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针对我厂燃用煤种及床料偏少的探讨

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2007/12/18 23:42:16   

 关键词:  继电保护 煤种 床料

文章摘要:

我厂是国电开远发电有限公司,现正进行三期2×300MW机组扩建工作,预计今年年底正式投厂发电,锅炉为上海锅炉厂引进法国ALSTOM公司技术生产的循环流化床锅炉。作为生产预备人员,我们也正在为机组的运行作充分的预备,通过对300MW循环流化床锅炉学习和培训,以及到其它循环流化床锅炉生产厂的实习,基本把握了循环流化床的工作原理,设备构造和一定的运行调整方法,但由于目前我国300MW循环流化床锅炉投厂的并不多,运行经验较少,现投运的机组只有白马电厂、大唐红河电厂两台机组。大唐红河电厂和我厂同处一个地区,燃用煤种都是同一煤矿生产的小龙潭褐煤,虽说循环流化床锅炉为哈尔滨锅炉厂生产,但也是引进ALSTOM公司的循环流化床技术,其生产中发生的问题对我们有较好的借鉴作用。作为大多数循环流化床锅炉来说,给煤和排渣是发生问题最多的,主要是给煤易堵,排渣困难,但在试验初期大唐电厂却是渣量太少,很少排渣或长期不排渣,甚至需经常添加河沙作床料,要不然床料维持不住,床压降得很低,但高温绝旋风分离器出口烟温太高,过热器减温水几乎全开,无调节余量,有可能引起过热蒸汽温度超温。这引起了我们的重视,我们分析认为有以下几个原因可能是造成床料少的原因。
 

 
一、煤质的关系

小龙潭褐煤的煤质特性如下表:

煤质分析

名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种1
校核煤种2
收到基碳
Car
36.72
39.78
33.15
收到基氢
Har
1.87
2.56
2.54
收到基氧
Oar
12.59
13.78
11.82
收到基氮
Nar
1.01
1.04
0.52
收到基硫
St.ar
1.66
0.73
1.80
收到基灰分
Aar
11.45
9.51
14.05
全水分
Mt
34.70
32.60
36.12
干燥无灰基挥发份
Var
52.70
50.85
52.40
收到基低位发热量
Qnet.ar
MJ/kg
12.435
13.86
11.95
可磨系数
HGI
33
46
43.5
灰变形温度
DT
1060
1170
1125
灰软化温度
ST
1110
1210
1140
灰半球温度
HT
灰熔化温度
FT
1130
1230
1170
从上表中可以看出,我厂燃煤为高挥发份、低灰份的煤种,燃烧后产生的灰渣相对来说要少。飞灰与灰渣比为60:40,因此,每小时产生的渣量少是正常的,但长时间不排渣则是不正常的。
二、燃煤粒度不合标准。

