床溫偏高處理.doc

440t/h循環(huán)流化床鍋爐床溫偏高原因及對策 循環(huán)流化床(CFB)鍋爐是采用潔凈煤燃燒技術(shù)的具有商業(yè)運(yùn)行價(jià)值的鍋爐，近年來在大型化方向上得到了迅速發(fā)展。CFB鍋爐燃燒技術(shù)具有氮氧化物排放濃度低，燃燒過程中加石灰石直接脫硫，燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、灰渣可以綜合利用、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。但在實(shí)際運(yùn)行中因床溫超出設(shè)計(jì)值，經(jīng)常出現(xiàn)鍋爐無法帶滿負(fù)荷的問題，甚至出現(xiàn)高溫結(jié)焦而被迫停爐，不同程度地影響鍋爐安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。江蘇賈汪電廠440t/hCFB鍋爐在調(diào)試期間和投產(chǎn)后曾出現(xiàn)過這類問題，因此對該爐床溫偏高的原因進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)對策，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。1、設(shè)備概況 賈汪電廠135MW機(jī)組技改工程2號機(jī)組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠（以下簡稱哈鍋）生產(chǎn)的440t/h超高壓參數(shù)、單汽包、一次中間再熱、水冷布風(fēng)板、588個(gè)大直徑不銹鋼鐘罩式風(fēng)帽、床上4支與床下2支油槍聯(lián)合點(diǎn)火啟動(dòng)、2只內(nèi)徑為7.72m的高溫絕熱旋風(fēng)分離器、自平衡U回料閥爐膛后墻四點(diǎn)給煤、平衡通風(fēng)、半露天布置鍋爐，是目前江蘇省最大的CFB燃煤鍋爐，鍋爐型號為HG-440/13.7-L.YM12，爐膛寬度為13.70m，深度為7.22m，鍋爐最高點(diǎn)標(biāo)高為53.80m爐膛內(nèi)布置雙面水冷壁、屏式II級過熱器和屏式熱段再熱器，鍋爐最大連續(xù)出力(BMCR)、鍋爐額定出力(ECR)工況下設(shè)計(jì)床溫分別為889和885。ECR工況下鍋爐實(shí)際運(yùn)行密相區(qū)床溫平均值為950，最高溫度達(dá)到1050。2、床溫控制理論 CFB鍋爐穩(wěn)定燃燒及床溫控制的關(guān)鍵是合理的循環(huán)物料平衡、熱量平衡。其中，物料平衡是CFB鍋爐正常運(yùn)行的基礎(chǔ)只有合理的物料平衡才能建立合理的熱量平衡，使?fàn)t膛運(yùn)行中換熱系數(shù)與設(shè)計(jì)中所取的值相當(dāng)，控制床溫在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。 物料的循環(huán)包括內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，循環(huán)物料實(shí)質(zhì)上是一種熱載體，它將燃燒室密相區(qū)里的熱量帶到爐膛上部，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度場分布均勻，并通過多種傳熱方式與水冷壁進(jìn)行換熱。因此，只有提高內(nèi)、外循環(huán)物料量及爐膛中上部的物料濃度和傳熱系數(shù)（其傳熱系數(shù)為煤粉爐的46倍），才能有效地控制床溫，鍋爐才能升到高負(fù)荷。內(nèi)、外循環(huán)物料來源于煤、石灰石、啟動(dòng)床料中的細(xì)顆粒及補(bǔ)充床料。參與外循環(huán)的物料粒徑在100250um，飛灰粒徑在100um以下，過大的顆粒沉積在密相區(qū)，無法參與循環(huán)，不能有效地將熱量傳遞出去。因此，增加參與循環(huán)的物料份額是CFB鍋爐正常運(yùn)行的關(guān)鍵，同時(shí)也是控制床層密相區(qū)溫度在設(shè)計(jì)范圍的關(guān)鍵。3、床溫偏高原因3.1啟動(dòng)床料偏粗 哈鍋認(rèn)為啟動(dòng)床料可以用沙，也可用原有床料，要求控制啟動(dòng)用沙中的Na20、K20含量，以免引起床料結(jié)焦，其中Na/0控制在1.0%2.0%，K20控制在2.0%3.0%，啟動(dòng)用沙最大粒徑不大于0.6mm具體粒徑分布為00.13mm、0.130.18mm、0.180.25mm及0.250.60mm，分別占10%、20%、30%和40%，要求啟動(dòng)用原有床料最大粒徑不超過3mm。 鑒于電廠附近無符合要求的啟動(dòng)用沙，2號爐啟動(dòng)床料來源于l號爐排渣，將其平鋪于水泥地上，用壓土機(jī)進(jìn)行碾壓，再用篩孔內(nèi)邊長為3mm的平板篩進(jìn)行篩分后得到符合哈鍋要求的啟動(dòng)床料。 