高、低差速流化床锅炉在生物质电厂的运行难点及对策

吴昇

（光大生物能源（盱眙）有限公司，江苏盱眙211700）

　　摘要：文章从高、低差速循环流化床锅炉的技术特点、生物质燃料入厂特性、生物质燃料入炉掺配、运行人员燃烧调整方式等方面综合分析、归纳总结，为生物质电厂锅炉的安全经济性运行，提供思路对策与技术参考。

　　1生物质发电行业的背景

　　生物质发电，是利用生物质所具有的生物质能进行发电，是继石油、煤炭、天然气之后的第四大能源，属于可再生能源的一种。生物质燃料的主要来源包括小麦、玉米、水稻、大豆等秸秆，也有小麦壳、花生壳等农作物外壳，果木树枝、杨树皮等农林废弃物，具有高效、环保、节能、惠农、二氧化碳减排等优点。

　　生物质发电行业是新时代国家生态文明建设中的重要组成部分，符合国家产业政策，绿色发展已成为国家十三五规划的核心理念，生物质发电行业将迎来一个持续蓬勃发展的机遇期。生物质发电产业主要集中在农林资源丰富的华北、东北、华中和华东地区，产业技术发展由传统的直燃发电转向多元化热电联产模式，在原有供电的基础上，提供工业用汽、居民小区供暖、工业热水，生物质能的利用效率和经济性正逐步改善。

　　2高、低差速循环流化床锅炉简介

　　盱眙电厂锅炉选型为江联重工集团设计、制造的JS-55/9.8-SW型高温高压锅炉。该型号采用高、低速床燃烧方式，高速风机提供物料一次燃烧的流化主风量，低速风机提供物料燃烧二次循环的辅风量，燃料由东、西两个落料口进入主床，燃料粒径在流化主风量的作用下进行燃烧分离，大颗粒的在底部流化，小颗粒的吹至上方，物料的燃烧工况呈喷泉状沉降于前后两侧副床，副床的埋管在低速风机辅风量的作用下再次吹起，形成流化速度差，实现物料内循环，物料在炉膛内部进过充分的混合加剧燃烧，区别于传统带有外置旋风分离器的循环流化床锅炉，如图1所示。

　　3生物质燃料对燃烧工况的影响

　　3.1入炉燃料稳定性的影响

　　生物质流化床锅炉投料区域相对集中，JS-55/9.8-SW型高温高压锅炉采用东、西两侧给料，燃烧工况很大程度上依赖于燃料的持续进给。尺寸长度大于15cm的树棍、木块会堵塞锅炉落料口，造成皮带头积料，堵塞溢出防火盖，触发给料电机皮带电流保护上限值，热工保护联锁动作电机跳闸；秸秆受潮易抱团造成螺旋给料机堵塞，挤压燃料，情况严重造成螺旋叶片脱焊；因吊机作业人员上料不均匀，运行人员监督不及时，短时间骤增料量带来料位满仓；料仓内部燃料因架空产生蓬料现象，造成锅炉断料；这一系列情况造成锅炉氧含量波动大，负荷变化大，燃烧工况不稳定，设备出故障，不利于机组安全稳定生产。

　　3.2入炉燃料的水分影响

　　生物质锅炉燃料的热量数值不同，燃烧的特征与也不同。而生物质锅炉在入炉之前，用的燃料大多数都以混合燃料为主。生物质燃料中的水分含量增加，发热量降低；延长入炉燃料着火热，使着火推迟，水分过多，降低炉内温度，使着火困难，燃烧不完全不充分，机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失增加；生物质燃料中的水分吸收炉内热量，变成水蒸汽，并随同烟气排出烟筒，影响排烟温度，降低排烟热效率，增加引风机电耗。

　　此外，生物质锅炉入炉燃料水分过多，加剧对皮带螺旋给料机的叶片缠绕、造成下料口堵塞、抱团，给料不通畅，影响燃料入炉燃烧的稳定性与持续性，电厂生产运行的经济性。

　　3.3入炉燃料的灰分影响

　　入炉燃料中的灰分过多，燃烧中灰粒随烟气冲刷受热面，烟气流速过高，磨损锅炉受热面埋管，过热器，水冷壁。流速过低，极容易在锅炉受热面形成积灰，降低传热效果，造成锅炉排烟温度升高；入炉燃料灰分过高，造成锅炉结焦，影响锅炉燃烧工况，情况严重，锅炉结焦造成停炉事故。此外，入炉燃料灰分大，会加剧尾部烟道疏灰仓泵的阀杆磨损，气力输灰管道堵塞，焊缝脱落，灰仓储存不及时托运造成灰库胀库，见表1。

