循环流化床锅炉优化调整与控制

立新的回料平衡(一般锅炉启动初期或入炉煤灰分低时,循环灰少易发生回料波动)。入炉煤质可通过不同煤种科学配比,力求接近锅炉设计煤种要求,我们的经验做法是将不同厂家煤,按照发热量、挥发分、灰分、硫分等主要指标合理搭配,运行过程中再进行微调,确保锅炉燃烧稳定。煤的粒度通过定期检查细碎煤机状况,及时调整细碎煤机锤头间隙并定期做入炉煤粒度分析,来保证入炉煤粒度分布要求。
2.2 床压调控
床压也是锅炉控制的主要参数之一,它的高低直接反映出料层的厚度。床压调整主要依据一次风量与布风板阻力的关系曲线和流化风量和床料阻力的关系曲线,并结合锅炉实际运行状态综合判定调整。一般入炉煤粒度偏大,可适当增加料层厚度、增加一次风量,增加料层厚度主要考虑增加料床蓄热量,增加一次风量主要考虑使大颗粒能够流化,燃烧更充分。事物都是两面性的,增加一次风量增加了耗电量,同时也增加了炉内各受热面磨损,因此,还要从源头上控制入炉煤粒度,确保锅炉安全经济运行。本文介绍的炉型设计床压为8~13kPa ,但由于入炉煤粒度达不到设计要求,运行床压一般控制在15kPa 左右。笔者通过查阅大量技术资料,理论认为锅炉水冷壁磨损与烟气流速三次方成正比,实践也证明:烟
气流速、入炉煤粒径是锅炉水冷壁磨损的主要因素。2019年11月末,某电厂由于煤中矸石量较多,细碎煤机对矸石破碎不理想,入炉煤大颗粒偏多,在炉内循环沉积,造成下渣不畅,炉内流化恶化,床温波动,为维持锅炉运行,被迫增加一次风量,提高料层厚度,床压最高达19kPa ,大约持续约一周时间,停炉检查时炉膛密相区浇注料磨损非常严重,再次证明烟气流速是锅炉磨损的主要因素。近年来,某电厂不断探索优化锅炉运行方式,采用“低一次风量、低风速、低床压”运行,即简称“三低”运行模式,在锅炉减少受热面磨损、长周期运行方面取得了良好效果。“三低”运行模式符合目前循环流化锅炉主流设计理念,大型循环流化床锅炉一般设计床压在5kPa 左右,有的可能还要更低,对延长循环流化床锅炉运行周期起到了关键作用。
2.3 回料量
本文介绍的炉型为高温旋风分离器、自平衡U 型密封返料
阀,正常运行时无需调整控制。锅炉检修时,回料阀小流化床风帽及浇注料检查修复后,要将清出的循环灰再填回去;另外,锅炉做完流化试验后要对床料进行补充(一般料层厚度在0.8~1米间),保证锅炉在启动初期有一定的循环灰量;但此循环灰量是有限的,一般锅炉运行一个班次才能建立起回料平衡,如果入炉煤灰分含量少,还需要更长时间。锅炉启动初期经常会出现回料波动现象,床温升高、负荷偏低,说明循环灰量少,回料平衡尚未建立。运行过程中如果负荷频繁调整、煤中灰分又少,调
0 引言
循环流化床锅炉技术因卓越的环保特性、良好的燃料适应
性和运行性能,在世界范围得以迅速发展。我国自20世纪80年代开始从事循环流化床锅炉技术开发工作,经过二十多年与国外拥有成熟技术的锅炉设计制造商合作(美国PPC 、ALSTOM 公司、奥地利AE 公司)、引进(ALSTOM(原德国EVT)公司220t/h-410t/h 级(包括中间再热)循环流化床锅炉技术,美国燃烧动力公司(CPC)的细粒子循环流化床锅炉技术)、消化吸收和自主研究,中国已经完成了从高压、超高压、亚临界到超临界的跨越,在大型循环流化床锅炉技术领域已处于世界领先水平[2]。哈尔滨锅炉厂是我国较早期从事研究、开发循环流化床锅炉厂家之一,现以哈炉2002年设计制造的220t 循环流化床锅炉为例,结合运行经验和专业知识,对循环流化床锅炉主要参数的调整与控制作一些浅显的分析论述。
1 设备简介[1]
制造厂家:哈尔滨锅炉厂;锅炉型号:HG220/9.8-L.YM27高温高压循环流化床锅炉;锅炉型式:单汽包自然循环、单炉膛、平衡通风、高温旋风分离器、自平衡U 型密封返料阀、紧身封闭布置、全钢炉架悬吊方式、固态排渣、水冷滚筒冷渣器。锅炉容量和参数:过热蒸汽最大连续蒸发量:220t/h ;过热蒸汽出口蒸汽压力:9.81MPa ;过热器出口蒸汽温度:540℃;给水温度:215℃;空气预热器
