0、前言
    如何優(yōu)化CFB鍋爐配風(fēng)系統(tǒng)，降低風(fēng)機(jī)能耗，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，是目前CFB鍋爐運(yùn)行中需要解決的問題之一。CFB鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)計對降低鍋爐自身能耗，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有著重要意義。
    通過分析某廠410 t／h循環(huán)流化床鍋爐冷渣器流化風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，提出了2個冷渣器流化風(fēng)由鍋爐冷一次風(fēng)提供、同時停用冷渣器高壓流化風(fēng)機(jī)的節(jié)能優(yōu)化改造方案。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、機(jī)組現(xiàn)狀
    某電廠135 MW循環(huán)流化床鍋爐所配備的冷渣器的形式為3倉室風(fēng)水聯(lián)合混冷冷渣器，冷渣器每個冷卻室均獨(dú)立配風(fēng)，各冷卻室采用半分隔墻隔離，各室間的物料通過隔墻下部的連通孔流動。冷渣器的進(jìn)渣采用錐形閥控制，排渣由排渣閥控制。其流化風(fēng)來自獨(dú)立配置的冷渣器流化風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)為羅茨風(fēng)機(jī)，其設(shè)計風(fēng)流量為8.9 n3/s，壓頭42.2 kPa。改造前，冷渣器流化風(fēng)與鍋爐一次風(fēng)系統(tǒng)的流程圖如圖1所示，其中A、B、C、D為4個床下點(diǎn)火風(fēng)道。該鍋爐機(jī)組配置2臺一次風(fēng)機(jī)，設(shè)計流量為39 Nm3/s，風(fēng)壓為15 kPa。
2、冷渣器流化風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造
2.1可行性分析
    機(jī)組負(fù)荷在76.9～135 MW范圍內(nèi)變化時，冷渣器流化風(fēng)機(jī)出口母管壓力在12.1～13.3 kPa之間，流化風(fēng)量為4.9Nm3／s左右，系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)變化記錄如表1所示。單臺一次風(fēng)機(jī)設(shè)計出口流量為39Nm3/s，滿負(fù)荷出力僅為31Nm3/s左右，還有比較大的余量。
    從表1的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析看，如果將冷渣器流化風(fēng)改為由鍋爐冷一次風(fēng)系統(tǒng)提供，機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時，鍋爐爐膛4個流化風(fēng)管的風(fēng)門都維持在全開狀態(tài)，一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓達(dá)到13.5 kPa，可滿足冷渣器的流化風(fēng)壓；低負(fù)荷（如73.5MW）運(yùn)行時，主流化風(fēng)管風(fēng)門全開時，一次風(fēng)機(jī)壓力降為11.5 kPa，此時，一次風(fēng)壓將不能滿足冷渣器的流化風(fēng)壓，但通過關(guān)小爐膛流化風(fēng)管的調(diào)整風(fēng)門開度，可將一次風(fēng)壓調(diào)高到12 kPa以上，則仍能滿足冷渣器流化風(fēng)壓要求。
    總之，將原冷渣器流化風(fēng)機(jī)停止備用，冷渣器流化風(fēng)改用一次風(fēng)提供，在各種運(yùn)行工況下，通過一次風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板調(diào)節(jié)，滿足一次風(fēng)量和風(fēng)壓隨負(fù)荷變化要求。因此，冷渣器流化風(fēng)改為由鍋爐冷一次風(fēng)系統(tǒng)提供具有可行性。
2,2改造方案設(shè)計
    為使改造后一次風(fēng)量和風(fēng)壓都能滿足冷渣器運(yùn)行的需要，綜合考慮風(fēng)管空間布置與施工便利，確定了如下的改造方案：即，冷渣器流化風(fēng)從鍋爐燃燒室水冷風(fēng)室下部的點(diǎn)火用冷一次風(fēng)管母管引出，兩側(cè)對稱布置進(jìn)入冷渣器流化風(fēng)母管，之后分別進(jìn)入兩冷渣器流化風(fēng)室。改造后，冷渣器流化風(fēng)與鍋爐一次風(fēng)系統(tǒng)的流程圖如圖2所示，其中A、B、C、D為四個床下點(diǎn)火風(fēng)道。
    冷渣器流化風(fēng)取自床下點(diǎn)火冷一次風(fēng)母管，分別從鍋爐的南、北兩側(cè)引入冷渣器流化風(fēng)母管。經(jīng)過煙風(fēng)阻力計算，2臺冷渣器同時運(yùn)行時，管路阻力損失在455 Pa以下；單臺冷渣器運(yùn)行時，管路阻力損失在145 Pa以下。冷渣器流化風(fēng)改用一次風(fēng)后，能夠滿足冷渣器流化風(fēng)壓的要求。
3、冷渣器冷態(tài)試驗(yàn)
    在鍋爐投運(yùn)前進(jìn)行了冷態(tài)試驗(yàn)，分別做了布風(fēng)板阻力特性試驗(yàn)和最小流化風(fēng)量試驗(yàn)，每個試驗(yàn)都進(jìn)行了單個風(fēng)室開放、任意2個風(fēng)室開放、3個風(fēng)室同時開放的試驗(yàn)。分析發(fā)現(xiàn)彼此影響不是很大，因此以下給出的數(shù)據(jù)為3個風(fēng)室同時開放時的。
