摘要：随着我国对节能环保政策的实施，循环流化床锅炉这一种洁净煤然烧技术，也受到了企业越来越广泛的关注。由于当前大型的循环流化床锅炉存在着连续运行周期极短，机组经济效率不高等问题，对锅炉效率及使用的电率进行能耗指标的优化调整，是各个单位在不断探索和研究的方向。该文就循环流化床锅炉节能改造的方法及实施方案进行探究，介绍了锅炉节能专家系统原理及实施方案，来推动其可靠性、高稳定性、可利用性及最优的环保特性，从而达到节能降耗的最终目的。
关键词：循环流化床；节能环保
1锅炉概况
1.1主要设计参数
额定蒸发量 160 t/h
额定蒸汽压力（表压） 5.29 MPa
额定蒸汽温度 485℃
给水温度 104℃
锅炉排烟温度 135℃
正常排污率 ≤1%
空气预热器进风温度 20℃
一次热风温度 135℃
二次热风温度 135℃
空气预热器出口过量空气系数1.35
设计热效率 89.76%
脱硫效率（炉内，（Ca/S摩尔比2 ~2.5）≥95%
一二次风量比 5：5
锅炉飞灰底渣比 5：5
燃料消耗量 23.64 t/h
1.2脱硫剂
脱硫剂为石灰石，成分见表1.
锅炉燃烧系统主要由炉膛、绝热旋风分离器、自平衡回料阀和尾部对流烟道组成。炉膛采用全膜式水冷壁，锅炉中部是绝热旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级三组对流过热器，过热器下方布置两组光管省煤器，省煤器下部布置一二次风各三组空气预热器，同时在炉膛上部沿炉膛高度在炉膛前侧设置有屏式蒸发受热面，使锅炉负荷大范围变动时蒸汽参数保持稳定，改善炉膛温度场的均匀性，提高锅炉的低负荷运行能力。
锅炉的给水经过水平布置的两组光管省煤器加热后由导水管进入锅筒。合格的饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引至吊挂上集箱、吊挂管束、过热器管系、高温过热器出口集箱，最后引向汽轮机。
2锅炉设计特点及主要构成介绍
2.1锅炉主要构成介绍
2.2.1锅筒、锅筒内部设备及附属部件
（1）锅筒：锅筒内径Ø1 600 mm，厚度为46 mm筒身长约9 400 mm，全长约11 360 mm，两端采用球形封头，材料为Q345 R.
（2）锅筒内部设备：锅筒内采用单段蒸发系统，布置有旋风分离器、清洗孔板和顶部百叶窗等内部设备，它们的作用在于充分分离汽水混合物中的水，并清洗蒸汽中的盐，平衡锅筒蒸汽负荷，以保证蒸汽品质。
（3）附属部件：锅筒上还设计有加药管、紧急放水管、连续排污管等管座。锅筒采用两个U型吊架，将锅筒悬吊在顶板梁上，吊点对称布置在锅筒两端，锅筒可向两端自由膨胀。
2.1.2水冷系统
（1）炉膛水冷壁
根据定态设计理论的原则，考虑到合理的炉膛流化速度，炉膛截面尺寸设计为8 610 mm x 4 530mm，呈长方形结构，炉膛设计流速控制在5 m/s以下，以提高燃料的一次燃尽率。同时在炉膛的中前上部布置有屏式蒸发受热面。沿炉膛水冷壁高度方向上布置刚性梁（含三层止晃导向装置），以增加整个炉膛的刚性和抵抗炉内正压燃烧引起的水冷壁变形。主燃烧室工作温度870-910℃，由于烟气携带大量循环物料，其热容量很大，故整个炉膛温度较均匀，利于燃料和石灰石的混合，兼顾低氮燃烧，降低污染物排放。
锅炉前后水冷壁下部密相区处管子与垂直线成一定夹角收缩，形成上大下小锥体。锥体底部是水冷布风板组成水冷流化床，布风板上布置低阻力、不倒灰钟罩式风帽，保证锅炉的低床压运行，实现节能目的。
炉膛中、上部，炉膛截面尺寸为8 610 mm x4 530 mm。采用让管及敷设耐磨浇筑料的方法防磨。
锅炉炉膛风帽、炉膛截面、炉膛让管的结构设计考虑了运行时低床压、低流速、低磨损，为锅炉低耗电创造了物质基础。锅炉的低床压配合高穿透力的二次风，达到最低的过量空气系数、合适的炉膛燃烧温度，为锅炉的低氮燃烧创造了条件。气力输送的脱硫剂，加强了燃料和脱硫剂的充分混合，配合冷灰调节炉膛燃烧温度，为锅炉的低硫、低氮、达标排放创造了条件。
