330MW级循环流化床锅炉设计优化的一些问题
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化工企业循环流化床锅炉燃烧运行优化分析循环流化床锅炉是一种高效率、低污染的燃烧设备。
化工企业采用循环流化床锅炉,具有燃料种类宽、燃烧效率高、减少污染物排放等优点。
但是,循环流化床锅炉在运行过程中仍然存在一些需要优化的问题,本文将对这些问题进行分析。
一、循环流化床锅炉中温度分布不均匀循环流化床锅炉中的燃烧室内壁面温度、床层温度以及出口气温均为循环流化床锅炉自身运行过程中的重要参数。
但是,由于炉壁散热不均、进料不均等原因,燃烧室内部的温度分布不均,容易出现高温点和低温点。
针对循环流化床锅炉中温度分布不均的问题,可以通过优化设计进行改善。
例如,增加炉壁的散热面积、合理设计进料口的位置和角度、调整阻力体的位置等手段可以改善温度分布不均的问题。
循环流化床锅炉的床层高度是影响循环流化床锅炉燃烧效率和安全性的一个重要参数。
但是,循环流化床锅炉的床层高度容易受到进料量、气流速度等外界影响而产生波动,从而影响循环流化床锅炉的燃烧效率和安全性。
三、循环流化床锅炉冷却系统不完善循环流化床锅炉的冷却系统是保证循环流化床锅炉运行安全和稳定的重要保障。
但是,循环流化床锅炉的冷却系统在实际运行中存在不完善的问题,例如冷却水温度过高或过低、冷却水流量不足等问题。
针对循环流化床锅炉冷却系统不完善的问题,可以通过加强冷却系统检修维护、合理调整冷却水的温度和流量等手段进行改善。
综上所述,循环流化床锅炉在实际运行中存在一些需要优化的问题,但这些问题可以通过优化设计和系统控制等手段进行改善。
化工企业在实际应用循环流化床锅炉时,应该重视这些问题的存在,并采取相应的措施进行优化改善,保证循环流化床锅炉运行安全、稳定、高效。
浅谈330MW级循环流化床锅炉设计优化的一些问题作者:陈文杰黎吉云来源:《科技创新与应用》2013年第08期摘要:文章针对宁夏国华宁东公司CFB锅炉投产运行后所发生的问题,关于设计方面,进行简要的原因分析和提出应对措施,为新建的CFB锅炉项目设计优化提供参考,尽可能避免这些问题的发生。
关键词:CFB锅炉;设计;优化引言宁夏国华宁东发电有限公司2×330MW机组,于2010年12月投产后,CFB锅炉出现了一些问题。
根据现场情况来看,导致这些问题的根本原因,既有设计上的缺陷,也有施工上的误差。
本文针对宁东公司CFB锅炉设计所发生的问题,进行简要的原因分析,提出一些应对的措施,希望能够给新建的CFB锅炉项目提供一些警示,吸取经验教训,尽可能早地、甚至在基建期就能避免这些问题的发生。
1 CFB锅炉设计问题分析及应对措施1.1 尾部竖井转向室宁东项目在基建期取消了尾部竖井下方的灰斗,在两侧烟道水平段各加了两根Ф159的放灰管,同时还在转向室前部支路各设置了一道挡板,其中增设的挡板目的是启炉时通过减小二次风空预器的烟气流量从而提高一次风温度。
但是事实证明,这种设计效果不理想,第一,忽视了现场清理积灰时的作业环境;第二,给搭设脚手架检查末级空预器管的腐蚀情况带来了很大困难;第三,因为积灰严重,挡板很快就被卡死,起不到设计时的作用。
当前宁东项目的实际情况是:高过、低过、低再积灰非常严重,只能用压缩空气吹扫,工作环境很差,工作量也很大。
从上往下逐层吹,直到吹至转向室后,积灰可达2m,这个地方用一般的薪酬几乎找不到工人去清理。
取消灰斗后,转向室处无法搭设脚手架,导致空预器末级管至今都未检查过腐蚀情况。
如果未取消灰斗,检查空预器末级管前可以清除尾部竖井所有受热面的积灰至灰斗并输送至灰库,或者清理完灰斗后从上往下进行水冲洗。
此后就可以在灰斗上搭设脚手架,检查空预器末级管的腐蚀情况。
1.2 石灰石炉前输送管道宁东项目石灰石系统炉前输送是由母管通过分配器分成四个支路,从炉前穿过下二次风管进入炉膛的。
330MW循环流化床锅炉运行优化循环流化床(CFB)锅炉以其优越的综合环保特性、燃料适应性和良好的运行性能受到广泛欢迎,并得到了迅速发展。最近十多年,CFB机组的大型化取得了突破性的进展。随着法国Gardanne电厂的250MWCFB锅炉,波兰Turow电厂的235M WCFB锅炉以及韩国Tonghan电厂的220MWCFB锅炉的相继投运,CFB锅炉正式成为大型电站锅炉中的重要一员。2003年,东方、上海和哈尔滨三大锅炉厂联合引进了ALSTOM的大型CFB锅炉技术,随后分别完成了多台300MW等级CFB锅炉的设计和制造,成功实现了对引进技术的消化和吸收。引进型300MWCFB锅炉技术以四川白马电站锅炉为代表,采用裤衩腿型炉膛,两侧对称布置4个绝热旋风分离器和4个外置式换热器。外置换热器内分别布置过热器和再热器受热面,通过调节外置换热器的入口灰流量可以方便地调节炉膛内床温和再热汽温。