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第 4 1卷第 1 期 2 0 1 0年 1 月 锅 炉技术 B0I LER TECHN0L0GY Vo 1 ． 4 1，NO ． 1 J a n ．， 2 0 1 0 文章编 号 C N 3 1 1 5 0 8 2 0 1 0 0 1 0 0 4 4 0 4 S G ． 4 7 5 ／ 1 3 ． 9 ．M5 6 7型 C F B锅炉运行特性分析 朱 宇 ， 万 1 ．江西省 电力技师学院，江西 南 昌 3 3 0 0 3 0 ； 2 ． 意 江西超高压分公司，江西 南 昌 3 3 0 0 3 0 关键词 C F B锅炉 ；负荷；煤质 ；热效率 摘要 C F B锅炉的燃烧是个多种因素影响的复杂过程 ， 通 过在 S G - 4 7 5 ／ 1 3 ． 9 一 M5 6 7型 C F B锅炉上分别 以 3种煤种进行不同负荷变工况的锅炉热效率试验 ， 总结得 出负荷 、 煤质是影响循环流化床锅炉热效率 的主要 因 素 ， 同时过量空气系数 、 一次风率、 床压、 床温等运行参数对 C F B锅炉热效率在一定范围内具有可调性 ， 可据此 指导的负荷分配以及 C F B锅炉的燃煤调配 、 燃烧调整 ， 以期获得 良好的经济性 ， 并为其他 C F B锅炉运行提供 借鉴。 中图分类号 T K 2 2 9 ． 6 6 文献标识码 B 0 前 言 近年来 C F B技术作为一种新发展起来的清 洁燃烧技术， 由于其燃料适应性广、 负荷调节范 围宽、 低污染排放等优点 ， 在 国内外得到迅速发 展 和推广 ， 我 国应 用 尤 其 广 泛 ， 并 逐 步 向大 型 化 发展 ， 目前 已有 多 台 3 0 0 MW 等级 C F B锅 炉 陆 续投用 ， 如何进一步提高 C F B锅炉的经济性就成 为 目前节能降耗工作 的重要组成部分。通 过在 S G一 4 7 5 ／ 1 3 ． 9 一 M5 6 7型 C F B锅炉上进行了 2 0个 工况 的试验 ， 并 对 大 量 的 试验 数据 的进 行 整 理 、 数学处理 、 分析 、 总结 ， 最终 得 出该 锅 炉在 不 同燃 煤 煤质下 、 不 同负 荷 的运 行 特 性 ， 指 导其 安 全 经 济运行 ， 并 为其他 C F B锅炉 提供借鉴 。 1 系统概 况 试 验 锅 炉 为 超 高 压 自然 循 环 ， 一 次 中 间 再 热 ， 绝 热式旋 风分离 器 、 循 环 流化 床 燃煤 锅 炉 ， 另 外 ， 配备有 2台一 次 风 机 、 2台二 次 风 机 、 2台 引 风机 ， 4台给煤 机 ， 2台滚筒 式冷渣 器 。 2 数据的处理及分析 2 ． 1试 验数 据 试验 数据 的记 录 、 计 算 按 中华人 民共 和 国 国 家标准 GB 1 0 1 8 4 8 8 电站 锅 炉性 能试 验 规程 、 中华人民共和国电力行业标准 DL ／ T 9 6 4 ～2 O 0 5 循环流化床锅炉性 能试验规程 提供的计算 方 法及修正方法进行。由于整个试验全过程时间 较长， 因此进风温度的变化较 大， 进风温度与保 证 温度 的偏 差 ， 主 要影 响排 娴 热损 失 和灰 渣 物理 显热损失 ， 为保证各工况下锅炉热效率具有相对 的可比性 ， 进行如下换算 以保证 的进 风温度替 代试验基准温度 ， 并对排烟温度进行换算， 计算 公式 如下式 0 pb y -- 1 表 1 试 验数据 表 收 稿 日期 2 0 0 81 0 2 8 作者简介 朱宇 1 9 7 6 一 ， 男， 江西南 昌人 ， 工学学士， 毕业于南昌航空学院 ， 目前 主要从事热能动力教学以及试验研究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 朱宇 ， 等 S G - 4 7 5 ／ 1 3 ． 