生物质循环流化床锅炉问题研究
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生物质循环流化床锅炉燃料适应性关键技术优化研究及应用摘要:本文针对某生物质直燃循环流化床锅炉燃料含金属和石头等杂质多、实际入炉燃料水分远大于设计值等客观因素所带来的种种问题,研究对风帽、风机、分离器等关键技术实现锅炉动力场降阻力综合优化改造,以达到提高锅炉燃料适应性的效果。
关键词:生物质循环流化床锅炉燃料适应性1概况某生物质直燃循环流化床锅炉为华西能源工业股份有限公司设计制造的纯烧生物质循环流化床锅炉,锅炉型号:HX220/9.81-Ⅳ1型,于2011年投产运行,主蒸汽压力9.8Mpa、温度540℃。
由于实际入炉燃料的水份与杂质远大于设计值,造成锅炉动力场实际阻力偏大、分离器效果差、引风机出力不足,运行中对风帽、分离器、受热面等设备带来较大的损害,降低机组运行的经济性和安全性,通过研究对风帽、风机、分离器等关键技术实现锅炉动力场降阻力综合优化改造,以适应实际入炉燃料,提高锅炉的经济性和安全可靠性,达到良好效果。
2项目研究的必要性1、由于燃料含金属和石头等杂质多、床层布风板工况恶劣等因素影响,锅炉运行过程中风帽磨损、堵塞严重,增大床层阻力,影响机组流化效果及带负荷能力,降低机组运行经济性,严重时造成机组被迫停运。
一个运行周期后(2-3个月)停炉检修需更换200-300个风帽,占用大量检修人力及检修时间,增加维护成本。
2、实际入炉燃料水分远大于设计值,在负荷不变的情况下,使用水分较高的燃料需要更大的风量,导致旋风分离器在额定工况下实际运行压差达到2200-2700pa,远高于设计值1577pa。
过高的分离器压降直接增加引风机的电耗,甚至在高水分工况下,由于烟气量增大导致引风机出力不足直接影响机组带负荷能力。
高水分燃料工况,分离器入口的烟气平均流速高达30m/s以上,显著高于设计数据。
烟气流速增加,加剧旋风分离器设备磨损,缩短设备使用寿命,增加运行成本。
3、实际燃料与设计有较大偏差,原设计的旋风分离器分离效果不佳,降低锅炉运行安全性可靠性。
生物质循环流化床锅炉尾部受热面积灰处理分析发布时间:2021-04-28T11:35:56.227Z 来源:《中国电业》2021年第3期作者:张贵军[导读] 在对我国某一生物质电厂的直燃锅炉设备进行研究时可以发现,设备尾部受热面存在严重的灰渣沉积情况。
张贵军上海电气(濉溪)生物质发电有限公司 235126摘要:在对我国某一生物质电厂的直燃锅炉设备进行研究时可以发现,设备尾部受热面存在严重的灰渣沉积情况。
根据电厂生物质原料的应用特性,结合设备的运行现状,对设备受热面沉积问题形成机理进行分析时可以发现。
这项沉积问题的发生,受到了多种因素的影响。
如果在进行设备使用的过程中,燃料特性不变,选用正确的燃烧方式,受热面一定会出现沉积问题。
要想对这个问题进行解决,需要做好设备的性能优化,还要对烟道结构进行改进。
本文就生物质循环流化床锅炉尾部受热面积灰处理进行相关的分析和探讨。
关键词:生物质循环流化床锅炉;尾部受热面;积灰处理;分析探讨在进行生物质循环流化床锅炉设备使用的过程中,会受到燃料的影响,各个受热面容易出现结渣等问题,会对设备的正常使用,产生不良影响。
近几年发电项目的不断增多,对锅炉设备的应用,提出了更高的要求。
要想保证设备能够始终保持高效的运行状态,需要对受热面积灰问题,进行妥善的解决。