东方锅炉厂针对ALSTOM技术中裤衩腿型炉膛风烟系统自动控制困难,容易发生翻床事故的特点,在300MW等级CFB设计中采用简约型布置,将炉膛改回了单炉膛单布风板结构,彻底避免了运行翻床事故,还将一次风机压头降低了5kPa;通过在炉膛中设置屏式受热面,取消了外置式换热器,从而避免了复杂的运行操作和检修困难,节省了耗钢量,降低了锅炉的制造成本和厂用电耗。另外还采用汽冷分离器取代绝热分离器,较好地解决了分离器超温的问题。随着电力工业节能环保标准的提高,循环流化床机组也逐渐增加炉外脱硫,脱硝等设备,加上一次风机等耗电较多,循环流化床锅炉运行经济性差、污染物排放等问题尤为突出。自2010年建成投产以来,国华宁东电厂在提高运行经济性和环保性方面开展了大量有益的探索。本文根据国华宁东电厂2×330MWCFB锅炉投产近三年来的运行调整经验,分别从床压、床温调整,入炉煤粒径的控制,风量的调整上给出了提高锅炉经济运行优化的方法。1设备概况宁夏国华宁东发电有限责任公司(下称宁东电厂)配套2×330MW亚临界自然循环、一次中间再热、汽冷式旋风分离器、单炉膛、平衡通风、固态排渣的循环流化床锅炉,东方锅炉厂制造,型号为DG1177/17.5-Ⅱ3。锅炉前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置10个给煤口,炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室,进风型式为两侧进风。燃烧空气分为一、二次风,分别由炉底和前、后墙送入,约占总风量35%的一次风作为一次燃烧用风和床内物料的流化介质送入;二次风在前、后墙沿炉高方向上分两层布置,以保证提供给煤粒足够的燃烧用空气并参与燃烧调整。同时,分级布置的二次风在炉内能够营造出局部还原性气氛,从而抑制氮氧化物的生成。在炉前下部布置4个石灰石口(石灰石口布置在前墙下二次风管内),将粉状石灰石注入燃烧室,与燃烧过程中的SO2反应,实现炉内脱硫。2床压、床温的调整2.1床压的调整床压是指布风板上物料密相区的压力,反映了此处(一般距离布风板50~100mm)物料的分布情况。增大床压一方面使炉膛内物料浓度增加,导致颗粒在炉膛互相碰撞的频率增加,煤颗粒在炉内的停留时间延长,提高燃料的燃烬率,降低飞灰含碳量。但另一方面密相区物料浓度的增加,降低了二次风的穿透能力,使得进入中央贫氧区的氧气减少;同时一次风机等需要更高压头克服系统阻力,风机电耗随之上升。因此床压的调整对锅炉的经济运行有重要影响,合理的床压应使床温较为均匀,锅炉具备带额定负荷能力,且风机电耗尽可能低,锅炉效率尽可能高。床压受布风板阻力、一次流化风量、负荷等影响较大。布风板阻力主要是风帽的阻力决定的,而风帽阻力和一次流化风量成正向关联,因此正常运行中布风板阻力对床压的影响主要在于控制一次流化风量。在保证正常流化的情况下,应控制较低的一次流化风量以期获得较小的布风板阻力和床压。低负荷时床压应适当低些有利于在较低的流化风量时物料即能充分流化;高负荷时床压应适当高些有利于防止床温偏差大,避免局部流化不良造成结焦,实现正常的灰循环和带负荷能力。宁东电厂低负荷时调整一次流化风量330kNm3/h左右,控制床压在7.5~8.0kPa;满负荷时调整一次流化风量380kNm3/h左右,控制床压在8.0~8.5kPa,此种运行方式对降低飞灰含碳量、降低各风机电耗效果明显,能很好地提高锅炉效率。对于特定煤种(灰分、成灰特性确定),在风量不变条件下,床压直接反应了炉内物料浓度,床压的增大可使炉内物料浓度增加,而炉内物料中有相当比例的CaO存在,增大了脱硫反应的发生几率,有利于提高石灰石的利用率;同时,更高的飞灰浓度还有利于降低飞灰可燃物含量。因此建议在运行过程中,适当提高床压以获得较高的脱硫效率,如煤质变差时可适度降低床压,避免因冷渣器故障引起排渣不畅等事故。床温对石灰石的脱硫效率也有着重要影响。一般认为燃烧温度在850~860℃左右时达到较高的脱硫效率;燃用无烟煤时,综合燃烧效率的因素,床温可稍微高一些,一般可控制在900℃左右,可以取得较好的脱硫效率。运行中人工干预调整10台给煤机的给煤量,使床温最高点不超过940℃,平均床温909℃,见图1所示。2.2 床温的调整循环流化床的床温稳定是锅炉安全、经济运行的关键。床温主要与锅炉负荷、运行风量配比、入炉煤和石灰石粒径分布等运行因素有关。床温升高有利于碳的反应活性提高,煤的燃烬时间将变短,在一定的停留时间内煤的燃烧效率会提高,同时有利于飞灰和底渣的含碳量的降低。但从降低氮氧化物排放和防止炉内结焦考虑,床温又不能过高。宁东电厂入炉燃料的变形温度只有1200℃,而炭颗粒的中心燃烧温度通常比床温高150~200℃,这就意味着实际炭颗粒的燃烧温度在1100~1150℃,已接近燃料的变形温度,如果温度控制不当,则存在着结焦的风险。CFB锅炉床温一般控制在850~950℃。在满负荷工况下,各播煤口给煤量相同时,炉膛两侧床温差别较大,右侧床温明显高于左侧。由于炉膛出口在宽度方向上为非对称布置,若以炉膛几何中心线为界,则左侧炉膛有两个出口,右侧炉膛只有一个出口。