（2）固定装置及其他
水冷壁全部重量都通过吊杆装置悬吊在顶板上。水冷屏则通过其出口集箱上吊杆悬吊在顶板上。为了运行和检修的需要，水冷壁上在不同高度设置了人孔、看火孔、温度测点、压力测点，水冷壁顶部设置了检修绳孔。
2.1.3过热器系统及汽温调节
锅炉采用悬挂管吊挂形式，在尾部烟道布置有对流过热器并配一级喷水减温器的过热器系统。其中，高温过热器位于尾部烟道的最上部，双管圈光管水平顺列布置；低温过热器位于高温过热器下部，共有二级，双管圈光管水平顺列布置；在低温过热器与高温过热器之间设置有一级给水喷水减温器进行气温调节。这种布置方式，烟气流动均匀，减少烟气涡流产生额外能量消耗。
2.1.4省煤器
省煤器布置在低温过热器之后，共有两级，单管圈水平错列、逆流布置。采用双侧进水、双侧出水，最大限度地降低水泵的电耗。省煤器通风梁支撑梁结构独立支撑在尾部护板的框架上。
2.1.5空气预热器
在省煤器后布置有三级空气预热器，管束卧式顺列布置，一次风和二次风管箱分别交错并列平行布置。一二次风空气预热器分上、中、下三个管箱，仅最末一级空预器管箱管子采用小50 mm x 2 mm的耐腐蚀的10CrNiCuP（考登管）。空气预热器的支撑通过箱形梁将其重量传递至锅炉尾部钢架上。
2.1.6燃烧系统设备
燃烧系统设备主要有给煤装置、布风装置、排渣装置、二次风装置、床下点火燃烧器等。炉膛前墙布置3个耐压称重式密闭皮带（或链式）给煤机，以满足炉膛微正压燃烧的需要。布风板上均匀布置钟罩式风帽。
经过空预器预热的二次风由炉膛前墙、后墙分两层分别送入炉膛下部空间内以强化燃烧和供氧。
2.1.7石灰石脱硫装置
该锅炉创造性地在二次风管上设置了独立的石灰石接口。为了达到低硫排放标准，石灰石的粒径一般控制在0}2mm，同时控制流化床燃烧温度（一般应控制在870-910℃）。石灰石宜通过仓泵等设备单独由气力输送系统喷进炉膛，燃料及脱硫剂经多次循环，反复进行低温燃烧和脱硫反应，加之炉内湍流运动剧烈，Ca/S摩尔比为2：2.2时，可以使脱硫效率达到96%以上，SO2的排放量经过炉内脱硫即达到100 mg/m3（标态）以下。
2.1.8锅炉脱硝系统
通过燃烧调整降低NOx排放主要有两种措施：一是控制燃烧过程中氧量的供给，从根本上抑制NOx的产生；二是采用合适的炉膛温度，降低热力型NOx的产生。
该锅炉采用低温分级送风的炉内低氮燃烧技术，在确保一次风满足床料流化需要的前提下，合理地将二次风管喷嘴沿炉膛高度方向分两层分别送入炉膛下部空间内。运行中通过调节一二次风的风量及上下级二次风的风量来控制燃烧，可以使燃烧始终在低过量空气下进行，从而大大降低了NOx的生成；同时通过返料装置上设计的冷灰入口，通过炉外冷灰的量控制炉膛温度在870-910℃（这个温度主要兼顾SOx的排放），经过以上措施，在锅炉额定负荷下，氮氧化合物排放一般能够达到100 mg/m3甚至70 mg/ m3以下。
3结束语
该锅炉己经在河南某地投入运行，在锅炉负荷165 t/h工况下，锅炉炉膛温度为885℃，锅炉排烟温度约为132℃，过量空气系数为1.25，尤其是SOx的监测排放量为82 mg/ m3；（标态），NOx的监测排放量为65 mg/m；（标态），达到国家标准要求的100mg/m；（标态）以下，而锅炉系统的自耗电低到了每吨汽9.4度，环保及节能效果明显。
参考文献：
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[3] 单祖荣.循环流化床锅炉节能改造方式探讨[J].科技资讯.2015（10）：87
论文作者:寇炳女
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/19
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