可以使用添加剂或对燃料进行清洗,防止这项问题的发生。
但因为相关技术在应用时,运行成本比较高,并未对其进行大量的推广和使用。
要在现有技术的基础上,对其进行优化和完善[1]。
一、锅炉设备尾部受热面积灰问题分析(一)积灰现状在对积灰问题进行研究时,可以对我国某一生物质电厂,锅炉设备运行情况进行研究。
这一锅炉设备的受热面按照烟气流向进行了相应的设置。
设备在运行的过程中,积灰问题主要发生在中温过热器的烟气进口区域。
一般锅炉设备持续运行24小时之后,这个区域就会出现严重结渣等问题,并且造成下部烟道的堵塞。
在对设备进行设计的过程中,省煤器管采用了顺列的布置形式,各个管道的节距比较小。
循环流化床锅炉生物质掺烧试验研究发布时间:2021-05-26T09:26:18.213Z 来源:《新型城镇化》2021年4期作者:曹海涛[导读] 并评估了燃煤电厂开展生物质掺烧对锅炉效率和环保影响。
方正县辰能生物质发电有限公司黑龙江哈尔滨 150800摘要:针对某电厂 50MW 循环流化床锅炉生物质掺烧开展了现场试验研究 , 研究了生物质掺烧质量分数对锅炉效率及 NOx、SO2 和粉尘排放质量浓度的影响规律。
结果表明 : 机组负荷为 60MW 时 , 掺烧质量分数为 0%、15%、30%、45% 的工况下 , 锅炉效率分别为79.27%、77.43%、81.49%、84.02%; 机组负荷为 50MW 时, 掺烧质量分数为 0%、15%、30%、45% 的工况下, 锅炉效率分别为 79.80%、81.59%、82.82%、84.33%。
掺烧生物质后, 可以有效减少NOx 的生成量和脱硫剂的使用量, 并且粉尘排放也能达到环保要求。
关键词:循环流化床锅炉;生物质掺烧;锅炉效率笔者针对某电厂 50MW 循环流化床锅炉生物质掺烧开展了现场试验研究 , 主要研究了不同生物质掺烧质量分数对锅炉效率及 NOx、SO2 和粉尘排放量的影响规律 , 并评估了燃煤电厂开展生物质掺烧对锅炉效率和环保影响。
1锅炉设备某电厂该电厂生物质燃料来源主要有 :(1) 农作剩余物 , 如稻杆、谷壳、花生梗、花生壳、烟梗、桑梗、玉米、甘蔗渣、药渣 ;(2) 林业剩余物, 如竹片、竹糠、树头尾( 柴火 )、树枝、树皮、木糠、杂灌 ;(3) 城市剩余物 , 如建筑模板、家具料、城市绿化料。
生物质燃料成分分析见表 2( 试样化验指标 ), 表 2 中平均值为质量加权平均值。
表 1 生物质燃料成分分析生物质燃料在入炉前必须破碎 , 破碎后要求颗粒直径≤ 10mm。
水分含量必须满足锅炉燃烧要求 , 以使锅炉高效运行。
该锅炉按设计燃料水分含量进行设计和校核 , 如果生物质燃料的水分含量等参数偏离设计数据, 则锅炉的性能将受影响, 锅炉效率会降低。
循环流化床锅炉掺烧生物质案例咱今儿个就唠唠循环流化床锅炉掺烧生物质这事儿。
话说有这么一个电厂,之前一直就靠着传统的燃料在循环流化床锅炉里烧啊烧,虽然也能正常发电,但成本啥的总是让人有点头疼,而且环保压力也不小呢。
有一天,厂里的工程师们就琢磨,这生物质不是到处都是嘛,什么农作物秸秆啊,林业废弃物之类的。
要是能把这些东西掺到锅炉里一起烧,说不定能整出不少新花样。
于是,他们就开始小心翼翼地搞起了试验。
刚开始的时候,就像摸着石头过河。
先试着往锅炉里掺了一小部分生物质,就那么一点点,心里还直打鼓呢。