　　4主要处理措施

　　4.1严格控制入厂燃料质量

　　生物质锅炉运行工况，很大程度上取决于生物质燃料质量。燃料质检部门做好进厂燃料的质量监督检验工作，质检的内容包括：燃料的含水率、含杂率、含灰率、颗粒度。质检员在一人监督、一人取样过程中，做到真实、客观反映该车燃料情况。燃料取样应具有代表性，应采取多点、多时、全程跟踪的取样方法，杜绝不符合质量要求的燃料入厂。生物质燃料中的杂质有：水泥墩、蛇皮袋、砖头块、轮胎皮、石膏板、塑料废弃物，含泥土较多的，霉腐的秸秆包、烂草垛，对于恶意掺杂、加水、霉变的燃料，该燃料供应商可列入黑名单。加强监管力度，保证燃料收购质量，形成良性循环，确保电厂的利益不受损害。

　　生物质燃料质量关系到生产运行的日常工作，锅炉设备的运营维护周期。蛇皮麻袋在给料螺旋叶片中不易粉碎、造成燃料缠绕、堵料、电机过电流等问题。砖头、水泥板进入锅炉造成放渣管堵塞、锅炉局部不流化，燃烧工况恶化，大石块不易疏通，影响出渣效果，加剧出渣机链条磨损，增加安全隐患，严重影响日常生产运行。铁铰链、铁器冲刷埋管，影响设备使用周期、威胁锅炉设备。

　　4.2科学制定入炉燃料掺配

　　生产运行部门根据电厂采购的不同季节、不同品种的燃料特性，指定科学合理的存储与消耗计划，包括燃料晾晒，吊机掺配，遵循存新料、烧旧料原则，制订好燃料掺配方案，降低入炉燃料水分和发电单耗，如图2所示。

　　4.3运行燃烧调整方式

　　4.3.1燃烧风量配比

　　合理的风量配比，是掌握好高、低差速循环流化床锅炉燃烧运行工况的首要条件。高速风机提供锅炉燃烧流化的一次风量，占锅炉总风量的45%，一次风具备形成足够托举料层的气垫能力和强烈的流态化燃烧过程，保证料层灼热颗粒与新入炉燃料颗粒的快速传质，在布风板均匀布风的作用下，实现料层的均匀流化，减少出现偏床和节涌、沟流等异常局部流化不均情况。在冷态启炉前，做好流化试验，观察床层由静止状态转变为流化状态时的最小风量，记录下此时的临界流化风量，高速风机电流，频率作为技术标准，日常运行一次风量不得低于此流化风量。低速风机提供锅炉流化燃烧的二次风量与密封风，低速风占总风量的55%，见表2。

　　4.3.2氧含量的控制

　　氧含量受燃料特性、燃烧工况、风量配比、运行人员的操作水平等因素影响。氧含量过低，锅炉飞灰含碳量增大，过量空气系数减小，不利于燃料的完全燃烧，长时间压氧燃烧，烟气二氧化硫的浓度骤增；氧含量过高，造成锅炉热损失，增大引风机电耗，烟气氮氧化物的浓度骤增，造成排放超标的环保事故。合理稳定的氧含量，是衡量锅炉燃烧工况的一把尺子，它能直观地反应锅炉入炉物料与燃烧的实际情况，通常我们把它调节在3%～6%左右为佳，既要保证烟气排放的合理与环保，又要兼顾机组负荷的稳定与效益。

　　4.3.3床压的控制

　　锅炉的风室压力是布风板阻力加料层阻力，在流化风量不变的情况下，风室压力数值增大，说明床层较厚，需要通过锅炉底部放渣来维持调节，维持合适的风室压力，要考虑到满足燃烧的最低流化风量、锅炉的蓄热、锅炉燃烧床温，锅炉底部放渣要求均匀，放渣量的多少，由主风室压力来决定，在锅炉运行中，主风室压力超过规定值，应增大排渣量，每次排渣时，要均匀少排，遵循少量多次原则，每次排渣时，风室压力的下降不得超过300～500Pa，锅炉各个放渣口都要进行放渣，均匀放渣，避免因局部放渣造成床层一边过厚、一边过薄现象。一般主风室压力控制在9.0～9.5kPa。

　　5结语

　　生物质锅炉运行操作，可以说是电厂最为重要的环节。生物质燃料结构复杂，种类繁多，燃料品种热值偏差较大，受季节性、地域性影响较为明显。初学者往往理不清思绪，掌握不得要领，这就要求运行人员理解基本原理，熟记运行规程，掌握燃烧工况，及时正确做出燃烧调整，做到安全经济运行。

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