因为炉膛中心线左右侧流动阻力不同,所以左侧炉膛内的烟气流通量明显高于左侧炉膛。从风量影响的角度,左侧风量高于右侧,因此左侧床温较低;由于风量的偏差会引起两侧炉膛内流动状态的偏差,从床压影响的角度,左侧炉膛上部物料浓度(炉膛上部差压)略高于右侧炉膛,因此左侧炉膛上部受热面吸热量也比左侧大。3入炉煤和石灰石粒径的调整3.1 入炉煤粒径根据循环流化床锅炉的燃烧特点,要求入炉煤的颗粒粗细有一定范围,颗粒级配有合理的比例。高挥发分煤粒径应粗大,因为高挥发分煤在炉内燃烧时更容易爆裂和破碎成细颗粒,且相对更容易燃烬。宁东电厂燃煤以烟煤为主,燃煤发热量一般在3800~4200kcal/kg,干燥无灰基挥发分在30%左右;原煤采用二级破碎,但煤质变化较大,煤中掺杂的石头等杂物较多。破碎后粒径过细会造成炉膛上部温度偏高,以至超出旋风分离器临界粒径的份额增多而导致飞灰含碳量增加,影响机组带负荷能力;粒径过粗会造成运行风量过大、磨损严重和局部流化不良等后果。根据设计要求,一般控制入炉煤颗粒的中位粒径d50为1.8~2.0mm,最大粒径<12mm。3.2 石灰石粒径石灰石粒度对CFB锅炉脱硫性能有着重要的影响,粒度过细则旋风分离器对细颗粒不能捕捉,不利于实现脱硫剂的循环反复利用;石灰石粒径过粗,不利于石灰石的输送,易导致现场石灰石输送管道堵塞。不同粒径石灰石对炉内脱硫影响见表1。根据表1中工况1、工况2的对比结果:随着石灰石量的增加,SO2排放没有明显降低的趋势,且SO2排放仍然较高,与内脱硫一般规律不符。根据飞灰粒径分析结果,中位径d50=30.01μm,dmax<177μm,工况1和工况2使用的石灰石粒径比飞灰粒径还要细,分离器无法将这种细度的石灰石分离下来;石灰石由二次风口进入炉膛后,还没有充分与SO2发生反应就已飞出炉膛进入尾部烟道,循环利用的较少导致脱硫效率低下。对比改变石灰石粒径后的工况3和工况4,石灰石耗量明显降低,脱硫效率明显提高,最高可达93%,SO2(折算到6%氧量下)排放为187.5mg/m3。对比工况4,则由于石灰石颗粒过粗导致输粉系统运行不正常,脱硫效率偏低。因此为保证较高的脱硫效率和石灰石系统的正常运行,炉内脱硫石灰石的中位径d50宜控制100μm 左右。4风量的调整4.1对锅炉效率的影响CFB锅炉燃烧总风量为一次风量与二次风量之和。一次风主要是由通过布风板的流化风和播煤风组成。流化风的作用是保证床料的正常流化并提供燃料挥发分和一部分焦炭燃烧所需要的氧气。播煤风主要是保证燃料可以正常的进入炉膛。二次风则是提供了大部分焦炭燃烧所需要的氧气。宁东电厂1号炉燃用的煤种属于易着火易燃烬型,燃料的爆裂性好,较小的过量空气系数就可以满足其燃烬需要,且固体不完全燃烧热损失随燃烧总风量及排烟氧量的减小逐渐降低。排烟热损失随燃烧总风量及排烟氧量的增加而增大。较大的燃烧总风量会导致实际烟气体积的增加,烟气带走的热量也会随之增加,从而导致排烟损失增大。风量变化对锅炉效率及电耗影响见表2。从表2可见,锅炉热效率随燃烧总风量及排烟氧量的增加而减小。较大的燃烧总风量对燃料的燃烬特性影响不大,反而会导致较高的烟气速度,使得颗粒在炉膛中停留时间减少,并增大锅炉炉内受热面磨损的风险。而且总风量降低之后一次、二次风机和引风机总电耗由1350A降低至1253A,大大节省了厂用电消耗。4.2 对污染物排放的影响适宜的风量配比是获得锅炉稳定运行和最佳燃烧、脱硫、抑氮工况的基础条件。对于宁东电厂燃用的烟煤,由于其挥发份较高、燃烧放热快,在进入炉膛后较短时间内反应放热,容易造成密相区超温现象,因此合理分配一、二次风份额有利于控制床温和污染物生成,一次风率占总风量份控制在45% ~50%较为合理。NOx排放对氧量较为敏感,随氧量增加而增加;但随着二次风率的升高,NOx排放有下降的趋势。当省煤器出口氧量在3.2%时,NOx排放高达381.2mg/m3(6%O);当氧量在2.0%~2.5%左右时,NOx可控制在230~260mg/m3(6%O2)。结合对SO 2的影响,建议氧量控制在2.0%~2.5%较为合适,同时在保证床温和正常流化的情况下,应尽量提高二次风率。5结束语通过调整床压、床温、入炉煤和石灰石粒径、总风量及一、二次风配比等运行参数,有效地降低了飞灰、大渣含碳量,提高了锅炉效率;同时合适的床压和氧量降低了炉内磨损和风机电耗;合理的床温和石灰石粒径提高了炉内脱硫效率并降低了氮氧化物排放。通过调整,优化了机组在高负荷工况的运行参数,提高了运行经济性。文献信息白建宁,李战国. 330MW循环流化床锅炉运行优化[J]. 华北电力技术,2016,01:5 5-58.。
330MW循环流化床锅炉直接空冷机组AGC控制功能优化由于330MW循环流化床锅炉燃烧惯性大、耦合强,直接空冷系统机组真空受环境影响很大,在AGC控制方式下的机组負荷调节品质常常难以满足电网的控制要求。
通过采用锅炉主控前馈分段主动调节、一次风量错时超前调节、机炉动态解耦等优化措施,有效提高了宁夏国华宁东发电有限公司#1、#2机组AGC 协调控制能力,使机组负荷控制指标完全满足西北电网并网机组AGC性能要求。