根据锅炉厂设计制造要求,燃料入炉粒径应符合下图的要求。

循环流化床锅炉燃料采用宽筛分,颗粒粒径粗细范围较大,一般为0~13mm,通常,挥发份高的煤,粒径答应范围较大,筛分较宽,但从图中我们可以看出,对燃料的粒径分布的总要求是"两头大,中间小",即燃煤中大颗粒和过细颗粒的百分比要小,中间尺寸颗粒的百分比要大。若煤中小于1mm的煤占份额大,吹入分离器的物料多,在分离器中的燃烧份额大,二次燃烧产生的温升就大。
在正常运行的循环流化床锅炉中,不同尺寸的颗粒燃烧循环时呈一定规律的分布。粗颗粒趋向于聚集在密相区内,而细颗粒作为飞灰被气流曳带离开分离装置,经过尾部受热面离开锅炉,中间尺寸的颗粒则在固体颗粒循环回路中循环。但假如燃料的颗粒尺寸选择不当,则可能会破坏循环流化床内的颗粒循环,从而影响锅炉的正常运行,即锅炉达不到出力或影响正常的燃烧。
过大粗颗粒对锅炉的影响。一方面,给煤粒度超过设计值时,操作人员往往被迫采用较大的运行风量来流化床层,从而使得床料完全流化的流化风速提高,流化风带走的热量增加;粒径的增大使得气、固间的传热减弱,空气与粒子之间的温差加大,要实现床温达到点火投煤温度的要求,则必然要提高热风温度。另一方面,在循环流化床锅炉的设计中,由于采用高浓度循环物料,传热强度高,炉膛高度一般低于煤粉炉,物料浓度高,动量大,二次风向炉内穿透力不足,运行风量往往大于设计风量,减少了粒子在炉内的停留时间,不能被分离器分离的煤粒含碳量居高不下。第三,粗颗粒轻易出现沉底,使得床料分层严重,易出现床层局部或整体超温结焦现象,而此时的燃烧效率不高,投煤量较大(相对于该负荷)。这样,在过热器受热面以对流过热器为主的设计条件下,在较高负荷下就可能出现过热蒸汽超温现象。第四,在床内因给煤粒度过大或布风不均,流化不好而结焦时,床温分布是不均匀的,假如不能及时处理,焦块的增大会使床内风速愈加不均,最终因流化问题而导致床温下跌,被迫停炉。第五,虽然大颗粒太多可以减少煤的破碎电耗,但为使其正常流化需要提高风速,从而增加了风机的耗能,压力波动大,从而引发风道振动,这也是运行中要尽量避免的工况。

