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大型循环流化床锅炉调试

发布时间:2017-05-12 01:45:52

1.1锅炉主要设计特点及工艺流程

       锅炉炉膛是一个深7683.4mm、宽13373.1mm、高为34290mm的燃烧室,炉膛上部根据设计布置有4片水冷屏和两级共16片过热屏,包括燃料在内的床料被一次风流化,这种湍流把固体(燃料、石灰石和灰颗粒)传送到燃烧室的整个高度。

       一次风从炉底风室送入,通过布风板上的“T”型风帽流化床料,二次风从炉膛布风板上部一定高度分两层送入炉内实现分级燃烧。燃料燃烧产生的热量传递给炉膛水冷壁和布置在炉内的水冷屏、过热屏受热面,炉膛在BMCR工况下的燃烧温度为870-880℃,无“火焰”,此温度下可得到较高的脱硫效率和低的NOX排放,热的烟气夹带大部分的固体、燃料和灰,离开燃烧室的顶部被高速抽进布置在炉膛出口的2个内径为7925mm的绝热旋风分离器。分离器内在离心力作用下把固体从气体中分离出来,通过安装在分离器下面的回料器将分离出来的物料返回炉膛进行循环燃烧,以提高锅炉经济性。为维持炉膛传热和循环倍率要求,需建立必要的循环物料量。在燃烧室、分离器和回料器组成的循环回路中,石灰石和烟气中SO2充分混合,从而得到较高的脱硫效率。一次风约占锅炉总风量的50-55%,二次风占35-40%,通过一、二次风的分级送风,可以进一步降低NOX的排放和更好地组织炉内燃烧工况。被分离器分离后的烟气进入尾部对流烟道,尾部对流烟道采用平衡双烟道布置,一侧布置有全部的再热器受热面,另一侧布置有高温级过热器和高温级省煤器受热面,烟气再经过双烟道调节挡板汇合后进入低温省煤器和空气预热器。最后进入电除尘器,通过引风机排出烟囱。

       炉膛两侧下部各布置一台流化床冷渣器,运行过程中,向冷渣器排放的高温热渣通过布置在冷渣器内的对流管束冷却到200℃以下排出,对流管束内的冷却介质为回热系统的冷却水,灰渣物理热量的大部分由系统回收。

1.2锅炉主要参数
过热蒸汽流量:475t/h
过热蒸汽出口压力:13.9MPa
过热蒸汽出口温度:540℃
再热蒸汽流量:403.47t/h
再热蒸汽进口压力:2.662MPa
再热蒸汽出口压力:2.527MPa
再热蒸汽进口温度:314℃
再热蒸汽出口温度:540℃
给水温度:247℃

2    冷态试验
2.1冷态试验期间对锅炉炉膛的风帽上沿进行了布风板断面风速测量(一次风量180000Nm3/h),测量数据如表1。流化区风速测量结果(m/s)



端  前墙(靠近集控室)  固

端  
2.5  1.9  2.2  0.8  2.1  2.2  2.6  1.8  1.1  1.2  1.9  1.0  0.9  
2.2  2.2  2.5  1.1  1.9  4  6.2  1.9  1.1  3.1  5.3  1.8  2.5  
1.7  1.8  2.5  2.0  1.9  1.8  2.2  2.4  1.9  2.1  0.9  2.6  1.8  
后墙(靠近电除尘)  

从试验测试数据看,一次风量在180000Nm3/h时,风帽断面最低流速为0.9  m/s大于0.7  m/s(流化要求最低风速);但是发现中间风速要大于四周的风速,在床料特性试验期间检查流化质量时也发现四周的流化自量要比中间的差,这样容易造成四周漏床料到一次风室里,建议在一次风室下部加装放沙管(已经加装)。
2.2布风板阻力特性试验
启动引风机、一次风机,使一次风量在最小值,改变风量,记录不同风量下对应的布风板阻力,整理出通风量与布风板阻力关系式,并绘制出布风板阻力与风量关系曲线。