标签:循环流化床;协调控制;AGC;超前控制;直接空冷引言CFB锅炉(Circulating Fludized Bed Boiler,以下简称CFB锅炉)作为一种煤的清洁、高效燃烧技术自八十年代初进入燃煤锅炉的商业市场以来,在中小型锅炉中已占有了相当的份额。
并在技术日趋成熟的同时逐渐向更大容量发展。
它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大等突出优点。
CFB低成本实现了严格的污染排放指标,同时燃用劣质燃料,在负荷适应性和灰渣综合利用等方面具有综合优势,为煤粉炉的节能环保改造提供了一条有效的途径,并得到大量应用。
宁夏国华宁东发电有限公司#1、#2机组采用东方锅炉(集团)股份有限公司自主知识产权的国产DG-1177/17.5-II3型亚临界循环流化床锅炉,该炉型采用内置床、大宽深比的单体炉膛、单侧不对称布置三个分离器设计。
配套上海电气集团上海汽轮机有限公司生产的NZK330-16.67/538/538型双排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。
循环流化床锅炉由于燃料热值低、颗粒大、低温燃烧、受床料影响热容量大等特点,燃烧过程复杂,燃烧系统惯性大、耦合性强、非线性强,控制系统除考虑控制燃料、风量、水位、汽温等煤粉炉被控对象,另外还须控制锅炉床温、床压等被控对象,控制目标更加复杂多样;加之汽轮机侧直接空系统冷带来的诸多影响因素,因此实现大型流化床锅炉直接空冷机组AGC控制是控制领域公认的疑难问题。
浅谈330MW级循环流化床锅炉设计优化的一些问题李海全摘要:针对同达热电公司330MW循环流化床锅炉投产以后所发生的问题,关于设计方面存在的问题,进行简要分析和提出相应的应对措施,为同类电厂锅炉项目设计优化和改造提供参考,尽可能的避免这些问题的发生。
关键词:循环流化床锅炉;设计;优化同达热电有限公司建设两台3300MW发电机组锅炉采用东方锅炉集团股份有限公司生产的DG1165/17.5-II 1型亚临界参数国产化循环流化床汽包炉、自然循环、单炉膛、一次中间再热、汽冷式旋风分离器、平衡通风、露天布置、燃煤、固态排渣、受热面采用全悬吊方式,刚架为双排柱钢结构,于2014年1月25日和3月12日168试运行以后,虽然双机连续运行100多天,但是锅炉还存在一定问题。
根据现场情况来看,导致这些问题的根本原因,既有设计上不合理,也有施工过程的安装偏差和遗漏问题。
本文针对同达热电锅炉设计存在的问题,进行简要分析,提出一些应对措施,为新建电厂提供一些建议,避免同类问题的发生。
1、330MW循环流化床锅炉设计问题分析及应对措施1.1 点火风道非金属膨胀节锅炉点火风道与本体结合处只设计2470×4600×560的非金属膨胀节[1],由于此处锅炉发生三维膨胀,且膨胀节受压缩,特别是向下的膨胀量达到220至230mm,又要向下,又要压缩,膨胀节内部的固定板与活动板根部不可能按一个方向移动,点火期间,点火温度达到850--900℃,钢板受热后变形,造成固定板与活动板卡涩,影响锅炉膨胀,造成非金属膨胀节变形撕裂。
这种设计上存在问题,第一、膨胀节设计上存在问题,钢板材质耐热温度不够,固定板与活动板间隙小,容易卡涩,第二、锅炉设计上预留膨胀节间隙不够,且膨胀节上部有锅炉本体的刚性梁,影响将来的膨胀节检修。
针对此问题,设计上可以考虑再增加一个膨胀节,且将非金属改为金属膨胀节,这样大大缓减一个膨胀节的膨胀压力,且金属膨胀节的耐热效果好,强度也好。
循环流化床锅炉设计运行中的常见问题及改善措施摘要:锅炉运行是一个复杂的问题,受很多因素的影响。
循环流化床锅炉燃烧技术是一项近年来发展起来的燃煤技术,该技术是煤洁净燃烧发电的核心。
作为一项新型燃烧技术,循环流化床锅炉在使用过程中暴露出若干问题。
影响锅炉安全高效运行的问题有很多,煤质、水质、负荷及运行人员的专业水平都可以对锅炉运行带来诸多问题,在循环流化床锅炉日常运行中,我们发现有下列问题。
关键词:循环流化床锅炉;问题;治理措施引言纵观我国循环流化床锅炉的运行情况,磨损严重、出力不足时最普遍的问题,基本得到了解决,但是随着锅炉自身的发展以及锅炉容量的增大,用户对锅炉可靠性、可控性、自动化程度等要求越来越高,也出现了一些新的问题,只有对问题产生原因进行综合分析,采取相应措施,才能避免事故发生。
1、循环流化床锅炉的特点由于循环流化床内气、固两相混合物的热容量比单相烟气的热容量大几十倍甚至几百倍,循环流化床锅炉中燃料的着火、燃烧非常稳定。
在床内沿炉膛高度所进行的燃烧和传热过程,基本上是在十分均匀的炉膛温度下(850℃~900℃)进行的,从而可使循环流化床锅炉达到98%~99%的燃烧效率。
在钙与燃料中的硫摩尔比为115~215的情况下可以达到90% 以上的脱硫效率。