9 一 M5 6 7型 C F B锅炉运行特性分析 4 5 2 ． 2 锅炉在额定负荷下不同煤质情况下 的热效 率 表 2 额 定负荷 不 同煤 质热效 率 表 2数 据显示 额定负荷下， 煤质接近设计 值或优 于设 计值情况 ， 锅炉热 效率能 达到设计 值 ， 机组 经济性 能 良好 ， 煤 质 较 差 的时 候 ， 锅 炉热 效率略低于设计值。 2 ． 3锅 炉负荷 与煤质 变化对 效率的 影响 根 据试 验 结 果 绘 制 出不 同负 荷 下锅 炉 热 效 率 与低位 发热量 关 系 曲线 图如 图 1所 示 ， 由此 曲 线图可以清楚地看出 各负荷下锅炉热效率随燃 煤 低位发 热量的 下降 而下 降 ， 负 荷越 低 锅 炉热 效 率的下降速率也就越大， 在额定负荷下燃煤低位 发 热量为 1 6 ． 5 MJ ／ k g时锅炉 热效 率基 本 能达 到 设计值 ， 1 2 0 Mw 负荷下燃煤低位 发热量为 1 8 MJ ／ k g时锅炉热效率基本能达到设计值 ， 较低负 荷下锅炉热效率已难 以达到设计值 ， 燃煤低位发 热 量 在 2 0 MJ ／ k g 以 上 锅 炉 热 效 率 仅 能 达 到 9 1 ， 低 于设计值 0 ． 4 3 ， 1 7 MJ ／ k g以上 锅炉 热 效率 才仅能达 到 9 0 ， 低 于设计值 1 ． 4 3 。锅 炉 负荷 1 2 0 Mw 及以上时可控制煤质在 1 6 MJ ／ k g 左右 ， 1 2 0 Mw 以下 需保 证 煤 质 在 2 0 MJ ／ k g以 上 ， 才 能保 证 锅 炉 具有 良好 的经 济性 ， 锅 炉 热效 率保持在 9 l ％以上。 9 3． oo 9 2． 0 0 设 9 计 1 ．0 值 0 蕻9 0 ．0 0 臻8 9 m 蒋 蕞 醛 一 ， ，／ l 5 0 M W／ ， ／ - _ 一 一 ’ ， 。 1 2 O MW 1 0 0 MW 厂／ -l S O M W 1 2 OMW ▲ 1 ∞ M W ● 8 OMW 8 OM ， l 6 l 8 2 O 2 2 2 4 低位发热量／ M J k g 一 图 l 锅炉热效率与低位发热量关系 曲线图 2 1 I | J ／ k g ． 一 ， I ／ 1 8 MJ ； 卜 ／。 一 ／ 。 ／ ／ ’ l M ／k g ， ， ， 0I J ， il g一 1 4 d J 1 4MJ ． ／ k g I l 图 2 锅炉热效率与负荷关系 曲线图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 6 锅 炉 技术 第 4 l卷 根据试验燃煤实际煤质化验结果归类汇总 ， 将煤种按发热量高低大致区分 为 2 1 MJ ／ k g 、 1 8 MJ ／ k g 、 1 4 MJ ／ k g 3种 ， 并 绘 制 出不 同煤质 下 锅 炉热效率 与负 荷关 系 曲线 见 图 2 ， 由此 曲线 图可 以清楚地 看 出 各 煤 种下 锅炉 热效 率 随 负荷 的下 降而下降， 在煤质远超设计值 ， 燃 煤低位发热量 达到 2 1 MJ ／ k g时， 即使在低负荷情况下， 锅炉热 效率能保证较高水平 ， 接近设计值 ； 在燃用接近 设 计煤种 ， 燃煤低 位发热 量为 1 8 MJ ／ k g时 ， 锅 炉 负荷达到 1 2 0 Mw 以上能保证锅炉热效率达到 设计 值 ； 在燃 用燃煤低 位 发热量 为 1 4 MJ ／ k g时 ， 锅炉热效率 已无法达到设计值 ， 在负荷低 于 1 2 0 Mw 以下锅炉 热效 率下降较快， 机组经济性 能 较差 。 2 ． 