这时候就发现了一些小问题,比如说生物质的进料不太顺畅。
为啥呢?这生物质不像原来的燃料那么听话,它形状不规则啊,有的长,有的短,有的粗,有的细,就像一群调皮捣蛋的小孩,在进料系统里乱卡乱堵。
咱工程师也不是吃素的呀。
他们就对进料系统进行了改造,加了一些特殊的装置,就像给这些调皮的“小孩”安排了一个个小通道,让它们能规规矩矩地进入锅炉。
再说说燃烧的情况。
这生物质一烧起来,还真有点自己的小脾气。
它的热值和原来的燃料不太一样,所以燃烧的温度、火焰的形状啥的都有变化。
刚开始的时候,那火焰忽高忽低的,就像在跳一种奇怪的舞蹈。
而且,由于生物质里面有一些杂质和特殊的成分,还造成了锅炉受热面结渣的情况。
这可把大家急坏了,就像锅里煮着饭,结果锅底糊了一样。
但是,办法总比困难多嘛。
工程师们又开始调整锅炉的运行参数,什么风量啊、给料速度啊之类的。
就像在给锅炉做一个精细的“按摩”,让它慢慢适应这个新加入的伙伴——生物质。
经过一段时间的摸索,终于找到了一个比较合适的平衡点。
随着不断增加生物质的掺烧比例,还真出现了不少惊喜呢。
成本降下来了。
这生物质比原来的燃料便宜不少啊,就像发现了一个省钱的小秘密。
而且,从环保的角度看,生物质燃烧相对更清洁,排放的污染物少了很多。
原来那烟囱冒出来的烟有点黑乎乎的,现在都变得清亮了许多,感觉这锅炉都像是在做环保小卫士了。
循环流化床锅炉效率偏低原因分析与燃烧调整摘要:锅炉燃烧技术种类繁多,近些年比较流行的循环流化床锅炉在行业中比较走红,这种煤炭燃烧技术具有独有的特点,燃烧过程中效率更高、而且污染性很低、清洁度方面也很高。
该技术在煤炭燃烧过程中,能确保燃烧材料循环进行燃烧,同时还能实现脱硫反应,但事实上循环流化床锅炉技术在实际应用过程中受到较多因素的影响,并没有达到理想中的效果,本文针对影响循环流化床锅炉效率的根本原因进行了全面分析,并提出了调整方案。
关键词:循环流化床锅炉;锅炉技术;煤炭燃烧;锅炉效率引言正是由于该技术在实际应用过程中能源消耗比较低,煤炭燃烧效率高,所以该技术在市场上应用比较广泛。
随着新时代的发展低碳环保理念逐渐深入人心,人们赋予循环流化床锅炉更高的标准,大部分锅炉厂已经将原本的锅炉型式替换掉,采用循环流化床锅炉技术,能有效地控制整体的运行成本,还能促使运行效率的提升。
但是循环流化床锅炉技术在应用中,非常容易受到外界因素的影响,所以要及时找到影响因素,并有针对性的解决才能有助于提升该技术的使用效果。
1循环流化床锅炉燃烧过程目前循环流化床锅炉燃烧技术应用比较广泛,主要在燃烧的过程中煤炭颗粒会经过干燥处理,燃烧过程中逐渐达到一定膨胀点就会破碎,燃烧中还要经历两次挥发分析出过程,煤炭颗粒在稳定的挥发分析出中第一次的温度是控制在500~600°C,第二次是800~1000°C。
煤炭颗粒的挥发分产量,是由燃烧过程中锅炉运行速度和炉膛内产生的温度来决定的,燃烧方式也会受到一定影响,一般化学反应速率以及氧化扩散效率都会对燃烧方式造成影响,整个燃烧过程是经历了化学反应,并且达到氧化扩散反应的状态下开展的。
2影响因素该技术在实际应用过程中是通过对电量进行自动化管控的方式来对其进行调整控制的,通过自动化的方式能很好地控制煤炭在锅炉中燃烧的速度,而且还能对燃烧系统的发电量进行有效控制。
该技术在应用过程中,煤炭燃烧时会受到较多的外界因素影响,其中煤炭颗粒的大小就会对整体的燃烧情况造成影响,想要确保循环流化床锅炉能实现稳定的燃烧,则需要工作人员根据具体情况有针对性的进行调整。
