料工业分析报告、元素分析报告，给锅炉厂提供锅炉本体设计基础数据，同时提供校核燃料相关数据给锅炉厂参考，以提高锅炉投产后对燃料适应性。
　　 不同的锅炉厂设计理念、代表产品各不相同，应结合企业燃料特性，在招标前进行认真的技术沟通和调研，招标过程中进行综合技术评标，力求锅炉选型切合企业自身特点。
　　 锅炉选型合理，运行可靠性、稳定性高、燃料综合利用率高、设备利用率高、检修率低是节能的前提条件，应给予足够重视。
　　2.2积极推广循环流化床高温热水锅炉
　　 由于多方面原因，国内集中供热高温热水锅炉一直采用链条锅炉，目前市场供应燃料严重偏离设计燃料，链条锅炉致命缺点是燃料适用性差，造成了目前高温热水链条锅炉普遍热效率较低，一般约为65%。而循环流化床锅炉运行效率一般不低于85%，应积极开发循环流化床高温热水锅炉，替代高温热水链条锅炉，目前的技术能力完全能够满足开发需求，应适时制定相关政策。
　　3 变频调速
　　3.1鼓引风机
　　 循环流化床锅炉设置有布风板、沸腾流化床、飞灰分离器等特殊装置，其燃烧机理决定了其风侧阻力、烟气侧阻力较其它锅炉高很多，鼓引风机能耗较高，有效降低鼓引风机能耗是循环流化床锅炉节能有效措施。
　　 风机的调节有挡板调节和变频调节2种方式，以下是75t/h循环流化床锅炉在2种不同调节方式下的运行数据。
　　 一次风侧阻力主要集中在料层阻力、布风板阻力、调节挡板阻力、空气预热器阻力、风道阻力等环节。
　　 二次风阻力主要集中在料层阻力、调节挡板阻力、空气预热器阻力、风道阻力等环节。
　　 烟气侧阻力主要集中在锅炉飞灰分离装置、水平烟道、尾部烟道、除尘器、脱硫装置、烟道等环节。
　　 风机所需功率的计算公式为：
　　 N=H・Q/（1000×η1×3600×η2×η3）
　　N为所需功率，H、Q分别为全压和流量，η1、η2、η3为风机效率、传动效率、电机效率由公式可知，风机的运行效率和节流损失对功率损耗影响较大，锅炉在偏离额定负荷情况运行时，造成额外电能损耗。采用变频调速技术，将原有的风门挡板开至最大，通过调节风机电机的转速即直接调节风量来实现锅炉自动调节控制，同时变频调节可以使风机基本都维持在高效点运行，降低电能损耗。
　　 风机的转速、流量、压头、功率存在以下固有关系：风机风量Q和转速n成正比；风机压头P和转速的平方n2成正比；风机轴功率和转速的三次方n3成正比。由此分析可知，锅炉运行工况变化时，通过调整风机转速来调整风机风量、风压可以大幅度的降低风机功耗。
　　 挡板调节方式风机风量、全压、所需功率数据见表―1，变频调节方式风机风量、全压、所需功率数据见表―2，变频调速情况下，风机变工况效率基本不变，2种调节方式功耗对比见表―3
　　
　　表―1 挡板调节数据分析
　　
　　
　　
　　表―2 变频调节数据分析
　　
　　
　　
　　表―3锅炉鼓引风机在不同负荷下的功耗。
　　
　　
　　
　　 采暖季2台75t/h锅炉满负荷运行，采暖季节电率为24.57%,非采暖季2台75t/h锅炉出力约80%，节电率为48.16%。
　　 由以上数据分析可知，变频调速节能效果非常明显，每台锅炉年节省电量2094312kW・h，变频装置自身损耗效率约95%，电价按0.36元/W・h计算，年节省成本71.4万元，每台锅炉变频调速改造投资约150万元，约3年即可收回投资，经济效益明显。
　　 建议循环流化床锅炉没有配套变频装置的综合利用热电厂积极进行相关技术改造，以提高企业经济效益，促进节能减排。
　　3.2锅炉给水泵
　　 锅炉给水泵采用变频装置节能原理和鼓引风机一致。
　　 大型电站可采用汽动锅炉给水泵，起到变频调速作用。