2.3炉膛出口烟气分配均匀性测量
分别在一次流化风量在167699Nm3/h、241684  Nm3/h工况下对炉膛出口旋风分离器入口烟气速度进行测量。在167699Nm3/h工况下,其结果:左侧2.63m/s,右侧2.51m/s,烟气流量偏差4.78%;在241684Nm3/h工况下,其结果:左侧3.07m/s,右侧2.98m/s,烟气流量偏差3.02%,左右侧烟气流量基本均匀。
2.4冷态试验第二阶段(床料特性试验部分)共在700、800、900  mm三个料层高度下进行床料特性试验,确定最低流化风量。物料的临界流化风量在120000  Nm3/h左右,显示的风量为一次风总风量,既包括了流化风量也包含了4个播煤风量,所以正常运行时,应控制最低一次风量在170000  Nm3/h以上,以确保床料的充分流化和高物料循环,如果冷态启动前床料高度在1100mm以上,流化风量和一次风量也要相应增加。
2.5布风均匀性试验
   布风均匀性试验穿插在料层阻力特性试验中进行,在不同料层高度下,当床料接近流化时,通过8m层人孔门观察,整个床面未发现流化死角,停运所有风机后,进入炉膛检查,整个床面比较平整,边、角等局部均无流化不畅现象,但是四周的流化质量要比中间的差,当料层高度增加时,这样的现象就更严重,这就容易造成床料通过风帽漏到一次风室中去。
2.6回料阀特性试验
通过风量调整及现场观察,回料阀能稳定顺利地进行返料,风机停运后回料阀料层亦十分平整,布风均匀。
3    锅炉烘炉
3.1烘炉目的
循环流化床锅炉的炉膛和烟道内表面,均敷设了大量的耐磨耐火砖、耐火保温砖,耐磨耐火、耐火保温浇注材料等。这些防磨材料在经过空气的自然干燥(一般三天以上)后,整个耐火材料内仍留有一定量的自由水份。若材料不经烘炉直接投入运行,其水分受热蒸发使体积膨胀而产生一定的压力,致使耐火材料发生裂缝、变形、损坏,严重时耐磨材料脱落。因此,锅炉在正式投入运行以前需按控制加热的方法进行烘炉,同时烘炉还可以加速炉墙材料的物理化学变化过程,使其性能稳定,以便在高温下长期工作。
3.2烘炉范围
耐磨耐火材料主要布置在炉膛布风板、炉膛锥段部分、炉膛上部的水冷屏和屏式过热器下部表面及穿墙部分、旋风分离器(包括进出口烟道)、回料器、冷渣器等部位。
3.3烘炉方法
目前国内采用的烘炉方法主要有木材烘炉和热烟气烘炉两种。传统的木材烘炉法不仅耗时、耗能以及耗费大量的人力物力。而且由于明火的存在对耐磨层及锅炉元件的损害较大,也比较容易形成烘炉死角。热烟气采用烘炉机烘炉,对烘炉过程的温度易于准确监视控制,确保最终达到耐火材料的性能要求。
基于热烟气烘炉的优点,本次锅炉烘炉采用热烟气烘炉。烘炉过程分两阶段进行,第一阶段采用宜兴方圆烘炉有限责任公司提供烘炉机进行低温阶段烘烤,第二阶段结合冲管进行,在冲管期间完成中温阶段烘烤。
各部位烘烤分别以启动燃烧器出口烟温、水冷风室烟温、床上热电偶温度、旋风分离器的进出口温度、回料阀温度及冷渣器各分仓温度作为监视点
排湿孔的开设:
在冷渣器、旋风分离器锥体部分、回料阀下部、旋风分离器进出口开足够的烘炉泄水孔及排汽孔,同时将浇注口四周缝隙作为烘炉泄水孔及排汽孔。
排湿孔采用切割10mm×150mm长条形的排气孔的方式。

3.4烘炉效果
本次制定的烘炉曲线与实际的升、降比较,升、降速率比预定要缓慢,而且各段恒温时间比较长,对耐火材料的养护有益。造成这次烘炉时间延长的主要原因有:第一,在耐火材料施工过程中,正是雨季,工期紧,边下雨边施工,浇注料内水分比较大,且轻质浇注料吸水性较强;第二,这次烘炉用柴油中杂质较多,致使堵油管、堵油枪,造成烘炉机燃烧不稳定。但从曲线的控制和烘炉效果看,这次烘炉还是比较成功的。各个部位的烘炉后材质含水率如表2所示。
表2    烘炉后的材质含水率
   