4试 验数据 的数学处 理 本次试验共进行 2 O个工况下 的锅炉热效率 测试 ， 通过对试验数据的分析对照以及对 C F B锅 炉燃烧机理的理解， 选取对锅炉热效率影响较大 同时可以进行人为调整的七大因素， 进行 回归处 理， 这七大因素分别为 X 燃煤挥发分 、 X 燃煤 低位发热量、 锅炉蒸发量 即负荷 、 X 排烟过 量空气系数 排除空预器漏风 、 X 一次风率、 x 床 温 、 X 床压 。 回归拟 和公式 如下 y 2 67 ． 1 9 7 5 1 2 ． 71 07 6 Xl 一 0 ． 0 2 0 57 06 6 X3 6 ． 1 7 9 4 9 8 X5 1 ． 1 2 1 2 7 4 X6 7 ． 2 0 6 4 2 8 X7 2 ． 4 4 0 0 9 8 xX； 一 0 ． 0 3 6 3 9 6 9 3 X； 0 ． 0 0 0 6 3 7 6 9 6 2 X； 0 ． 0 4 5 5 0 8 5 4 X { 一0 ． 2 4 0 5 6 8 3 Xl X5 0 ． 0 81 2 7 5 1 2Xe 一 0 ． 3 5 9 5 4 1 5 XaX7 并根据公式将排 烟过 量空气 系数 、 一次风 率 、 床压 、 床温 对锅 炉热 效 率 的影 响绘 制 趋势 图如 图 3 ， 图 3中锅炉热效 率是 以其 他条件取 试验 中平 均 值并将其视为定值不做改变计算所得值， 仅用作反 映锅炉热效率在各参数改变情况下 的趋势 一 ＼ ＼ ＼ ＼ 1 ． 1 1 ．2 1 3 1 4 1 ． 5 1 ．6 排烟过量空气系数 图 3 排烟过量空气 系数与锅炉热效率关系 曲线 边界 条件不变情况下 l 0 一 ， 2 4 ．5 M J ／ k 2 0 ／ ／ ／ 1 8 ／ ／ f f l、 l／／ ／ ＼． ． ／ ＼ g n e t ．a r 1 3 ． 5 M J ＼ 5 O 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 一 次风率， ％ 图 4 一次风率与锅炉热效率关系 曲线 边 界条件不变情况下 1 如图 3所示 ， 在其余条件不变的情况下 ， 排烟过量空气 系数越大， 锅炉热效率也就越低 这是由于排烟过量空气系数过大 ， 锅炉总烟气量 将有所增加 ， 排烟温度亦随之增大 ， 直接导致排 烟热损失 的增大。但一定的过量空气系数是保 证 炉 内颗粒 充分燃 烧 完全 的 必要 条件 ， 因此在 运 行中必须综合考虑两者之间的关系， 力争寻找 出 适合该锅炉的最佳过量空气系数。 2 循环流化床锅炉中， 一次风作 为炉内燃 煤颗粒流化动力 ， 必须保证颗粒充分流化 ， 同时 提供密相区内燃煤颗粒燃烧所需氧气 ， 二次风的 主要作 用则是 补充 炉膛 稀相 区燃烧 所 需 的氧气 ， 控制 风量满 足炉 内燃烧 所需 总风量 ， 一 般将 炉膛 出口含氧量控制在 3 ～5 左右 。基于此， 燃煤 煤质较好 ， 挥 发 份 较 高 的情 况 下 ， 炉 膛 密 相 区燃 烧加强 ， 燃煤颗粒容易燃烧 完全， 锅炉能够获得 较高的热经济性， 此时控制较 高的一次风率 ， 则 可 以推迟 密相 区物料 着火 时 间 ， 平 抑 密 相 区床层 温度 ， 防止密相区结焦现象 ； 而燃煤煤质较差 ， 挥 发份 较低 的情 况 ， 若 一 次 风 率 过 高 ， 则 炉 膛 密 相 区颗粒燃烧份额必定减少 ， 同时炉膛 内循环颗粒 份额减 少 ， 外 循环 颗 粒 份 额 增 加 ， 一 定 风 速 下 分 离器效 率基 本 不 变 ， 经 由分 离 器 溢 出份 额增 加 ， 这部分 颗粒 的飞灰 可燃 物 含量 增加 ， 加 大 了燃 煤 颗粒的未完全燃烧损失， 锅炉热效率下降， 因此 需要控制较低的一次风率， 增加炉内物料的内循 环， 以期燃煤颗粒在炉内停留时间充 分， 燃烧完 全 ， 提高锅炉热效率。