小龍?zhí)峨姀S循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行評述
摘要:闡述了國電小龍?zhí)栋l(fā)電廠1 025 t/h循環(huán)流化床( CFB)鍋爐燃用褐煤的優(yōu)勢,并結(jié)合系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)的問題,提出解決措施。
關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床,運(yùn)行,措施
國電小龍?zhí)栋l(fā)電廠三期2 ×300MW 機(jī)組擴(kuò)建工程的8號機(jī)組于2006212221正式投入試生產(chǎn), 7 號機(jī)組于2007205229投產(chǎn)發(fā)電。
小龍?zhí)峨姀S三期擴(kuò)建工程7、8號鍋爐是上海鍋爐廠生產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐(CFB) ,其爐膛溫度達(dá)到850～900 ℃。2 臺爐均采用爐內(nèi)添加石灰石脫硫方式, 設(shè)計(jì)鈣硫摩爾比為2. 0, 脫硫效率達(dá)到 94% ,石灰石耗量為22 t/h,電除塵器出口煙氣SO2、 NOx 排放指標(biāo)達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 13223 - 2003)中的規(guī)定限值。
2007210224～26日,經(jīng)云南省環(huán)境監(jiān)測中心站監(jiān)測, 7、8號鍋爐電除塵器出口煙氣SO2、NOx 、煙塵排放濃度均達(dá)到GB 13223 - 2003第Ⅲ時段縣級規(guī)劃區(qū)外允許排放限值,即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下污染物排放質(zhì)量濃度: SO2 < 400mg/m3 , NOx < 450mg/m3 ,煙塵 < 50mg/m3。
1 燃用褐煤的優(yōu)勢
小龍?zhí)栋l(fā)電廠三期工程設(shè)計(jì)燃用云南省開遠(yuǎn)市小龍?zhí)睹旱V褐煤,其煤質(zhì)特性見表1。
 |
從表1可以看出,小龍?zhí)逗置簩俑邠]發(fā)分、低發(fā)熱量、中硫分、超高水分、；曳趾置,極易燃盡、著火、結(jié)焦;灰的變形溫度、融化溫度均比較低,磨損性較強(qiáng)。
由于燃用的小龍?zhí)逗置菏盏交衷?0%以上,內(nèi)水分高達(dá)11%, 當(dāng)破碎后的煤粒在爐內(nèi)與 860 ℃左右的熾熱物料接觸時,煤粒被迅速加熱,內(nèi)水分及揮發(fā)分迅速膨脹析出,導(dǎo)致煤粒爆裂,因此, 入爐原煤粒度可放寬至12～15mm;另一方面,由于該煤種揮發(fā)分較高,使得煤的著火溫度降低,在流化狀態(tài)下500 ℃左右就能著火;再者是燃煤的灰分含量較低,灰渣量較小,故鍋爐可靠性大為提高;另外, 該煤種灰分中的SiO2 含量較低,對鍋爐受熱面磨損較輕。
與常規(guī)煤粉爐相比, CFB鍋爐對煤種適應(yīng)性廣、燃燒效率高。在燒優(yōu)質(zhì)煤時, CFB 鍋爐的燃燒效率與煤粉爐持平;燒劣質(zhì)煤時,燃燒效率比煤粉爐約高 5%;燃燒強(qiáng)度約為煤粉鍋爐的10倍;負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好,調(diào)節(jié)范圍大,調(diào)節(jié)速度快;燃料制備簡單,無需配套制粉系統(tǒng),只設(shè)碎煤系統(tǒng)即可;采用爐內(nèi)噴鈣,不需另設(shè)脫硫裝置,占地面積小;無廢水排放;高效脫硫,脫硫效率可以達(dá)到90%以上;低溫燃燒,不易結(jié)焦,且由于爐膛溫度為850～900 ℃,燃燒時能有效抑制NOx 生成。
因此,小龍?zhí)栋l(fā)電廠三期工程CFB鍋爐燃用小龍?zhí)逗置壕哂泻艽蟮膬?yōu)勢。
2 CFB鍋爐調(diào)試、運(yùn)行過程中存在的問題及解決措施
2. 1 存在問題
小龍?zhí)栋l(fā)電廠三期工程CFB 鍋爐在調(diào)試運(yùn)行過程中出現(xiàn)了一些問題。
2. 1. 1 鍋爐翻床
鍋爐翻床的主要影響因素有: (1)一次風(fēng)調(diào)節(jié)檔板特性。由于電動調(diào)節(jié)檔板響應(yīng)較慢,調(diào)節(jié)遲緩,在進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)時,特別是在發(fā)生翻床、工況大幅度變化時,風(fēng)量增減周期較長, 床層易“塌死”。