序号  部位  材质含水率(%)  备注  
1  冷渣器(左)  1.52  由于分离器出口烟道在烘炉烟气的末端,也是在临时烟囱的进口,所以烘炉温度一直要低于其他位置,这个地方的高温烘烤在锅炉启动阶段完成  
2  冷渣器(右)  1.48  
3  分离器出口烟道(左)  6.94    
4  分离器出口烟道(右)  6.08  
5  回料器(左)  3.15  
6  回料器(右)  3.68  
7  分离器进口烟道(左)  1.58  
8  分离器进口烟道(右)  1.76  


4    给煤系统调试
1、启动前对给煤系统进行全面检查,燃煤应具备条件:无MFT信号,床温>600℃,炉膛准备好。
2、初次投煤采取“脉动”给煤方式。
3、开启给煤机出口电动闸板门。
4、启动#2(或#3)给煤机,并调整其转速在最低转速。
5、打开煤仓下插棍门,控制较小下煤量。
6、当给煤入炉后90秒,暂停给煤90秒。
7、根据床温上升、炉膛氧量变化和炉内煤粒燃烧发光的现象判断煤的点火是否成功;若点火不成功,不得连续试投,防止炉内大量积煤。
8、运行时须密切监视下煤口温度,若发现烟气倒返入给煤机时,应及时调整播煤风、给煤密封风的风量、压力。
9、再重复6、7步骤2次,得到相同的结果后,确认燃煤已经着火燃烧,方可连续给煤,并根据锅炉给煤量和床温,及时调整一、二次风量,根据负荷要求逐渐加大给煤量及投运备用给煤机。
当床温>600℃时,即可向炉内投煤。在实际调试中,因CFB锅炉燃烧方式与普通煤粉炉不同,投燃料的时机与煤种的着火温度有很大关系。针对实际煤种情况,在床温达到550~580℃进行试投煤,投煤后停止5~10分钟后,根据锅炉氧量、炉膛温度的变化和炉内煤粒燃烧发光的现象,判断给煤已能正常燃烧,反复三次,确定给煤点燃后即可连续给煤,并进行燃烧调整,以免锅炉燃烧时煤和油争夺氧量,造成燃烧的不稳定。当炉膛温度达到760℃时,根据煤质情况停运所有油燃烧器,将床上油燃烧器投入备用。
首次投煤煤质情况
5    除渣系统调试
5.1除渣系统简介
在炉膛前墙布风板处设有两个排渣口,通过两个进渣锥形控制阀根据排渣压力来控制灰渣的排放。排渣压力为炉底热一次风风室的入口风压与炉膛出口风压之间的差压值,当差压超过13.5kpa(暂定,具体数值根据煤质情况确定)时则开启锥形阀进行排渣。  
在试运期间,进渣机械控制阀可手动操作。左右侧排渣可同时进行,也可单侧排渣。
主要设计运行数据
额定底渣流量:                                  12871  kg/h/每台
灰渣的入口温度:                              892℃
灰渣的出口温度:                              150℃
冷却水流量:                                      80000kg/h/每台
冷却水温升:                                      35℃
流化风量:                                          251164  Nm3/h  
5.2冷渣器运行前准备
1)            冷渣器安装完毕后,按要求对其内部耐火浇注料进行烘焙。
2)            各热工测量控制表计(温度、压力、流量、风门挡板开度)指示正确,操作控制可靠。
3)            启动前应对冷却水系统进行冲管,冲管要求参照锅炉本体炉前给水的冲管要求进行。
4)冷渣器内畅通,无杂物。
5.3冷渣器运行情况
锅炉投运初期,煤质较差,低位发热量在11000~12000  kJ/kg之间,灰份在45%以上,当负荷升至150MW左右时,给煤量到了140t/h左右,折算渣量32t/h左右,超过了2台冷渣器的设计出力(10t/h);冷渣风机设计出口压头42.6kPa、电流61A,实际运行出口压力33kPa、电流60.5A。为提高风机出口压力,试关冷渣风与二次风之间的联络门,则风机过电流。据制造厂商建议清理了冷渣风机入口滤网后仍没有改观,给冷渣器内的炉渣流化造成了很大的困难,进而造成了冷渣器的出渣困难。根据设备情况以及试运经验,制定了针对燃烧劣质煤时的排渣方式如下:
1)锅炉床压维持在12kPa到14.5kPa之间,当床压超过13.5kPa时,开始排渣。
2)锅炉床压超过17.5kPa时,如果排渣不畅床压有继续上升的趋势,向值长申请降负荷运行,床压升至18kPa时退出给煤机运行。
3)排渣时注意维持冷渣风机电流61A左右,严禁冷渣风机过负荷运行。
4)冷渣器尽量保持小流量连续运行,定时放掉一室内大颗粒冷渣,暂时先以每半小时放冷渣一次,直至红渣为止。
5)当满负荷运行出渣不及时,运行人员应根据冷渣器风室压力判断料层高度,确定内部料层高度过高时,将ACV阀关小或关闭,应同时打开底部放渣门,待压力恢复正常后关闭。
6)放冷渣或底部放渣时,切忌放空,造成流化质量恶化,万一放空,应关闭风门,待进渣到一定高度后再开风门。
7)如果发现冷渣器第一仓室有堵塞现象,及时汇报值长并关闭该侧锥形阀。请安排人员捅渣,待堵塞处理完毕后方可恢复投用。
8)冷渣器出渣手动门保持目前开度,不要全开。