过细颗粒对锅炉的影响。过细的颗粒使它在炉内的停留时间较短,末完全燃烧就被带出炉膛,而被带出炉膛的煤粒在分离器内末被分离,就随烟气进入尾部烟道,在尾部烟道内燃烧,往往造成飞灰的可燃物大大增加,分离器顶部及烟道出现过热现象,加大烟道管壁的磨损。从上图DCS系统画面可以明显看到,分离器出口烟温较炉膛出口温度高得多,分离器中的燃烧份额过大。
而造成煤粒过细的主要原因是原煤采用二级破碎,原煤末经过筛分就进行破碎,当原煤粒度较小,可磨性小时存在严重的过破碎现象。大唐电厂原煤破碎采用二级碎煤机,一级碎煤机采用用锤击式破碎机,二级碎煤机采用绞拢式,入炉煤粒粒径不能调整,从煤的取样情况来看,小粒径的煤占比例过大,一级破碎机出来的煤大部分已符合燃烧要求,但仍送入二级破碎机,从而造成入炉煤粒过破碎。有关书籍说可以采用旁路调整,对原煤进行筛分,合格的煤粒不需再进入破碎机,从旁路进入,我厂和大唐电厂煤质使用的是同一煤种,不知是否可行。
三、分离器分离效率低
与传统除尘技术中的除尘器相比,循环流化床锅炉气固分离器的运行条件有很大的不同,通常,循环流化床锅炉分离器所处理的烟气流量大,温度高,颗粒浓度高,粒径也相对较大,这对分离器的分离性能产生了很大的影响。影响分离器分离效率的因素主要有:烟气入口流速、烟气温度、颗粒浓度、颗粒粒度和密度、旋风分离器结构参数等。颗粒的粒度分布是影响分离器分离效率的最重要因素之一。对于旋风和惯性分离器,颗粒所受到的分离作用力与阻力之比随颗粒粒度的增加而增大,因此大颗粒比小颗粒更轻易从气流中分离。同样的道理,随颗粒密度的增加,分离效率提高,非凡是当粒度较小时,密度的变化对分离效率的影响大,而当粒度较大时,密度的变化对分离效率的影响变小。分离器内耐磨耐火材的施工质量对分离器的分离效离有很大的影响,由于赶工期、施工方法不当,施工不认真等造成分离器壁面不平整,对分离器的影响也比较大。
四、一二次风配比及风量的调整。
控制一、二次风的比例,确保燃烧室出口温度在设计范围内。假如煤粒中细颗粒偏少,需要适当减少二次风量;假如煤粒中粗颗粒偏多,需要适当加大一次风。
理论上讲,一次风占总风量的60,而二次风量只占40左右,机组启动时二次比率占的更低。大唐电厂一二次风配比一般在50:50左右,甚至有时二次风量是一次风量的二倍,二次风量过大。由于二次风量过大,炉膛含氧量太大,而一次风量则往往不足。二次风量大,二次风口以上燃烧室内的汽流速度和物料浓度加大,这样吹入分离器内的物料量和平均粒径均加大。部分细颗粒未能在炉膛内完全燃烧就被送入分离器,分离器对粒径过细的飞灰分离效率低,造成飞灰含炭量高,尾部烟道发生二次,过热器温度高,减温水量增大,而外循环量减少,从而床料量减少。
在锅炉运行过程中,许多用户往往只靠风门开度的大小来调节风量,但对于循环流化床锅炉来说,其对风量的控制就要求比较准确。对风量的调整原则是在一次风量满足流化的前提下,相应地调整二次风。因为一次风量的大小直接关系到流化质量的好坏,循环流化床锅炉在运行前都要进行冷态试验,并作出在不同料层厚度(料层差压)下的临界流化风量曲线,在运行时以此作为风量调整的下限,假如风量低于此值,料层就可能流化不好,时间稍长就会发生结焦。对二次风量的调整主要是依据烟气中的含氧量多少,通常以过热器后的氧量为准,一般控制在3-5左右,如含氧量过高,说明风量过大,会增加锅炉的排烟热损失q2;如过小又会引起燃烧不完全,增加化学不完全燃烧损失q3和机械不完全燃烧损失q4。假如在运行中总风量不够,应逐渐加大鼓引风量,满足燃烧要求,并不断调节一二次风量,使锅炉达到最佳的经济运行指标。
五、床料过少,床压过低:
启动前床料加料过少,床层流化后,床压只有7KPa,远远低于规程规定的10KPa。由于流化床锅炉启动时间长,床料由流化风扬析后,床料更少,床压更低,只有3KPa,甚至更少,而床料加料系统只能加每小时20吨,因此,只有采用人工加料。我认为首次加料时应加够,至少床料流化后床压应在10KPa。
锅炉密相区下部压力低,床压迟迟不能达到要求,需经常加床料。床压直接反映了床料的静止高度,但是由于风机特性的限制,也受一次风量大小的影响,在床料静止高度不变的情况下,一次风量增大,水冷风室的风压变大,密相区的床压测点显示的床压值上升。因此运行中应根据不同负荷和一次风量来调整运行床压,以满足锅炉的运行需要。床压跟一次风压、床料多少、物料粒径等有关,对燃用低灰份煤种,应定期加入一定的床料。
流化床燃烧时,床中有大量灼热的床料,床温为850~1050℃,床料中95以上是热灰渣,5左右是可燃物质,主要是焦炭。而每分钟加入燃烧室的燃料只占床料的5左右。大量的热床料为惰性物质,它不与新加入的燃料争夺氧气,相反为新燃料的加热、着火燃烧提供了丰富的热量。但假如床料太少,蓄热能力变差,对燃料的燃尽有一定的影响。
六、回料阀的投入及运行,
流化风机启动后即投入回料阀,不太合理。回料阀应在返料立管中建立一定的料位高度后再投入,否则流化风量调整不当,会造成料腿立管吹空,外循环短路,外循环建立不起来。运行中应控制返料温度,返料温度是指通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度,它可以起到调节料层温度的作用。对于采用高温分离器的循环流化床锅炉,其返料温度较高,一般控制返料温度高出料层温度20-30℃,可以保证锅炉稳定燃烧,同时起到调整燃烧的作用。温度过高有可能造成返料器内结焦,非凡是在燃用较难燃的无烟煤时,因为存在燃料后燃的情况,温度控制不好极易发生结焦,运行时应控制返料温度最高不能超过1000℃。返料温度可以通过调整给煤量和返料风量来调节,如温度过高,可适当减少给煤量并加大返料风量,同时检查返料器有无堵塞,及时清除,保证返料器的通畅。

综上所述,造成循环流化床床料偏少的原因是多方面的,我们在运行调整过程中应多方考虑,保证循环流化床锅炉的安全经济运行,尽量减少可燃物在分离器及出口烟道中燃烧,避免过热器温度超温,降低飞灰可燃物含量。

来源:中国发电网
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