而布置在炉膛出口外的高效分离器可将大部分固体颗粒从烟气中分离出来,大大减少了尾部烟道中烟气的粉尘浓度,减少了尾部受热面的磨损。
循环流化床锅炉是当下比较受推崇的新型锅炉,该种锅炉具有比较鲜明的节能环保特点,可以成为其它非环保燃烧方式的代替品。
循环流化床锅炉问世以来,已经被我国的很多地区投入使用,因为锅炉的高燃烧率、高煤种适应性、简便调整程序、方便维修等优势,广受青睐与关注。
循环流化床锅炉一般采用低温燃烧技术,采取化学反应,反应越大则燃烧越彻底,而且燃烧时间也会越短。
同时,循环硫化床锅炉的内部燃烧温度更低,所以,该种锅炉拥有其他炉型所没有的优势。
2、循环流化床锅炉设计运行中的常见问题2.1 磨损循环流化床锅炉在运行的过程当中,其过渡区内因壁面物料和炉内向上运行的同体物料方向相反,让它局部会出现涡流,对冷壁进行相应冲刷。
330MW级循环流化床锅炉冷态启动节能优化近年来循环流化床(CFB)锅炉因其负荷调节比宽、燃料适用性好及污染物排放低等特点得到迅速发展。大型CFB机组在保证机组安全运行的前提下,如何缩短启动时间、降低启动油耗备受CFB锅炉用户关注。结合某330MW级CFB锅炉冷态启动过程,对点火准备至锅炉连续投煤这一阶段中影响启动过程的各参数进行优化调整,缩短了启动时间,降低了启动油耗,对同炉型机组启动有一定的指导意义。1锅炉系统该锅炉为DG1165-17.5-Ⅱ1型循环流化床、亚临界、一次中间再热、自然循环气包炉。锅炉燃烧系统主要由燃烧室、点火油枪系统和给煤系统组成。锅炉燃烧室宽28275mm、深9831mm,属典型的大宽深比炉膛。炉膛底部是由水冷壁拉稀弯曲形成的水冷风室,热一次风从风室两侧进入,左右两侧的热一次风道内分别布置2支床下点火油枪;锅炉前后墙还设有共6支床上油枪,用于启动点火和低负荷稳燃;主燃料通过炉前8台给煤机均匀地送入炉膛。炉膛布风主要由一次风、二次风与返料风组成。一次风分三路送入炉膛:第一路进入水冷风室通过风帽流化床料;第二路用于炉前分布式多点给煤;第三路作为密封风送入给煤机(冷风)。二次风经前后二次风箱通过上、中、下三层二次风管送入炉膛。返料风经回料阀布风板均匀地进入返料装置。锅炉邻炉加热系统由炉底加热和邻炉热风加热组成:炉底加热将邻机高压辅汽通过供汽管道引入水冷壁下联箱,待锅炉上水后投入,实现对水冷壁内工质的加热;邻炉热风加热利用邻炉热一次风加热炉膛内的空气和受热面,使锅炉在点火时已处于“热炉”状态,以缩短启动时间,降低启动能耗。2影响启动过程的因素根据CFB锅炉运行特点,影响启动过程的因素主要有床存量、流化风量、二次风压、点火油枪投用方式、投煤温度和投煤方式等。2.1 床存量床存量直接影响到CFB锅炉的热惯性,合理的床存量不仅有利于增加二次风的穿透性,从而改善锅炉燃烧条件,还可以降低一次风机压头,降低厂用电,同时还可以大幅减少密相区磨损。在锅炉启动初期,床存量过大会延长启动时间,增加燃油耗量;床存量过小,床压过低,CFB锅炉各区温度都会呈现出升高趋势,导致投煤后床温升高过快,不容易控制,影响机组正常带负荷。2.2流化风量流化风量过小可能导致流化不良,甚至造成局部低温结焦。在保证床料正常流化的前提下,过大的流化风量又会增加床料逃逸,并带走炉内热量,造成热量损失。2.3 二次风量在锅炉未投煤前,锅炉氧量偏高,不需要补充助燃风,过多的二次风会增加热量损失,在保证物料不反串至二次风管的前提下,二次风量应越小越好,因此合理的二次风压对降低启动油耗有很大帮助。2.4 油枪投用方式锅炉设计点火方式为床上及床下油枪联合点火,这种点火方式一般先投用床下油枪至床温500℃,再投用床上油枪,适用于燃用贫煤和无烟煤的用户。而燃用烟煤用户,一般投煤温度点在450~550℃,投煤温度较低,可不投用床上油枪。此外,床上油枪设置在中二次风管内,启动时风口处物料浓度较低,油枪热量极少部分被床料吸收,大部分被烟气带走,造成热量损失。因此若条件允许,启动期间应尽量避免投用床上油枪。2.5 投煤温度与投煤方式投煤温度的选择对CFB锅炉启动至关重要。投煤温度过低,煤粒不能及时着火燃烧,成为炉膛的冷却源,降低炉膛温度,同时未燃烧的煤粒在炉内聚集,一旦着火就会引发爆燃,使炉内温度难以控制;投煤温度过高又会延长启动时间,造成不必要的浪费。因此应结合科学的试验分析来确定安全经济的投煤温度。此外,热烟气进入水冷风室后将主要从布风板中部进入床层,并且该炉型属于大宽深比单炉膛布置,沿炉膛宽度方向床温分布呈中间高两边低的趋势,投煤方式需进行调整,以减小中间与两侧的床温偏差。该厂锅炉床温测点前后墙布置,离床层中间部位有一定距离,使得监视床层温度比实际中部床层温度低。因此在确定投煤温度后,应对炉膛中部实际床温做出判断,以确定合理的投煤时间和投煤方式。3过程优化3.1床存量调试启动期间,出于安全运行考虑,启动床料厚度在1200m m以上,床存量偏大,牺牲了经济性。经试验发现,启动床料厚度约为900mm即可保证床料不吹空,经计算此时床料堆积截面积为4.5m2,对应床料总体积约为127. 6m3。