啟動(dòng)床料經(jīng)篩分發(fā)現(xiàn)粒徑分布不理想，大顆粒份額較多，能參與物料循環(huán)顆粒較少，導(dǎo)致鍋爐在啟動(dòng)過程中物料循環(huán)倍率偏低，鍋爐熱量平衡無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最終鍋爐因床溫高而無法帶滿負(fù)荷。3.2原煤灰分及粒徑偏小 賈汪電廠鍋爐用煤主要為徐州地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙煤，設(shè)計(jì)、校核和實(shí)用煤質(zhì)特性如表l所示。折算灰分分別為7.06、10.27和14.07g/MJ。大型CFB鍋爐運(yùn)行表明，當(dāng)折算灰分大于21g/MJ時(shí)CFB灰平衡較容易實(shí)現(xiàn)；當(dāng)折算灰分小于8.25g/MJ時(shí)CFB灰平衡比較困難，需要定期或連續(xù)補(bǔ)充固體物料。實(shí)用煤質(zhì)折算灰分偏小，需要長時(shí)間和合適的工況才能積累足夠的循環(huán)物料，但難于控制，不能滿足生產(chǎn)需要。 哈鍋對入爐煤粒度的要求為：最大粒徑d一6mm、d50=1.8mm及d6mm的顆粒為12.8%，dso為1.04mm，d0.6mm的顆粒為38.3%均勻性系數(shù)為0.7733。因此，輸煤系統(tǒng)中的碎煤機(jī)在現(xiàn)有調(diào)整手段下，其出口煤粒度分布無法滿足哈鍋要求，一方面粒度分布均勻性系數(shù)頗低，入爐煤中大顆粒較多，這部分煤沉積在爐內(nèi)密相區(qū)中反復(fù)燃燒，引起密相區(qū)床溫偏高；另一方面d0.6mm的顆粒比例是設(shè)計(jì)值的1.92倍，入爐煤中過多的細(xì)顆粒使得燃燒后形成的灰粒很細(xì)，分離器的分離效率降低，導(dǎo)致參加循環(huán)的物料量下降，無法將密相區(qū)的熱量帶出，加劇了密相區(qū)床溫偏高的程度。3.3冷渣器對排渣無選擇性 2號爐排渣系統(tǒng)配置從意大利進(jìn)口的風(fēng)冷鋼帶式冷渣器，爐渣由布置在前墻下部的2個(gè)排渣口直接依次排放到運(yùn)動(dòng)中的第1、第2級冷渣器鋼制履帶上，經(jīng)風(fēng)冷后排入渣庫。該冷渣器對排出的爐渣沒有選擇性，在排出大渣的同時(shí)不可避免地將一部分細(xì)渣一起排出，現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)爐渣中大渣直徑為20mm左右，細(xì)渣占了很大一部分，因此引起了參加內(nèi)、外循環(huán)的物料量下降，導(dǎo)致了爐內(nèi)密相區(qū)床溫偏高。3.4鍋爐啟動(dòng)時(shí)間長 鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)前，鍋爐爐膛內(nèi)首次加入啟動(dòng)床料，在冷態(tài)試驗(yàn)和鍋爐點(diǎn)床下、床上油槍啟動(dòng)升溫升壓期間循環(huán)物料會因磨損而消耗一部分：在鍋爐蓄能降壓沖管期間，當(dāng)床溫達(dá)到500投煤后鍋爐負(fù)荷低，會出現(xiàn)由投煤生成的循環(huán)物料無法補(bǔ)償因磨損而消耗的循環(huán)物料的問題。因此，根據(jù)1號爐調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，在2號爐沖管結(jié)束后將爐內(nèi)床料全部放盡，向爐膛中重新加入70t合格的啟動(dòng)床料，床料靜止高度達(dá)到1.1m，床料流化后平均床壓為10kPa。 機(jī)組整套啟動(dòng)調(diào)試階段，鍋爐升溫升壓速度受到物料循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)耐火材料升溫速度的限制，哈鍋推薦的冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間為8h，正常冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間比常規(guī)煤粉爐長。另外，這期間鍋爐安全門整定、蒸汽嚴(yán)密性試驗(yàn)、汽機(jī)與電氣試驗(yàn)以及消缺的時(shí)間和鍋爐純?nèi)加蜁r(shí)間很長，床料和循環(huán)物料流失較多，而該爐又沒有設(shè)計(jì)補(bǔ)料系統(tǒng)，導(dǎo)致投煤前床壓下降到5kPa。爐內(nèi)料層太薄引起床料蓄熱能力和受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下降，而且會引起流化風(fēng)局部穿層，床溫分布均勻性變差，再加上循環(huán)物料量少，導(dǎo)致熱量聚集在密相區(qū)，床溫過高。