循环流化床锅炉运行管理研究心得体会前言循环流化床锅炉做为电厂重要的运行设备之一,其运行的安全性对电厂的生产和员工人身安全影响至关重要。
因此,对循环流化床锅炉的运行管理做进一步的研究和探讨,具有十分重要的意义。
本文结合徐州垞城电力的循环流化床锅炉运行情况,通过循环流化床锅炉运行管理做进一步的分析^p 研究,希望能对电厂安全生产、提高经济效率等方面有一定的促进作用。
1、循环流化床锅炉的特点循环流化床锅炉做为燃煤锅炉的一个类型,因此对燃料的适应性强其节电节煤、效率高等优势,在我国得到了迅速的发展,被越来越多的工业企业所应用。
其主要特点有:1.1燃料适用性强循环流化床锅炉的对燃料煤种的适用性强,具体表现在其燃料用煤可以是无烟煤、烟煤、褐煤等,甚到在沸腾炉的燃料中,可以用煤渣和煤矸石和甚至可以是秸秆、稻壳等生物质燃料。
1.2结构性能优良,热效率高循环流化床锅炉在结构上,相对于其他锅炉而言,具有明显的优势,其通过汽包横置式的自然循环对流管束的应用,过热器采用高低温两级布置,而空气预热器和省煤器均为一级布置,可以有效提高燃料的燃烧效率,其给煤采用螺旋给煤机正压给煤或者皮带给煤机经溜煤管负压给煤,给煤速度可以通过控制台进行无级调速操作,可以很方便的完成给煤操作。
1.3燃烧充分,污染物排放低循环流化床锅炉因其燃烧温度稳定、燃烧效率高、优化燃烧过程,使得其减少NOx的排放量、脱硫性能好。
脱硫效率高。
不需采用尾部脱硫脱硝装置,投资和运行费用都大为降低。
2、影响锅炉安全运行的重要因素:结焦的预防及其处理措施2.1锅炉结焦的预防循环流化床锅炉是电厂的大容量的锅炉设备,运行人员必须是其安全性。
影响锅炉安全性的因素有很多,其中结焦是锅炉能否安全运行的重要影响因素。
引起锅炉结焦的原因总结起来主要有两方面:运行和结构。
运行上如果操作方法不当,浓相段温度过高、过低,给煤不均匀,风、煤配比不合理,放冷灰过多等也都容易引起结焦。
此外,如果煤的筛分质量不好,比如混有石头及其它杂物或大颗粒过多,或者粉末过多,水分太大等,都有可能结焦。
生物质锅炉点火方式及油罐容量设置的研究目前国内生物质直燃发电主要以循环流化床及炉排炉两种炉型为主,在已投运的项目中两种炉型各自发挥着自身的技术特点。
本文针对目前国内生物质锅炉的点火方式进行比较与分析,充分结合炉型的燃烧特性,提出适应炉型的点火方式,同时对不同炉型油罐容量设置提出了合理的推荐意见。
2 循环流化床锅炉点火方式国内循环流化床锅炉多采用床面油枪流态化点火(床上油点火)与预燃室流态化油点火(床下油点火)两种方式,点火用油一般采用0号轻柴油。
2.1 预燃室流态化油点火(床下油点火)床下油点火是流态化点火,整个启动过程均在流态化下进行。
它基本原理是燃油雾化后在预燃室内完全燃烧,产生的高温烟气及火焰(1500℃)与鼓风机供给的冷风均匀混合成850℃左右的热烟气,通过风室、风帽进入床内,加热床料。
这种点火方式不会出现低温或高温结焦。
目前轻油点火有机械雾化和压力空气雾化两种,点火也分为火把点火和高能点火器自动点火两种。
其点火操作步骤如下:1)床上铺放一定粒径和厚度的底料。
2)启动空压机(空气雾化)和油泵,将空气压力和流量、点火油压力和流量调整到点火正常值。
3)油枪在首次使用前应先作雾化实验,方法是将油枪从预燃室中抽出,插入一容器内,开启雾化风门和油枪阀门,观察油枪雾化情况,记录最好雾化效果时的空气压力和流量及点火油压力、流量,以此作为点火时的依据参数。