3.1空板阻力試驗(yàn)
    確定最小流化風(fēng)量首先要測定空床布風(fēng)板阻力。在不同一次風(fēng)量時，測量布風(fēng)板空床（布風(fēng)板上未裝床料）阻力，圖3為冷態(tài)試驗(yàn)時布風(fēng)板的阻力特性試驗(yàn)曲線。從圖3中可以看出，隨著調(diào)門開度的增大，布風(fēng)板阻力成上升趨勢，因?yàn)檎{(diào)門開度增大使氣流速度增加，導(dǎo)致布風(fēng)板阻力增加。還能看出二、三室阻力特性比較接近，一室阻力比較大。由于試驗(yàn)時受實(shí)際情況限制，風(fēng)量的改變采用調(diào)門開度（只有4個刻度）來控制，當(dāng)調(diào)門達(dá)到一定的開度（80%左右）時風(fēng)量趨于穩(wěn)定，從圖3中可以看出最后一段的阻力曲線趨于水平。
3.2最小流化風(fēng)量的確定
    循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火底料（床層）的狀態(tài)隨著穿過布風(fēng)板的一次風(fēng)量增加，從固定床狀態(tài)過渡到流態(tài)化狀態(tài)。在固定床通過的風(fēng)量很小時，床層壓降與風(fēng)量呈正比增加，并且當(dāng)風(fēng)量達(dá)到一定的值時，床層壓降達(dá)到最大值，如果再繼續(xù)增加風(fēng)量，床層會突然“解鎖”，進(jìn)一步增加風(fēng)量，床層的壓降仍維持不變，即床層的壓降維持恒定，利用床層的這一特性，確定出從固定床狀態(tài)過渡到流態(tài)化狀態(tài)的這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對應(yīng)的風(fēng)量即最小流化風(fēng)量，而床層的壓降等于風(fēng)室壓力減去布風(fēng)板的阻力。最小流化風(fēng)量試驗(yàn)曲線如圖4所示。從圖中可以看出調(diào)門開度在50%時壓差（總阻力與布風(fēng)板阻力的差值）已經(jīng)趨于穩(wěn)定，彼此對應(yīng)的風(fēng)量也即最小流化風(fēng)量一室為3200 Nm3／h、二室為2800Nm3／h、三室為2500Nm3／h。通過核算，一次風(fēng)機(jī)開啟時的風(fēng)量裕量足以滿足物料流化時最小流化風(fēng)量的要求。
4、改造后的效益分析
    改造后一次風(fēng)機(jī)電流、流化風(fēng)母管壓力、流量等參數(shù)如表2所示。改造后冷渣器流化風(fēng)母管的風(fēng)量和風(fēng)壓能夠滿足冷渣器正常運(yùn)行時的需要。
    系統(tǒng)改造完成后，當(dāng)機(jī)組在低負(fù)荷下運(yùn)行時，為滿足冷渣器流化風(fēng)的壓力，需要關(guān)小爐膛流化風(fēng)管的調(diào)整風(fēng)門，此時A-次風(fēng)機(jī)的電流從82 A上升到90A，B—次風(fēng)機(jī)的電流從81A上升到93A，電流總共上升了20 A。冷渣器流化風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流為37 A左右，如冷渣器流化風(fēng)機(jī)停運(yùn)，則系統(tǒng)改造后風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流總計可節(jié)省17A。一次風(fēng)機(jī)、冷渣器流化風(fēng)機(jī)電機(jī)電壓均為6kV．每年按4 000 h的運(yùn)行時間計算，可省電635 990 k-Wh。
    當(dāng)機(jī)組在高負(fù)荷下運(yùn)行時，A-次風(fēng)機(jī)的電流從96 A上升到106 A，B-次風(fēng)機(jī)的電流從98A上升到107 A，電流總共上升了19 A。如冷渣器流化風(fēng)機(jī)停運(yùn)，則系統(tǒng)改造后風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流可節(jié)省21A，每年按4 000 h的運(yùn)行時間計算，可省電785 635 k-Wh。
    通過上面的計算分析，改造后風(fēng)機(jī)電耗下降明顯，年節(jié)約廠用電60萬度以上，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益二。
    由于改造后冷渣器流化風(fēng)來自一次風(fēng)系統(tǒng)，在鍋爐排渣時，冷渣器倉室壓力瞬時增大，導(dǎo)致其流化風(fēng)室壓力也增大，從而使流化風(fēng)母管壓力增大，使得進(jìn)入冷渣器的流化風(fēng)流量減少，導(dǎo)致一次風(fēng)系統(tǒng)壓力提高。同時，因一次風(fēng)系統(tǒng)壓力提高，相應(yīng)增加了循環(huán)流化床鍋爐爐膛的流化風(fēng)量，進(jìn)而對床溫度產(chǎn)生擾動。因此在排渣時，應(yīng)及時調(diào)整爐膛燃燒室流化風(fēng)調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度，減小因冷渣器流化風(fēng)壓力波動對鍋爐床溫的擾動。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
5、結(jié)論
    運(yùn)行表明，本文提出的冷渣器流化風(fēng)系統(tǒng)改造方案是可行的，系統(tǒng)改造后節(jié)省了風(fēng)機(jī)的電耗，從而提高了整個機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，對存在類似問題的機(jī)組優(yōu)化改造具有一定的借鑒意義。