如 图 4所示 ， 在其余条件 不变的情况下， 不同燃煤发热量下应控制不同一 次风率， 燃煤发热量 1 6 MJ ／ k g以下， 应控制一次 风率 在 6 O ～6 2 ； 燃煤 发 热量 1 6 ～ 1 8 MJ ／ k g ， 应控制 一 次 风 率 在 6 2 ～ 6 6 ； 燃 煤 发 热 量 1 8 MJ ／ k g 以上 ， 控 制一次风 率在 6 5 ～7 O 。 ％ 粥黯 堡斟辏蕞器器 5 0 5 0 5 O 5 如如曲 旃 壤 曝 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 朱字， 等 S 4 7 5 ／ 1 3 ． 9 一M5 6 7 型 C F B锅炉运行特性分析 4 7 93 ． 5 93． O 9 2 ． 5 9 2 ．O 91 ． 5 91 ． O 9 0 5 9 0． 0 8 9 ．5 2 Qn e t ． x 2 4 5MJ ， k g 。 、 ＼ 2【 J a - 一 ‘ 一 ’ ／／ ／／ 1 6 ／ ／ ／ ／ Q n a r 1 3 ． 5 M J g l 1 l 3 1 4 床压／ k P a 图 5 床压与锅炉热效率关系 曲线 边界条件不变情况 下 厂 ／ ／ ／ ／ 、●／ 8 4 0 8 6 0 8 8 0 9 0 0 9 2 0 9 4 0 9 6 0 床温／ ℃ 图 6 床温 与锅炉热效率关系曲线 边界条件不变情况下 3 如图 5所示 在其余 条件 不变 的情 况下 ， 锅炉热 效率 与 床 压 的关 系按 燃煤 低 位 发 热 量 明 显分成 2个 阶段 ， 燃煤 发热 量 2 0 MJ ／ k g以上 时 ， 锅炉热效率与床压成反 比， 床压越高 ， 锅炉热效 率越低 ， 此 时应 尽 量 控 制 低 床 压 运 行 ； 燃 煤 发 热 量 2 0 MJ ／ k g以下时， 锅炉热效率与床压成正 比， 床压越高， 锅炉热效率越高， 此时应根据排渣条 件尽量控制高床压运行 。 4 如图 6所示 在其余条件不变的情况下 ， 床温越高， 锅炉热效率越 高， 在 能保证避免炉 内 以及回料阀高温结焦 以及受热面超 温的前提下 尽量提高床温 ， 以获得更高锅炉热效率。煤质相 同情况下床 温一般与 负荷 高低成 正 比， 负荷越 高， 床温越 高， 负荷越低 ， 床温越低， 相 同负荷下 可利用一次风率来对床温进行微调 ， 应如前文所 述 ， 结合负荷、 煤质情况进行燃烧调整 。 3 结 论 1 试验表明 额定负荷下 ， 煤质接近设计值 或优于设计值情况 ， C F B锅炉热效率能达到设计 值 ， 具 有 良好 的经 济性能 。 2 通 过 在 3种 煤 种 状 况 下 的锅 炉 负荷 特 性 ， 得 到 了 锅 炉 热 效 率 与 负 荷 和 煤 质 情 况 的关 系， 负荷和煤质情况是 C F B锅炉热效率变化的主 要影 响因素 。 3 在大量试验数据处理分析的基础上， 了解 到 C F B锅炉性能与排烟过 量空气 系数 、 一次风率 、 床温及床压等运行可调参数之间的关 系 ， 说 明 C F B 锅炉的运行是个多变量影响过程， 需要结合负荷、 煤质情况综合平衡考虑， 才能达到其最佳性能。 4 得 出 的 C F B锅 炉 运 行特 性 不 仅 为 试 验 机组安全 、 经济运行提供指导， 也可为其它类型 C F B锅炉机组提供参考。 参 考文献 [ 1 ]GB 1 0 1 8 4 --8 8 ， 电站锅炉性能试验规程 E s 3 ． [ 2 ]DL ／ T 9 6 4 2 0 0 5 ， 循环流化床锅炉性能试验规程[ s ] ． [ 3 ]岑可法 ， 倪明江， 骆 仲泱 ， 等． 循 环流化床锅 炉理论设计 与运 行[ M] ． 北京 中国电力出版社， 1 9 9 8 ． S G - 4 7 5 ／ 1 3 ． 9 一 M5 6 7 - t y p e CF B B o i l e r An a l y s i s o f Op e r a t i n g C h a r a c t e r i s t i c s ZH U Yu ， W AN Yi 1 ．