6    调试期间存在主要问题
6.1试运期间发现一次风室有漏渣现象,拟在一次风室下部增加了6个排渣管。经过初步分析:一次风室漏渣是由布风板阻力偏小以及风帽和系统自身的缺陷造成的,经过电厂、电研院等多方讨论已建议在大修期间对一次风室的风帽的形式和数量进行更换,以消除一次风室的漏渣现象。
6.2    由于现在煤炭市场是卖方市场,各电厂煤质受到了一定的影响。锅炉投运初期,煤质较差,低位发热量在11000  kj/kg---12000  kj/kg之间,灰份在45%以上,当负荷升至150MW左右时,给煤量到了140t/h左右(锅炉设计满负荷时给煤量为80t/h)。燃煤中煤矸石含量大,由于细碎机有硬度保护,这样大量的煤矸石就不能得到充分的细碎,导致了入炉煤的细度无法保证,颗粒直径远远超过了设计值(8mm),实际的颗粒直径在20mm左右。低发热量和高灰分的使用导致了锅炉运行期间给煤量明显加大,导致了锅炉运行期间渣量很大,最大时达到32t/h左右,大于锅炉的设计渣量(10t/h)。现在冷渣器的出力已不能满足目前的煤质情况,冷渣器的冷却能力和流化状况都不能使锅炉顺利排渣。建议更换除渣能力更大、流化性能更好的冷渣器以满足锅炉带负荷的要求。
6.3锅炉启动过程中,低温过热屏出口温度过高,在70MW,即锅炉50%负荷左右时,汽包压力为9.5MPa,低温屏出口蒸汽温度达523℃,在运行中该点的温度表现为负荷越低,出口温度越高,在30-60MW负荷过程中,最高出现过530℃的局部温度,经过调试也大都在500-520℃左右(高加投入运行)。但是当锅炉稳定运行在100-150MW的负荷范围内,低温过热屏出口温度维持在460℃左右,与设计的该点出口温度443℃相差20℃左右。经过电研院、电厂以及锅炉厂设计人员的讨论,初步认定是过热器冷段受热面布置过多造成的,锅炉厂设计人员已提出修改方案。在采取了相应的临时措施后,150MW机组顺利通过了72+24小时考验。整套试运期间,先后投入了输煤系统、给煤系统、除渣系统、除灰系统、电除尘器、吹灰系统、减温水系统、烟风系统、汽水系统等,锅炉燃烧状况良好,未发现结焦现象,主辅设备运行正常,能满足机组满负荷需要。锅炉热膨胀系统、支吊系统膨胀均匀、良好,无卡碰现象。锅炉主要技术参数如主汽温、汽压、给水及排烟温度、热一、二次风温均达到设计参数。炉膛出口氧量控制在3~4%左右,整个炉膛温度较为平均,在880~910℃左右。


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