若需要考虑返料器床存量,则再加上3个返料器床料量28.4m3,此时需床料156m3,对应床料厚度约1100mm,再根据床料添加系统出力提前做好上床料的准备工作,以缩短启动准备时间。3.2 流化风量启动前临界流化风量试验得出最小流化风量在18000~19000m3/h,出于安全运行考虑,流化风量在24000m3/h左右,风量偏大。经试验,21000m3/h 风量足以使床料达到微流化状态。由于风量测点显示和实际风量有偏差,运行中一般利用水冷风室压力和对应的风机电流来判断是否达到微流化状态。微流化状态时水冷风室压力约为11kPa,一次风机变频电流约为110A。3.3 二次风压不同负荷下CFB炉膛压力沿炉膛高度方向呈单调指数分布[8],高度越低,炉膛压力越大,二次风口中下二次风口位置最低。所以保证二次风压大于下二次风口处炉膛压力,可防止物料反串至二次风系统。因启动初期床料未完成筛选,床存量较大,床压较高,此时炉膛压力分布曲线见图1中“床压10kPa”曲线,下二次风口标高约11m,该处炉膛压力约2kPa。当床料筛选基本结束,床压保持不变,炉膛压力分布曲线见图1中“床压7kPa”曲线,趋势与“床压10kPa”曲线类似,下二次风口处炉膛压力约1kPa。运行中启动一台二次风机,并借助二次风挡板调整进行憋压,使得二次风箱压力高于2kPa,保证物料不反串。随着床压的降低,适当降低风机转速以降低二次风箱压力,但不能低于1kPa。
循环流化床锅炉调试经常出现的问题及对策序号出现的主要问题处理办法备注1.床上油枪耗油量大调试期间冷态启动最高用油110吨,最低用油63吨。
每次启动用油基本在70~80t左右。
节油措施:1)优化启动,降低投煤温度。
2)控制启动床料粒径,减少启动点火最低流化风量。
3)提高运行操作技术,减少煤油燃烧份额,快速转化燃烧状态。
5)加强汽轮机和锅炉协调操作,挖掘汽轮机旁路潜力,缩短启动时间,减少燃油时间。
4)节油目标冷态启动一次控制在50吨内与床下油枪点火存在一定差距,进一步技改为床下油枪2.炉底热一次风至水冷风室连接非金属膨胀节撕裂漏风安装过程控制不好,损坏、质量不合格的产品进入工程。
3.分离器、回料器震动、晃动,返料脉动,返料不畅。
1)上锅厂进行结构加固,增加止晃点,加固。
2)运行加强燃烧调整,主要是降低一次风量,降低床压,减少外循环量,适当放大入炉煤的颗粒度。
通过调整震动晃动减少,但调整仅能满足基本运行,负荷变动依然出现震动和晃动。
无规律,一旦出现失稳震动,需很长时间才能达到自平衡状态。
3)需进一步完善结构,解决晃动、震动、回料不畅的根本原因。
需进一步完善结构,技改。
4.流化床锅炉与北重机组配合不佳通过调试启动多次分析,很难按照锅炉负荷曲线进行,一般锅炉4小时投煤,6小时撤油,而汽轮机经常出现暖机达到1小时以上,冲转、并网等需要8个小时,这样锅炉不能撤除油枪,延长了燃油时间,若提高床温,会出现过热温度、再热温度很难控制,很难满足汽轮机温度要求,造成调节困难,胀差异常等现象,旁路虽然设计较大,但减温水余量不够,一般很难达到锅炉停油的需要,增加了启动耗油量。
5.分离器阻力大(远大于设计值)实际负荷对应分主要原因:分离深度及直径。
需进一步改造,减少分离器阻力,降低引风机电流,节省厂用电。
分离器阻力大造成尾部烟道负压大,漏风增加、危险点增加。
6.分离器锥段漏灰安装问题,焊接焊缝开裂7.回料器烧红(立管、返料段)浇注料出现裂缝、或浇注料脱落等造成高温循环物料烘烤回料器外壳,建议每次检修必须检查修复浇注料裂缝,运行上加强巡检,对回料器进行测温,发现烧红及时通知检修处理。
330MW循环流化床锅炉机组降低厂用电率的措施分析330MW循环流化床锅炉可以在流化状态下实现燃烧,具有炉内脱硫脱氮、煤种适应性广以及燃烧效率高等特点,属于一种高效、洁净的燃煤技术.。
而330MW循环流化床锅炉机组在实际运行过程中,会因多种原因导致机组厂用电率相对较高,一定程度上降低了机组经济性.。
因此,在330MW循环流化床锅炉机组实际运行过程中,要积极优化其运行方式,保证给煤方式的正确,对循环水泵实际运行方式进行优化调度,加强设备改造,调整煤粒径,在多种措施运用下有效降低330MW循环流化床锅炉机组厂用电率,促使该锅炉在运行中具有更突出的节能环保性和经济效益性.。
关键词:厂用电率;降低;330MW循环流化床锅炉机组;措施一、前言330MW循环流化床锅炉属于一种高效、洁净燃烧的新型燃煤锅炉,在锅炉技术持续发展过程中,330MW循环流化床锅炉也逐渐朝着超临界、大型化方向发展,并越来越看重深度脱硫、深度脱销,积极实现能源的综合利用.。
可以说,该机组具有非常广阔的发展前途.。
然而实际上330MW循环流化床锅炉机组在目前使用期间存在突出的厂用电率高现象,经济效益较低.。
基于此,本文着重探究330MW循环流化床锅炉机组降低厂用电率的措施,通过多种手段提升锅炉机组经济效益,促进此种燃煤锅炉的进一步发展.。