4)启动引风机、鼓风机,关闭送风档板,将油枪点燃,然后打开送风门,调整送风量,使底料尽快处于临界流化状态。
这一点对于床下油点火从安全角度讲十分的重要,这样不会造成热烟气在密闭风室内的积聚和膨胀。
5)调节油枪油压和喷油量,改变热烟气发生器风道的燃烧风和混合风风量和风比,可控制热烟气温度和烟气量,为提高热烟气的热利用率,减少油耗,点火的热烟气量使床料呈流化状态即可,不宜用较高的流化速度。
6)为避免烧坏风帽,一定要控制热烟气温度,不允许超过900℃,测量点火烟温的热电偶应插入风室中大于800~1000mm,以正确反映热烟气温度。
生物质循环流化床锅炉问题研究
摘要:循环流化床锅炉因其燃料适应性广等特点而广泛适用于生物质电厂,生物质燃料的特性决定了生物质循环流化床锅炉也存在很多特殊性。
基于此,探讨生物质循环流化床锅炉存在的问题及解决措施。
关键词:生物质循环流化床锅炉;给料;受热面积灰;高、低温腐蚀;结焦
引言
与化石燃料相比,生物质燃料碱金属、氯、氧含量高,硫含量低,挥发份、水分高,灰分低,固定碳低,热值低。
基于生物质燃料特性和循环流化床锅炉循环倍率高、蓄热量大等特点,可知生物质循环流化床锅炉具有以下特点:炉膛燃烧温度低,一般控制在800℃以下;燃料适应性广,可实现不同品质的生物质燃料的燃烧;燃烧效率高;循环物料少,会出现循环物料不足的现象;受热面积灰、高低温腐蚀问题严重,易结焦。
1 燃料储存及给料不稳定
生物质燃料受地域、季节等因素的影响,会出现燃料供应不足的现象,需提前大量储存。
一台75t/h的生物质循环流化床锅炉年需燃料在250万吨左右,自然堆积所需场地较大,同时要注意防火。
生物质燃料含水量较大,含水量增加会导致锅炉热效率降低,电厂经济性下降,故应尽量避免淋雨,加强通风,减少燃料储存过程中湿度的增加。
由于生物质燃料质量轻、易蓬堵、易钩挂、流动性差的特性,给料过程中时常会出现料仓蓬堵、给料不畅的现象,在给料量较大、负荷增加时会更加频繁,影响机组稳定运行。
可采用螺旋蛟龙给料机,运行时加强监视,发生堵料及时疏通。
2 受热面积灰及高温、低温腐蚀
在高温环境下,生物质燃料中的碱金属会在受热面表面形成含有碱金属氯化物的高温粘结灰,同时,由于碱金属会降低灰的熔点,使灰更容易沉积在受热面上,造成受热面的积灰,影响传热。
生物质锅炉受热面的腐蚀主要是来自燃料中的氯和烟气中的氯对受热面管壁造成的高温腐蚀和低温腐蚀。
其中高温腐蚀主要发生在壁温大于470℃的过热器的高温区,一是因为过热器壁温处于易腐蚀区域,二是因为过热器管子表面生成的粘结灰会与烟气中硫化物和氯化物发生反应,对受热面管壁造成腐蚀。
而低温腐蚀主要发生在空预器的冷段,尤其是冷空气进口端。
当空预器管壁温度低于酸露点温度时,烟气中的酸性气体在空预器管子表面凝结形成酸液,对空预器管子造成酸性腐蚀。
生物质燃烧生成的烟气中除了含有会形成硫酸的硫氧化物外,还含有能形成盐酸的氯化物。
多数生物质燃料硫的含量极低且大多为硫酸盐形式的无机硫,因此,生物质循环流化床锅炉的低温腐蚀因硫氧化物造成的份额很小。
生物质燃料中氯含量及碱金属含量都很高,正常状态下氯与碱金属形成碱金属盐,但在炉内高温下,燃料中部分氯与碱金属盐发生化学反应,以气相HCL的形式存在,当烟气温度低于酸露点温度时,氯化物所形成的盐酸是造成低温腐蚀的主要原因。
