北郊熱電廠#5鍋爐采用循環流化床燃燒技術，爐型為YG-240/9.8-M1，自2003年12月投產以來逐漸暴露出帶負荷能力差、引風及機出力不足、尾部受熱面換熱效果差及鍋爐效率低等問題，嚴重影響到設備的安全經濟運行。通過運行現象及檢查主要發現以下問題：
    一、帶負荷能力差，沿爐膛溫度場梯度分布明顯不均
    （一）該爐負荷最大只能帶到210t/h(高加投入給水溫度210℃)，鍋爐效率低，經濟性差
    根據人爐煤的化驗分析，其煤質尚可：揮發份18%一25%低位發熱量5100一5500kcal/kg;。但仔細觀察，發現入爐煤是由細顆粒煤和較大顆粒的矸石、石子混合而成。該爐設計人爐煤粒徑為0-13mm，而實際入爐煤粒徑是≤20mm，大顆粒(≥10mm)的大多數是矸石和石子。過粗的煤粒及矸石會造成顆粒大面積沉積在底部，局部流化不良，爐渣含碳量升高；顆粒過大會使飛出床層的顆粒量減少，不能維持正常返料量，造成物料循環不平衡。若采取大流化風量運行，會造成風機電耗高，受熱面、風帽磨損快、放渣管易堵塞等后果。因此，入爐煤顆粒篩分過大、密相區與稀相區燃燒份額比例失衡是造成鍋爐效率保的重要原因，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
  我們知道，物料平衡是指爐內物料與鍋爐負荷之間的對應平衡關系。熱量平衡是指燃料在燃燒室內沿爐膛高度上、中、下各部位所放出的熱量與受熱面所吸收熱量之間的平衡。達到熱量平衡時，爐內才有—個較均勻的、理想的溫度場。要達到熱量和物料之間的平衡，必須使進入燃燒室內的燃料在上、中、下各部位的燃燒份額具有合理的分配值。否則就必然造成局部溫度過高，或溫度場不均勻，從而使受熱面吸收不到所需的熱量，進而影響鍋爐出力。因此，要從以下兩方面作為出發點考慮問題的解決：
  1．嚴格控制人爐煤粒度在設計范圍內(0~13mm)，以增大表面積，增加可燃物與氧氣接觸的機會，以提高燃盡程度及燃燒效率。同時運行中加強控制一、二次風比例，調節密相區與稀相區燃燒比例，增加稀相區燃燒份額，使爐膛熱力溫度場分布趨于合理，增加稀相區受熱面的吸熱量，提高鍋爐出力。
  2．控制好燃煤顆粒級配、各尺寸顆粒比例（燃料粒比度）。不斷摸索合適的燃煤顆粒級配，合理的調節密相區與稀相區燃燒比例，以提高鍋爐效率。
    （二）循環灰量少，爐膛差壓小，爐膛上部物料濃度低，燃燒份額小
    造成循環灰量少，物料不平衡主要體現在：人爐煤粒度、粒比度失衡造成爐膛上部物料濃度小，沿爐膛溫度梯度分布明顯。入爐煤灰分含量較少(25%．30%)，使循環灰量減少；而這些灰分有很多是在矸石中難以破碎磨損形成循環灰，只能隨爐渣排放掉，這進一步使循環灰量降低，造成爐膛上部物料濃度低，灰渣比例失調；旋風分離器分離效率低等因素。應加強燃料預制備工作，嚴格控制入爐煤粒度、粒比度在設計范圍內；所燃燒煤種灰分不能過低；同時對旋風分離器進行技術改造，提高分離效率。加強對一、二次風量的控制及配比，確保爐膛上部稀相區的燃燒份額。
   (三)#5爐輸渣系統投入率低
   因排渣顆粒大，造成氣力輸渣系統運行可靠度降低，大部分時間直接排紅渣。造成熱量損失，灰渣物理熱損失q6增大，經計算冷渣器投入比放紅渣可使q6降低約0.89%；二是定期放渣造成床壓變化大不利于燃燒調整，同時爐渣含碳增加，鍋爐效率下降；三是放出的紅渣溫度很高，所含可燃物質在大氣中繼續燃燒，即污染環境，又造成安全隱患。通過改造輸渣系統，保證冷渣器投入率，降低灰渣物理熱損失q6，提高鍋爐效率，采用簡易皮帶輸渣系統。
    二、吸風機出力不足，鍋爐負荷帶到170t/h時引風機擋板開度就達100%，再增加負荷就很難維持爐膛負壓，此時引風機電流為57.6/58.0A，未達到額定電流77A
  （一）尾部煙道阻力大，受熱面換熱效果差，排煙溫度高
  該爐吹灰裝置采用激波吹灰器，但因未完善，無法投運，長時間運行造成尾部受熱面積灰嚴重。導致傳熱惡化，排煙溫度升高。同時，積灰使煙氣流通截面積減小，煙氣流速增大，流動阻力增加，引風機負荷增加。排煙溫度的升高又使煙氣的比容增加，煙氣體積增大，在引風機出力不變（體積流量不變）的情況下，引風機排出煙氣的質量流量降低。而引風機所需功率與介質的密度成正比，這就造成了引風機入口擋板全開而電流卻低于額定電流的現象。
  （二）風機選型較小，經計算引風機本身性能按設計煙氣量計算，沒有計算裕量，未能達到指標
我們實地測量了#5爐引風機出口水平煙道和朽爐與老廠低一次風量增加二次風量以提高二次風使用率，但效果不理想。