(2)一次風(fēng)量的測量準(zhǔn)確性。如果一次風(fēng)量測量不準(zhǔn)確,將影響對床料流化狀態(tài)的分析、判斷和床壓自動調(diào)節(jié)投入率,給運(yùn)行人員的操作調(diào)整帶來困難,容易因調(diào)節(jié)失誤而造成翻床。
(3)一次風(fēng)差壓控制。床壓的自動控制是CFB 鍋爐特有的自控項(xiàng)目,其基本控制要素有:空預(yù)器出口一次風(fēng)壓、空室壓力、床層差壓。在風(fēng)量自動控制中,一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)檔板用以控制一次風(fēng)壓,并保持空預(yù)器出口一次風(fēng)壓與空室壓力在一個恒定的差值范圍內(nèi),兩側(cè)熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)檔板以床層壓差為前置信號,控制一次風(fēng)速。如果差壓值選擇過低,既影響一次風(fēng)檔板的調(diào)節(jié)特性,又使得床壓調(diào)節(jié)遲緩,當(dāng)流化工況突然變化時,無法及時進(jìn)行調(diào)節(jié),特別是當(dāng)一次風(fēng)檔板為電動調(diào)節(jié)時,情況更為突出。若差壓值選擇過高,雖然一次風(fēng)調(diào)節(jié)檔板具有良好的特性, 但節(jié)流損失較大,檔板開度變化率與流化風(fēng)速變化的線性呈階躍式,對流化工況的擾動較強(qiáng),并且使風(fēng)機(jī)電耗增加,不利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
(4)床壓。床壓高,表明爐內(nèi)物料循環(huán)量大,在兩側(cè)床壓差同等的情況,物料在循環(huán)過程中發(fā)生偏床的幾率相應(yīng)增加。同時,由于床料增加,一次風(fēng)速也增加,爐內(nèi)氣固兩相流擾動增加,兩床失穩(wěn)情況加劇。因此,應(yīng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷———床壓曲線,將床壓控制在一個合理的范圍內(nèi)。
(5)稀相區(qū)的灰濃度。在鍋爐運(yùn)行中,應(yīng)合理控制稀相區(qū)的灰濃度。若灰濃度過高,當(dāng)鍋爐風(fēng)量發(fā)生變化時,鍋爐內(nèi)循環(huán)容易發(fā)生突變,造成兩側(cè)床壓失衡翻床,甚至導(dǎo)致塌床;如果稀相區(qū)的灰濃度過低,則影響爐內(nèi)吸熱,導(dǎo)致床層溫度和分離器出口溫度過高,影響機(jī)組帶負(fù)荷能力。
(6)一次風(fēng)調(diào)節(jié)檔板安裝位置。在設(shè)計(jì)和安裝一次風(fēng)調(diào)節(jié)檔板時,由于本工程的一次風(fēng)檔板執(zhí)行器與一次風(fēng)管間的距離較近,且在進(jìn)行管道保溫施工時,又將執(zhí)行器下部包在保溫材料內(nèi),運(yùn)行中多次出現(xiàn)執(zhí)行器超溫保護(hù)動作,使一次風(fēng)量調(diào)節(jié)失靈,引起鍋爐兩床失穩(wěn)。
2. 1. 2 外置床漏灰
外置床漏灰點(diǎn)主要出現(xiàn)在外置床回灰至爐膛部位,另外,由于外置床金屬外殼在焊接時沒有滿焊, 雖然其內(nèi)部用保溫澆筑料進(jìn)行了全密封,但因保溫澆筑料經(jīng)過烘爐或運(yùn)行后有一定的膨脹間隙,加之床料的穿透性能強(qiáng),焊接點(diǎn)處仍有床料漏出。
2. 1. 3 給煤線故障
給煤線的安全穩(wěn)定運(yùn)行,對CFB 鍋爐至關(guān)重要。我們在給煤線設(shè)計(jì)選型時已經(jīng)充分考慮了單臺給煤線的最大出力,保證其滿足同側(cè)給煤量對負(fù)荷的總需求,但在實(shí)際運(yùn)行中因受到一些客觀因素的影響,仍不能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如果多條給煤線在同一時段發(fā)生故障,除引起機(jī)組被迫減負(fù)荷、降低經(jīng)濟(jì)性外,更嚴(yán)重的是將影響機(jī)組爐內(nèi)工況的穩(wěn)定, 造成床溫、床壓大幅度波動而引發(fā)其他次生故障。
2. 1. 4 爐內(nèi)受熱面磨損
無論燃用何種煤種, CFB爐內(nèi)受熱面磨損是不可避免的,不同的燃煤特征和成分其磨損速率不同, 鍋爐運(yùn)行周期長短也不一。
2. 1. 5 石灰石系統(tǒng)故障
石灰石系統(tǒng)的故障主要表現(xiàn)在輸送管道磨損泄漏和管道堵塞兩個方面。其主要原因有輸送管道的材料、設(shè)計(jì)和安裝、程序控制設(shè)定、運(yùn)行方式和參數(shù)控制等不合適。