3.5回料閥出力過大 該爐循環(huán)物料量本身就偏少，且在鍋爐升負(fù)荷過程中逐步增加，而回料閥通流能力裕量頗大，回料閥充氣總量因高壓流化風(fēng)機(jī)為定速的羅茨鼓風(fēng)機(jī)且無旁路而無法調(diào)整，僅能調(diào)整回料閥松動(dòng)風(fēng)與返料風(fēng)間的配比，但松動(dòng)風(fēng)門和返料風(fēng)門皆為手動(dòng)翻板門，其調(diào)節(jié)特性差且因懸在半空中而不方便及時(shí)調(diào)整。因此，經(jīng)常發(fā)生回料閥出力大于循環(huán)物料量的情況，引起立管料位低，部分回料閥松動(dòng)風(fēng)反竄到分離器，分離器效率因此降低，使得循環(huán)物料量更少，最終導(dǎo)致爐內(nèi)密相區(qū)床溫升高。4、控制床溫的對策及注意事項(xiàng)4.1對策 (1)在停爐全面消缺期間，將爐內(nèi)床料全部排空，重新加入合格的原有床料70t，并在甲側(cè)煤倉內(nèi)加入40t合格的原有床料作為補(bǔ)充床料，將入爐煤灰分控制在35%以上。 (2)在鍋爐啟動(dòng)過程中純?nèi)加推陂g，通過關(guān)小回料閥松動(dòng)風(fēng)門和開大返料風(fēng)門的方式控制回料閥出力，降低循環(huán)物料量，增加立管料位，可提高床溫升速率，防止因松動(dòng)風(fēng)反竄而導(dǎo)致循環(huán)物料流失，縮短鍋爐純?nèi)加蜁r(shí)間。 (3)在投煤前1h，通過甲側(cè)輸煤線將甲側(cè)煤倉內(nèi)的床料補(bǔ)充到爐膛內(nèi)。當(dāng)床壓為10kPa和床溫為500時(shí)開始給煤，并通過適量連續(xù)排渣的 方法繼續(xù)維持床壓，然后在滿足鍋爐啟動(dòng)曲線要求的基礎(chǔ)上，盡量縮短啟動(dòng)時(shí)間，加快升負(fù)荷速率，直到鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行。 (4)投煤后，通過逐步開大回料閥松動(dòng)風(fēng)門和關(guān)小返料風(fēng)門的方式提高回料閥出力。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)回料閥出力與爐膛出口壓力呈同一方向變化，通過改變引風(fēng)自動(dòng)的定值可以在集控室方便地細(xì)調(diào)回料閥出力，從而保證比較穩(wěn)定的立管料位。當(dāng)鍋爐長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行及爐內(nèi)床料流失量比較大時(shí)，一定要在適量連續(xù)排渣的前提下通過臨時(shí)補(bǔ)料系統(tǒng)向爐內(nèi)添加床料，以保證爐內(nèi)床料粒度分布合理和足夠的循環(huán)物料量。4.2注意事項(xiàng) 傳統(tǒng)理論認(rèn)為床溫主要是通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)量控制，但鍋爐實(shí)際運(yùn)行表明一次風(fēng)量對控制床溫的作用有限。一方面一次風(fēng)量不能低于最低流化風(fēng)量，以保證爐內(nèi)床料流化質(zhì)量和床溫分布的均勻性；另一方面過大的一次風(fēng)量會引起大量爐內(nèi)床料流失，床壓明顯下降，床溫不降反升，所以一次風(fēng)量應(yīng)控制在設(shè)計(jì)值附近的小范圍內(nèi)變動(dòng)。5、效果 針對2號爐整套啟動(dòng)調(diào)試過程中出現(xiàn)的床溫高問題，在機(jī)組投產(chǎn)后鍋爐啟動(dòng)過程中采用上述的過程控制方式，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)物料平衡的動(dòng)態(tài)控制，有效地消除了因循環(huán)物料反竄而引起的分離器效率降低的問題，增加了鍋爐各種負(fù)荷下的循環(huán)物料量，相應(yīng)地升高了鍋爐稀相區(qū)床壓，從而保證床溫在鍋爐啟動(dòng)全過程中處于受控狀態(tài)。鍋爐在額定工況運(yùn)行時(shí)，密相區(qū)平均床溫保持在890附近，排煙溫度從182降低到169，飛灰可燃物含量從3.64%下降到2.08%，鍋爐效率提高了1.17%。 機(jī)組投產(chǎn)后，由于煤種變化和鍋爐負(fù)荷變動(dòng)時(shí)運(yùn)行人員沒有及時(shí)調(diào)整工況等原因，鍋爐曾多次發(fā)生床溫超限問題，在電廠技術(shù)人員掌握了床溫控制操作要領(lǐng)后，目前鍋爐床溫超限問題得到了解決。6、改善床溫可控性的建議 (1)鍋爐廠應(yīng)加強(qiáng)旋風(fēng)分離器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高分離器效率，以改善鍋爐運(yùn)行特性和提高床溫可控性。 (2)鍋爐廠應(yīng)進(jìn)一步分析探討返料裝置的通流能力，優(yōu)化設(shè)計(jì)U閥直徑及風(fēng)帽小孔直徑，避免通流能力太大，導(dǎo)致立管