型式:卧式管式空气预热器;进风温度:35℃;一次风热风温度:190℃;二次风热风温度:190℃;排烟温度:146℃;锅炉效率:90.5%;脱硫效率:>80%;钙硫比(Ca/S):2。3d陶瓷打印
2 主要参数调整与控制
2.1 床温调控
床温是锅炉控制的主要参数之一,本文所述锅炉额定负荷设计床温873℃,最佳温度控制在850℃~900℃之间,最高不
能超过950℃,最低不能低于800℃[1]
床温过高容易造成锅炉结焦,温度过低容易发生锅炉灭火,因此,锅炉运行过程中必须严格控制床温。控制床温在最佳范围内亦有利于炉内脱硫和SNCR 脱硝,循环流化床锅炉炉内脱硫反应最佳温度区间为
850~900℃[2],
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石墨冷铁同时此温度区间能够减少氮氧化物生成,对降低烟气排放指标,减少辅料消耗起到至关重要的作用。影响床温的主要因素是给煤量、一次风量、回料量、煤质及煤的粒度。给煤量、一次风量可以调节,如果床温过高,可以通过减少给煤量或适当增加一次风量控制;而回料量不可控(自平衡密封返料),正常运行时无需控制,但回料如果出现波动,不回料或少回料,床温就会出现异常升高现象,这时就要通过高压风进行扰动,或接通压缩空气鼓动回料阀料床,迫使其松动、流化,建
循环流化床锅炉优化调整与控制
班允柱 周玉军 徐立春(吉林省吉林燃料乙醇有限责任公司热电厂,吉林 吉林 132001)
摘要:文章结合循环流化床锅炉的构造特点,从循环流化床锅炉的燃烧调整和控制入手,论述了循环流化床锅炉运行中常见的问题和采取的主要措施。
关键词:循环流化床;锅炉;调整;控制
验,确保入炉煤粒度达到或力求接近锅炉设计入炉煤粒度分布
曲线。如果入炉煤粒度偏大,石性大,还会造成流化困难,一些大块煤矸石或石头烧不透,沉积在料层底部,严重时可能造成排渣管堵塞、喷热渣、床温波动,操作不当都会存在停炉风险。总结多年来运行经验,当入炉煤粒度偏大,床温出现波动(一般降低),就要根据实际情况,适当增加一次风量,
厚料层来维持床温,如渣管排渣不畅还要进行梳通,确保锅炉不灭火。
2.6 环保指标SO 2、NO x 控制
近年来,国家对环境保护越来越重视,四不两直、明查暗访,检查频次高执法更严格,所有环保指标线上运行,一旦出现指标偏离或超出合格范围,企业要第一时间做出响应,采取措施回归正常值范围,否则要受到相应处罚;因此,各企业都非常重视锅炉环保指标控制。某电厂设计为炉内脱硫、SNCR 脱硝,投资较少,但存在过度投加,脱硫脱硝剂消耗大,造成浪费现象。由于采用纯炉内干法脱硫的技术路线,石灰石粉投入量始终处于较高的钙硫摩尔比水平,锅炉负荷80%~100%时,钙硫摩尔比达到约6.5,造成石灰石耗量增加。经过化验,飞灰及底渣中分别含氧化钙约12%、6%,造成石灰石大量浪费。同时,过
量的石灰石对NO x 的原始生成量有明显的催化作用[2]
导热油配方企业既要保证环保指标要求,又要考虑锅炉经济运行;因此,加强锅炉优化控制是各企业提质增效的一个重要举措。一是要保证环保指标上限运行,但也存在超标风险。二是要避免锅炉负荷大幅调整,确保脱硫脱硝剂在炉内反应时间。三是要时时跟踪环保指标变化,微调精调。四是要加强脱硫脱硝剂
质量控制(石灰石粒度分布,CaO 含量,氨水浓度要保证)。未来,如果国家强制要求环保指标超低排放,脱硫脱硝工艺还要进行技术改造,采取半干法或湿法脱硫,SNCR 、SCR 联合脱硝等等,确保锅炉环保指标达标排放。
3 结语
锅炉优化调整是一个复杂的过程,调整任何一项主要参数,
其它参数都要相应变化,需要综合评价判定;而循环流化床锅炉的特性又比较突出,即使是同一型号锅炉也存在一些差别,这就需要运行人员熟练掌握锅炉设计、构造、特性,以专业知识为基础,以操作规程为指南,不断总结运行控制经验,养成良好的职业素养,才能更好的驾驭所控制的锅炉。上述几项参数是锅炉安全、稳定、高效运行的重要参数,也是运行过程控制的关键点,在运行中要加强监控,使其达到最佳运行状态,最大限度发挥循环流化床锅炉的高效节能优势。
参考文献:
[1] 朴光俊,刘兵. 热电厂锅炉装置操作规程:Q/JRY.109.302. 02—2019[S].吉林:吉林燃料乙醇公司,2019.