管壁温度与腐蚀速度的关系如下图所示。
图1 管壁温度与腐蚀速度的关系
采取以下措施可防止高温腐蚀的发生:(1)高温过热器的管壁温度应避开易腐蚀区域,按烟气流程,过热器的布置方式可采用低温过热器在前,高温过热器在后;(2)提高金属材料等级,过热器管材选取耐腐蚀性高的不锈钢管材,以减轻腐蚀的影响;(3)炉内添加石灰石固化部分氯及氯化氢,降低腐蚀气体,添加煤灰、高岭土等添加剂固化碱金属氯化物;(4)受热面管子采取顺列布置,并加大管子间的横向节距,以减少管排间飞灰搭桥堵塞的可能性;布置性能良好的吹灰器,运行时将吹灰器多次投入使用,且在锅炉刚开始运行时就投入吹灰器,以防止灰分粘结在受热面管子表面。
在此基础上采用多回程的对流烟道,烟道内
布置屏式受热面,加大炉内管屏间距,适当提高烟速,选用较低的床温,可有效解决受热面的积灰问题。
针对低温腐蚀,可采取以下措施:(1)炉膛温度低,整个燃烧过程的烟气温度都低,低温燃烧可以将生物质中的氯大部分维持在灰相中,以碱金属氯化物的形式存在,减少气相氯的析出,可从根本上缓解低温腐蚀问题。
(2)设计选取合理的排烟温度,使空预器管壁温度尽量高于酸露点。
(3)选用耐腐蚀性强的空预器管子材质,如采用镀搪瓷管子。
(4)空预器采用卧管式的形式布置,以便于检修更换。
3 炉内结焦
保证循环流化床锅炉正常运行的必要条件是炉膛内存在大量的循环物料,但是生物质燃料挥发份高、灰份低,导致循环灰量偏少,无法保证锅炉正常运行的循环灰量,在运行时需要添加惰性物料以增加循环物料量来保证锅炉正常运行。
一般是向炉内添加石英砂,但存在两个问题,一是由于石英砂硬度高,会加剧锅炉受热面的磨损;二是由于生物质中钾、钠等碱金属含量较高,添加石英砂后,
在高温下发生化学反应,在燃料燃烧过程中,生物质燃料中的钾和钠与砂中的SiO
2
生成低熔点的共晶体,共晶体在高温下熔化,并沿着灰渣及砂子的缝隙流动,并粘结周围的灰渣及砂粒,形成块状,从而造成床料烧结和结渣。
若此时流化不良,将会导致锅炉因炉膛结焦而停炉。
由此可知,影响生物质循环流化床锅炉床料烧结的因素有炉膛温度、流化风速和物料成分,温度是影响结焦最主要的因素。
要防止运行中结焦现象的发生,可采取以下措施:(1)在锅炉结构上采取适当措施,避免炉膛温度过高的问题。
比如选取合理的一、二次风配比,配合良好的供风系统,选取合理的炉膛截面宽深比和布置合理的炉膛受热面。
布风均匀可使床料流化均匀,燃料与床料更好地混合,还可保证炉膛运行时温度场均匀,燃烧更加充分,炉膛运行温度不会过高。
(2)添加的循环物料应具有能抑制低熔点共晶体形成的特点。
可以选择富含抑制烧结元素的床料,提高烧结发生的温度,如燃煤循环流化床锅炉的底渣。
(3)可以采用低温燃烧技术。
实践证明,生物质循环流化床锅炉750℃左右的床温,在保证燃烧效率的同时,可解决炉内结焦问题。
结语
随着化石燃料的日益紧缺,生物质作为一种理想的可再生能源,逐渐进入人们的视野,生物质发电技术的应用也日益广泛。
本文结合生物质燃料特性和循环流化床锅炉特点,简要介绍了生物质循环流化床锅炉存在的给料不稳定、受热面积灰及高温低温腐蚀、炉内结焦等问题,以及这些问题的解决措施,对生物质循环流化床锅炉有了比较清晰的认识。
参考文献
[1]卢啸风.大型循环流化床锅炉设备与运行[M].北京:中国电力出版社,2006.
[2]郎丽萍.生物质循环流化床锅炉技术介绍[J].电站系统工程,2019,35(4):27-29.。