J i a n g x i El e c t r i c P o we r Te c h n i c i a n Co l l e g e ，Na n c h a n g 3 3 0 0 3 0，Ch i n a ； 2 ．J i a n g x i El e c t r i c P o we r C o ．Ex t r a Hi g h Vo l t a g e B r a n c h，Na n c h a n g 3 3 0 0 3 0，Ch i n a K e y wor d s CFB bo i l e r； 1 o a d； c o a 1 ；t he r m a l e f f i c i e nc y Ab s t r a ctCFB b oi l e r bu r ni n g i s a c o mpl e x p r oc e s s whi c h i nf l u e nc e d by v a r i e t y of f a c t o r s ，i t c a r r i e d on t he b o i l e r t h e r ma l e f f i c i e n c y t e s t i n t h r e e c o a l s a nd c h a ng e d c o n di t i o ns o f d i f f e r e nt 1 o a d s b y S G一 4 7 5 ／ 1 3 ． 9 - M5 6 7 CF B b o i l e r s ，a n d c o n c l u d e d t h a t l o a d a n d c o a l wa s t h e ma i n f a e t o r s whi c h i nf l u e n c e t he r ma l e f f i c i e nc y of c i r c ul a t i ng f l u i di z e d b e d b o i l e r ，whi l e e x c e s s a i r c o e f f i c i e n t ，t h e p r i ma r s a i r r a t e ，b e d p r e s s u r e ，b e d t e mp e r a t u r e a n d o t h e r o p e r a t i n g p a r a me t e r s wa s a d j u s t a b l e wi t h i n a c e r t a i n r a n g e f o r t h e CF B b o i l e r t h e r ma l e f f i c i e n c y，t h e n b e a b l e t o g u i d e p l a n t l o a d d i s t r i b u t i o n ， a n d c o a l d e p l o y me n t ， c o mb u s t i o n a d j u s t me n t o f C F B b o i l e r ， i n o r de r t o o bt a i n a go o d e c on o my，a nd t o p r o v i d e a r e f e r e n c e t o o t h e r CFB b o i l e r o pe r a t i on ． 舛 昭 盯跖 料较蕞 骚 、 斟 豢器窭 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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