[2]郭宗涛. 150MW 循环流化床锅炉脱硫脱硝技术改造及燃烧优化[J].工业锅炉,2017 (03): 40-43.
[3]赵志刚.循环流化床锅炉燃烧控制与调整[J].能源技术与管理,2017, 42(1): 147.
[4]高洪培,王鹏利,张敏,等.大型循环流化床锅炉临界流化风量控制与燃烧优化调整[J].热力发电,2005 (4): 31-33.
作者简介:班允柱(1973-),男,大学本科,高级工程师,现任吉林燃料乙醇有限责任公司热电厂副厂长、安全总监。
铅黄铜整不当就会出现长时间不回料,这时就需要加强高压风挠动,或接通压缩空气,强制流化回料,否则施风分离器料腿积灰较多,静压增大,突然大量回料有可能造成灭炉风险。某电厂就曾因锅炉大量回量,低温灰不能快速排出炉膛外,床温过低,造成锅炉灭火事故。
2.4 风量调整
锅炉设计时,一般采用一次风为锅炉燃烧流化用风、床下启动燃烧器点火用风;二次风为锅炉燃烧调整用风、给煤系统密封用风;高压风为锅炉回料流化松动用风。在锅炉优化燃烧调整过程中,风量调整起到至关重要作用,一般一次风在保证锅炉正常流化时,尽量控制小风量运行,以减少炉内受热面磨损;锅炉燃烧调整用风主要调整二次风量,按照自下往上逐层递增原则,保证燃料化学燃烧充分,减少飞灰含碳量,提高锅炉燃烧热效率。锅炉经济运行需要一个整体平衡,一般含氧量控制在3%左右,
含氧量过高会造成磨损增大,相应的排烟损失也会增大;含氧量过小,则会造成锅炉燃烧不完全,燃烧效率降低。另外,在运行中,炉膛差压应控制在-50Pa 左右,该压力可通过调整引风机的出力来实现[3]。大型循环流化床锅炉参数控制会更低,主要是考虑降低排烟热损失。在燃烧调整过程中,一般加负荷时先加风再加煤,减负荷时先减煤再减风,通过微调勤调,避免床温产生大幅波动,确保燃料燃烧更充分。综上所述,锅炉风量调整需要结合实际情况,综合考量。
2.5 入炉煤粒度控制
文章所述锅炉设计入炉煤粒度最大为7mm ,2mm 占比80%以上,如图1所示[1]。入炉煤可谓是锅炉的“粮食”,保证入炉煤粒度分布是锅炉安全运行的前提条件。粒度过大,流化风量就要加大,增加炉内受热面磨损,理论认为锅炉水冷壁磨损与入炉煤粒度平方成正比,可见煤的粒度也是锅炉安全控制的重要因素。粒度过细,一些小的颗粒还未来得及在炉膛内燃烧,随着烟气带走,高温旋风分离器如果捕捉不到,不能参与循环燃烧,飞灰含碳量将显著增加,机械不完全燃烧热损失增大。对于现有设备条件,燃煤粒径分布调整受到限制,但应尽可能调整接近设计粒度分布。避免细组分过多造成炉膛上部温度偏高,或者颗粒偏粗造成运行风量过大,磨损严重,排烟温度高等后果[4]。控制入炉煤粒度还要从源头—入厂煤入手,保证煤质,减少煤中矸石量和杂质,加强细碎煤机运维,定期做煤的粒度分布试
rrggg粒径/mm
图1 哈尔滨锅炉厂设计煤粒度分布曲线

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