    運行中，在確保控制好一次風量保持物料良好流化的前提下，根據床溫、料層差壓、氧量等合理配比一二次風。這樣，一是可以提高二次風空預器的換熱效果，降低排煙溫度：二是可以增加二次風的穿透力，有利于燃煤顆粒的完全燃燒，同時可以調整爐膛密、稀相區的燃燒份額，使爐膛熱力溫度場分布趨于合理，提高鍋爐效率
    （三）吹灰裝置不完善
    關于吹灰問題，在分析引風機出力不足時已作說明，其也是影響排煙溫度升高的—個重要原因。
    四、主要解決措施
    1．更換膜式省煤器。實踐證明該爐膜式省煤器存在易積灰、難檢修等問題，且已打堵30多排，換熱能力明顯下降，應考慮更換。主要目的是增加省煤器受熱面積，加強換熱效率；同時降低煙氣流動阻力，改善引風機工作狀況。
  2．改造引風機出口水平鋼結構煙道與與原煙道對接口，擴大流通面積，降低流通阻力，解決引風機出力不足的問題。
  3．完善并投入尾部受熱面乙炔吹灰裝置，保證尾部受熱面的清潔，提高受熱面的換熱效果，降低排煙溫度。
  4．檢查更換腐蝕嚴重的臥式空預器管，消除空予器漏風，降低風機電耗，改善引風機工況，提高鍋爐出力。
  5．檢查旋風分離器，提高旋風分離器分離效率，保證足夠的循環灰量，使爐膛上部物料濃度充足，燃燒份額正常，確保物料平衡及熱平衡。
  6．改造輸渣系統，保證冷渣器投入率，降低灰渣物理熱損失q6，提高鍋爐效率。
五、結論
   通過對該爐全面的診斷分析，并投資近千萬元對其進行了綜合技術改造，包括更換省煤器、改造引風機及煙道、改造輸渣系統等，進一步提高了鍋爐的運行安全經濟性，熱效率達到設計值，提高了近10%，年可節約標煤1.29萬噸，減排S02216噸，減少co#F放3.48萬噸。其社會效益、環保效益、經濟效益顯著，同時對類似流化床鍋爐的研究有著極其重要的借鑒和指導意義。煙道對接口的截面尺寸，經計算煙氣通道全壓降為4622,34Pa，引風機計算壓頭和折算壓頭分別為5546.81Pa和4662.OIPa．經實測計算引風機應提供全壓為6630Pa，遠大于引風機設計全壓5317Pa，這說明在設計煙氣量下，引風機壓頭可以滿足；而在實際運行中因煤種變化、漏風嚴重等造成煙氣量偏大到大于理論值，就會出現風機壓頭不足的情況。因此，對原風機進行技術改造采取增大葉輪直徑辦法以提高引風機出力。
    （三）引風機出口煙遒有瓶頸，制約風機出力
    #5爐引風機出口水平煙道與原老煙道對接口的截面尺寸實測分別為2500/350ffinm和1260/2650mm，在設計煙氣量下計算流速分別為12.73m/s和3336m/s，其對接處是煙氣系統的瓶頸，煙速明顯過快。因為煙氣的流動阻力與流速的二次方成正比，煙氣流速的增加造成煙氣沿程流動阻力增大。根據風機特性曲線，引風機出口管道阻力增加必然導致煙氣量減少，使風機消耗的功率下降，電機電流減小。這與前面分析排煙溫度上升導致引風機電流降低兩相疊加，就很容易解釋引風機出口正壓高，風機出力不足，電流遠低于額定值的現象了。
  該爐與老煙道銜接處存在明顯的通流“瓶頸”段，技改重點是要消除該缺陷，須將原來的混凝土煙道拆掉，換成鋼制煙道。根據計算結果結合現場情況，確定煙道斷面尺寸為3420 x4670mm2(寬x高)。并在原有的3個膨脹節的基礎上增加2個膨脹節共計5個膨脹節。考慮到煙道的積灰清除問題在整個煙道長度上增加2一3AI清灰孔及1個人孔門，以便在停爐時能進入清灰。
    三、尾部受熱面換熱效果差，排煙溫度高，排煙熱損失大
   鍋爐排煙溫度設計值為139℃，實際運行測量值為165℃/165℃。按排煙溫度每升高15aC鍋爐效率降低1%計算，僅此一項就會使鍋爐效率降低1.73%。其主要原因如下：
  （一）省煤器換熱效果差
  #5爐省煤器采用膜式結構，共計255根，運行易積灰，因管壁間隙小難以清除；目前因泄漏已打堵30余根。經測試表明現省煤器吸熱量僅為設計值的3/4，換熱效果明顯下降，造成排煙溫度上升，排煙熱損失增加，鍋爐效率下降。可通過選型更換省煤器，提高省煤器的換熱效率，降低煙氣阻力和排煙溫度，以提高鍋爐效率。
  （二）二次風空預器吸熱量小
  實驗測試證明二次風空預器前后煙氣溫降明顯小于設計值，其吸熱量僅為設計值的1/6。這是因為運行時二次風量低造成的。前邊分析了因為人爐煤粒度大等原因造成運行時一次風量較大，所以二次風量加入率明顯較少，一二次風比遠低于設計值5:5或6:4，運行中我們也做了大量的調整試驗。


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