二、循环流化床锅炉系统及燃烧特性某发电公司当前装机容量总共是960MW,其中一期工程建设煤矸石发电项目总装机容量是2×150MW,购置并安装了480t/h循环流化床锅炉机组;二期煤矸石发电项目总装机容量是2×330MW,并选择1177t/h亚临界循环流化床锅炉.。
其中,330MW循环流化床锅炉机组主要由三部分组成,分别是气固分离循环系统、对流烟道、燃烧系统.。
气固分离循环系统又涵盖了返料装置和物料分离装置两重要组成部分;对流烟道涵盖了省煤器、空气预热器、过热器等组成部分;燃烧系统涵盖了给煤系统、布风板、燃烧室以及风室等组成部分.。
循环流化床锅炉设计运行中的常见问题及改善措施循环流化床锅炉是我国近些年来才新兴的一种锅炉,其燃烧效率较高,具有较强的环保性,所以在我国的工业生产中得到了广泛的应用。
循环流化床锅炉与传统锅炉相比在结构上相对比较简单,但是如果设计不合理,在运行过程中也会对锅炉的稳定性和安全性产生一定的影响。
所以文章对循环流化床锅炉设计运行中的常见问题进行了分析,进而提出了相应的改善措施,对于提高循环流化床锅炉运行的安全性和稳定性具有重要的意义。
标签:循环流化床锅炉;锅炉设计;运行问题循环流化床锅炉与传统锅炉相比,具有较多的优点。
其使用的燃料具有较强的适应性,燃料仅占据床料的1%-3%,床料有效的提高了燃料的燃烧效率,由于燃烧过程中床料本身具有一定的温度,所以流化床很容易着火,有效降低燃烧的热能损失。
由于循环流化床的结构特点,在脱硫、脱氮方面具有很强的优势,所以对环境的污染较小,是一款环保型锅炉。
流化床锅炉还具有负荷调节范围大、速度快,灰渣综合利用,燃料预处理系统简单以及给煤点少等优势,所以在电站以及废弃物处理等工业领域中应用的比较广泛。
对循环流化床锅炉设计运行中的常见问题进行分析,有利于在技术和管理方面进行改善,进而降低运行成本,提高运行效率,为促进我国工业的发展创造有利的条件。
1 循环流化床锅炉设计中的常见问题分析1.1 磨损问题磨损是循环流化床锅炉设计运行中比较常见的问题之一,主要发生区域为受热面、耐火材料以及布风装置。
在锅炉运行过程中,炉内物料的运行角度和速度不同,与受热面或者其他装置的表面产生碰撞的力度也不相同,这主要受到床料、物料颗粒的粒径、风速、固体颗粒运行角度等因素有关,长期对装置表面的冲刷和碰撞,加剧磨损程度,就会导致热应力发生变化,严重时会发生泄露和爆管等安全事故,严重威胁到锅炉运行的安全性。
所以在设计阶段,需要对循环流化床锅炉的磨损问题给予重视,优化设计方案,提高锅炉运行的安全性。
1.2 炉膛结焦问题在锅炉的正常运行中,炉膛结焦是常见问题,而且主要是在点火时出现的,但在锅炉运行的过程中,也有发生类似问题的可能性。
浅谈330MW级循环流化床锅炉设计优化的一些问题
摘要:文章针对宁夏国华宁东公司cfb锅炉投产运行后所发生的问题,关于设计方面,进行简要的原因分析和提出应对措施,为新建的cfb锅炉项目设计优化提供参考,尽可能避免这些问题的发生。
关键词:cfb锅炉;设计;优化
引言
宁夏国华宁东发电有限公司2×330mw机组,于2010年12月投产后,cfb锅炉出现了一些问题。
根据现场情况来看,导致这些问题的根本原因,既有设计上的缺陷,也有施工上的误差。
本文针对宁东公司cfb锅炉设计所发生的问题,进行简要的原因分析,提出一些应对的措施,希望能够给新建的cfb锅炉项目提供一些警示,吸取经验教训,尽可能早地、甚至在基建期就能避免这些问题的发生。
1 cfb锅炉设计问题分析及应对措施
1.1 尾部竖井转向室
宁东项目在基建期取消了尾部竖井下方的灰斗,在两侧烟道水平段各加了两根ф159的放灰管,同时还在转向室前部支路各设置了一道挡板,其中增设的挡板目的是启炉时通过减小二次风空预器的烟气流量从而提高一次风温度。
但是事实证明,这种设计效果不理想,第一,忽视了现场清理积灰时的作业环境;第二,给搭设脚手架检查末级空预器管的腐蚀情况带来了很大困难;第三,因为积灰
严重,挡板很快就被卡死,起不到设计时的作用。
当前宁东项目的实际情况是:高过、低过、低再积灰非常严重,只能用压缩空气吹扫,工作环境很差,工作量也很大。
从上往下逐层吹,直到吹至转向室后,积灰可达2m,这个地方用一般的薪酬几乎找不到工人去清理。
取消灰斗后,转向室处无法搭设脚手架,导致空预器末级管至今都未检查过腐蚀情况。
如果未取消灰斗,检查空预器末级管前可以清除尾部竖井所有受热面的积灰至灰斗并输送至灰库,或者清理完灰斗后从上往下进行水冲洗。
此后就可以在灰斗上搭设脚手架,检查空预器末级管的腐蚀情况。
1.2 石灰石炉前输送管道
宁东项目石灰石系统炉前输送是由母管通过分配器分成四个支路,从炉前穿过下二次风管进入炉膛的。
由于各支路阻力不均,且各支路上未设置吹扫管,导致四个支路两个堵塞严重,两个磨损严重。
由于石灰石具有较强的吸湿性,堵塞之后很容易板结,一旦板结很不好处理。
在此建议在项目招标时,一定要对多个支路在不同输送浓度下进行阻力计算,防止各支路阻力偏差过大,引起流量偏差,最后导致有的管道磨损过量、有的管道频繁堵塞。