2. 2 解決措施
針對小龍?zhí)栋l(fā)電廠三期工程CFB鍋爐調(diào)試、運(yùn)行中存在的問題,我們在以下幾方面進(jìn)行了控制。
2. 2. 1 控制翻床
(1)運(yùn)行中合理控制給煤量、返料量、排渣量, 保證兩側(cè)床壓一致。
(2)在調(diào)整給煤量時,使燃煤在整個床面分布均勻。若一側(cè)給煤量減少時,應(yīng)立即減少另一側(cè)給煤量;控制爐膛兩側(cè)床溫、床壓平衡,床壓偏差應(yīng)控制在小于2. 5 kPa。
(3)維持爐膛兩側(cè)外置床返料量基本一致,避免因?yàn)榉盗狭科疃a(chǎn)生床溫、床壓偏差。
(4)調(diào)整爐膛兩側(cè)風(fēng)量及給煤量,使兩側(cè)床溫及一次風(fēng)量均衡。
2. 2. 2 控制外置床漏灰
外置床漏灰的控制應(yīng)重點(diǎn)放在設(shè)計(jì)和施工過程中。在外置床設(shè)計(jì)時應(yīng)保證其支承鋼架的強(qiáng)度和膨脹性,減小機(jī)械應(yīng)力和熱膨脹余量不足造成的拉裂; 外殼施工時應(yīng)進(jìn)行內(nèi)外焊接;保溫澆注應(yīng)嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行;外床運(yùn)行應(yīng)選擇合適參數(shù),盡量減少熱沖擊。
2. 2. 3 合理設(shè)計(jì)給煤線
給煤線設(shè)計(jì)時首先應(yīng)對原煤斗進(jìn)行合理選型, 盡量采用防堵性能較好的內(nèi)襯材料和煤斗型式;在有條件時采用干煤棚等,減少入爐煤外在水分;給煤機(jī)出力的余量應(yīng)充分。
2. 2. 4 降低鍋爐磨損速率
CFB鍋爐的磨損是客觀存在的,應(yīng)根據(jù)燃用煤種和機(jī)組運(yùn)行周期,充分論證投資和收益,將磨損控制前移到燃煤輸送階段,特別是對燃用煤矸石的電廠,應(yīng)有燃煤破碎和篩選專用設(shè)備,降低鍋爐受熱面的磨損。同時,采用先進(jìn)的防磨技術(shù),如讓管、防磨梁、噴涂等。其次,應(yīng)根據(jù)燃燒工況,嚴(yán)格控制一次風(fēng)量、床存量和床料,盡量降低磨損速率。再者,應(yīng)加強(qiáng)機(jī)組可靠性管理,分析統(tǒng)計(jì)運(yùn)行周期,并根據(jù)燃用煤種選擇停機(jī)檢查時間,避免因磨損爆管給設(shè)備帶來損傷。
2. 2. 5 其他
應(yīng)嚴(yán)格控制石灰石粒度和合理的氣粉濃度,減少泄漏;對影響系統(tǒng)投入率的因素進(jìn)行分析,改進(jìn)控制程序,及時消除存在的設(shè)備缺陷;加強(qiáng)人員培訓(xùn), 全面掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),保證SO2 等污染物排放達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。
參考文獻(xiàn):
[ 1 ]四川省電力工業(yè)局,四川省電力教育協(xié)會. 循環(huán)流化床燃燒技術(shù) [M ]. 北京:中國電力出版社, 1998.
[ 2 ]路春美,程世慶,王永征. 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行[M ]. 北京:中國電力出版社, 2003.
[ 3 ]黨黎軍. 循環(huán)流化床鍋爐的啟動調(diào)試與安全運(yùn)行[M ]. 北京:中國電力出版社, 2002.
[ 4 ]劉煥彩. 流化床鍋爐原理與設(shè)計(jì)[M ]. 武漢:華中理工大學(xué)出版社, 1988.
[ 5 ]任功德. 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行缺陷分析與正確安裝[ J ]. 華北電力技術(shù), 2001, (1) : 44 - 16.
[ 6 ]張春柳,張同,王愛喜. 循環(huán)流化床鍋爐的幾項(xiàng)防磨措施[ J ]. 山東電力技術(shù), 1999, (5) : 76 - 77.
[ 7 ]楊則安. 循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行故障及原因分析[ J ]. 化肥工業(yè), 1997, 24 (3) : 7 - 11.
[ 8 ]王勤輝,駱仲泱,方夢祥. 循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器及回送的熱態(tài)試驗(yàn)研究[ J ]. 動力工程, 1998, (1) : 49 - 54.
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