　　 中小型热电厂可以采用背压式拖动汽动锅炉给水泵作为工作泵，电动锅炉给水泵作为备用泵方式。条件不具备时电动锅炉给水泵可以配套变频调速装置，为了降低投资备用电动给水泵可以不配套变频调速。
　　3.3其它辅助设备
　　 炉前给料机、冷渣器可以配套变频调速装置；返料风机风压、风量一般不随锅炉负荷做大的调整，可以不用配套变频调速装置。
　　4辅助系统选型
　　4.1锅炉排渣
　　 对于灰分较大的燃料，锅炉排渣热损失较大，应设置冷渣器，减少灰渣热损失提高锅炉热效率。
　　 冷渣器的设置可以改善除渣环境、减轻劳动强度，冷渣器的设置还可以实现连续排渣，使料层厚度保持最佳，避免定期排渣造成料层厚度较大波动，影响系统稳定性，同时也提高了变频调速节能效率。

　　4.2炉内脱硫
　　 循环流化床锅炉炉内脱硫效率高，合适的
　　钙硫比脱硫效率可以达到85%，脱硫剂可以采用石灰石，经济实惠，结合完善的炉外烟气脱硫，系统的脱硫效率更高，特别适用中小型电厂。系统设计时应首先考虑进行炉内脱硫，炉内脱硫不能满足环保要求时采用炉内脱硫和炉外烟气脱硫相结合的方式。可以降低脱硫成本、减少脱硫废渣排放。
　　4.3燃料干燥
　　 锅炉掺烧燃料水分较高时，锅炉排烟温度较高，热损失较大，应先进行烘干为宜，例如
　　选煤厂压滤车间煤泥水分约30%，以往煤泥掺烧一般采用煤泥泵送方式，其缺点是泵送距离短、辅助设备功耗高、热效率低。建议采用煤泥先烘干再进入锅炉燃烧方式，整体上功耗较小，热效率较高，目前国内煤泥烘干设备已经比较成熟，完全能满足系统要求。建议水分较大的燃料（＞20%）宜先进性烘干，以提高系统整体热效率。
　　4.4上煤系统
　　 从设计、运行角度入手，加强燃料管理，保证混煤均匀、燃料筛分破碎效果、避免燃料洒落、炉前给料顺畅，保证锅炉稳定运行，提高锅炉自动调节水平。
　　4.5除尘系统
　　 燃料灰分较高的循环流化床锅炉，锅炉出口烟气烟尘含量较高，单纯采用静电除尘器烟尘排放很难满足30mg要求，单纯采用布袋除尘器滤袋磨损较严重，滤袋更换周期短、运行成本高，可以采用电除尘器、布袋除尘器相结合方式，静电除尘器采用高频电源耗电量较常规高压硅整流低50%以上，电除尘效率控制在95%左右即可，总体除尘效率不低于99.98%。即降低了除尘系统功耗、又保证了烟尘排放达标、运行成本较低。
　　4.6除灰渣系统
　　 应根据锅炉灰渣量、灰渣输送距离、输送条件，选择经济合理的灰渣输送系统，应结合输送环保、初期投资、运行维护成本等几个环节，选择最佳方案。
　　 积极拓展灰渣综合利用水平，提高经济效益、环境效益、社会效益。
　　5设备选型
　　 循环流化床锅炉配套机械设备、电气设备的效率高低是电厂节能的一个重要环节。设备选型计算务求准确，避免过大或过小，设计选型、设备定货时要把设备效率、质量作为一个重要技术因素，而非价格主导。 同时应注意新技术、新产品的应用。
　　6提高监测监控水平
　　 循环流化床锅炉鉴于其燃烧机理的特殊性，从政策要求、系统设计、设备采购、运行管理等各角度出发，提高电厂监测、监控水平，加强系统自动调节的稳定性、准确性，特别是完善锅炉燃烧自动调节，可以提高锅炉热效率约2%，节能效果明显。
　　7建立班组节能考核制度
　　 企业应适时建立班组节能考核制度，培养职工节能意识，提高职工运行水平，加强对系统的维护，向管理要效益。
　　
　　 参考文献：
　　[1]《循环流化床锅炉理论设计及运行》岑可法等，中国电力出版社2002
　　[2]《变频调速》陈立香 机械工业出版设2009
　　[3]《泵与风机》杨诗成王喜魁 中国电力出版社2007
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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