有些cfb机组的石灰石系统,采取了从返料腿输入的方式。
无论采取哪种方式输送,都需要控制各支路间的的流量偏差,尽可能减少弯头的设计,以便减小阻力。
当然,在支路上设置吹扫管也是很有必要的。
1.3 尾部竖井省煤器前烟气调节挡板变形
宁东项目烟气调节挡板钢架在结构设计和材质选型上存在一些问题。
首先材质选型上,烟气调节挡板钢架用的是15crmo,而省煤器吊杆钢架用的是12cr1mov,材质不一致。
而且根据火电厂金属选用导则所述,15crmo钢在500℃以上,会发生珠光体球化的问题,而本项目烟风调节挡板处的烟气实测温度达到了605℃;其次其钢架的结构设计,是平面田字形结构,未考虑中部十字钢梁的自重沉降和高温环境强度下下降问题。
最终中部十字钢梁沉降达300mm以上,所有叶片严重变形,投产3个月后挡板就完全失去了作用。
因此以后烟气调节挡板设计和选材上应结合实际情况设计。
1.4 给煤口密封板变形,给煤口、下二次风口穿墙管变形
宁东项目给煤口上部水冷壁密封板变形较严重,致使此处可塑料拱起、脱落。
给煤口、下二次风穿墙管变形很严重,它对可塑料的挤压导致了口部可塑料的裂缝、磨损及脱落,最终发生了水冷壁爆管事故。
实际上广东宝丽华在这个问题的处理上走在了前面,处理的很好。
宝丽华采取的处理措施是将给煤口、下二次风口穿墙管换成了不锈钢铸钢管,厚度在20-30mm,同时在下二次风口口部四周设置了可塑料凸台,有效解决了可塑料过量磨损和局部脱落的问题,且给煤口管磨损严重可以进行堆焊,减少了检修工作量。
其中给煤口上部水冷壁的密封板,采取用钢筋加固钢板条且留好膨胀间隙的办法,即可有效解决可塑料拱起问题。
东锅调研后对其处理方式也给予了充分地肯定,希望在其它项目上加以推广。
1.5 冷渣器
宁东项目的滚筒冷渣器存在的问题比较多,特别是运行中自流的问题,至今无法解决。
根据现场运行情况,给大家提供一些建议,以减轻存在的问题。
设备采购需要注意:(1)旋转接头采用轴承外置型式——内置式轴承很容易磨损;(2)进渣管膨胀节采用金属波纹膨胀节,吸收膨胀量以1.5~2倍进行设计,若采用锥斗式膨胀节,喷渣的问题比较严重;(3)筒内进渣弯管的设计不合理,很容易偏斜,进而发生自流等问题,因此宜将膨胀节下方的管子设计成一体化的,以穿筒部位为膨胀死点,上下进行自由膨胀。
设备检修维护需要注意:(1)每天检查挡轮、支撑辊和减速机输出端齿轮的磨损情况,判断筒体是否存在轴窜,若存在及时进行调整;(2)每周进行一次内部检查,主要检查出口芯轴是否泄漏,筒内进渣弯管是否歪斜变形,进口动静密封环是否磨损。
设备运行需要注意:在渣封形成条件不好的情况下,不在高负荷不可采用连续排渣,不适宜采用低床压运行方式。
冷渣器自流的原因是单一的,就是在进渣管形成不了渣封,而多次自流并强转后,导致的其它问题是繁杂的。
因此在冷渣器最初发生自流的时候,要以形成渣封为目标,从运行方式、设备安装质量等进行详尽分析,尽可能减少自流次数和加强设备检查维护。
1.6 落煤管过量磨损
宁东项目落煤管的磨损周期为3~5个月,远远低于同类型机组一年左右的周期。
针对此处过量磨损的现象,原因和改进措施大概
有以下几点:(1)材质不佳,选用复合耐磨钢或新材质——陶瓷钢;(2)煤的硬度较高,煤的粒径可以控制小一些;(3)煤的落差大,设计上要控制落差;(4)播煤风、密封风流量大,第一次风量标定时要对这些风管进行标定,在不严重偏离设计值的基础上根据煤质变化进行优化调整。
由于落煤管处空间狭窄,频繁进行管道贴补,工作量较大,而且涉及煤粉管道的安全文明生产管理,要求比较繁杂,因此在早期要关注落煤管磨损问题并采取应对措施,对设备管理是有较大益处的。
1.7 给煤机
宁东项目给煤机平台标高和锅炉钢架设计有冲突,最终跨度17
米的给煤机形成8°的上仰角,出口比入口高2.5m。
这种设计上的配合缺陷,对给煤机的运行造成了较大影响:(1)皮带电机出力不够,只能更换出力更大的;(2)皮带频繁打滑,经常紧皮带。
2 结束语
本文通过对cfb锅炉运行过程中发现的锅炉尾部竖井转向室、石灰石系统输送管道等设计问题的分析,可以得出如下结论:
2.1 尾部竖井转向室下方的灰斗锅炉设计时最好不要取消,以方便检查空预器末级管的腐蚀情况。
2.2 石灰石系统输送管道设计时要控制各支路的流量偏差,减小阻力,在各支路上设置吹扫管。
2.3 省煤器前烟气调节挡板的材质应根据实际情况设计选择。
2.4 给煤口、下二次风口穿墙管设计时采用不锈钢铸钢管,厚度
在20-30mm,同时在下二次风口口部四周设置可塑料凸台,有效解决了可塑料过量磨损和局部脱落的问题。
2.5 采用滚筒冷渣器的项目,要注意运行中自流的问题,设备设计时旋转接头建议采用轴承外置式,膨胀节采用金属波纹膨胀节;设备运行之后要加强维护,尽可能减少自流次数。
2.6 落煤管建议选用复合耐磨钢或陶瓷钢等耐磨材质;另外设计时尽量搜集准确的风量数据,根据实际情况优化设计,减少磨损。
2.7 设计时计算好给煤机的角度,保证给煤机和皮带正常运行。