自CFB锅炉调试中存在的问题探讨.docx
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自CFB锅炉调试中存在的问题探讨
CFB锅炉调试中存在的问题探讨
摘
要
某公司自备热电站一台CG-150/3.82-MXI循环流化床锅炉从2006年7月投入调试运行以来至2006年12月,锅炉出现结焦,运行负荷达不到设计要求,参数波动大参数稳定性差,同时冷渣器故障不能正常运行,耐火浇注料脱落等造成停炉,给安全生产和文明生产带来极大影响;锅炉燃烧工况调整与冷态试验数据有一定偏差。
经过对问题的认真分析,结合厂家意见和冷态试验数据,对存在的问题逐一进行解决,基本达到设计要求,实现正常运行。
现将调试心得作简要介绍。
关键词:
循环流化床锅炉
调试ﻫ结焦ﻫ浇筑料ﻫ 前言
(1)ﻫ循环流化床锅炉的由来与发展ﻫ循环流化床锅炉的前身是沸腾炉,也称鼓泡床,它是德国人温克勒于1921年发明的。
循环流化床锅炉真正成为具有工业使用价值是在五六十年代,到现在为止,最具代表性的是芬兰奥斯龙公司的循环流化床锅炉、德国鲁奇公司的循环流化床锅炉、美国巴特利的多固体循环流 化床锅炉及德国BABCOCK的循环流化床锅炉等,其中芬兰奥斯龙公司的循环流化床锅炉影响较大。
ﻫ六十年代末期,为了提高锅炉的燃烧效率,奥斯龙公司对运行风速为3m/s的鼓泡流化床锅炉采用了高温旋风分离器来实现细粉与烟气的分离,从而进行再循环。
实验表明,燃烧效率得到了很大提高。
随后,奥斯龙公司在芬兰制造了第一台功率为15MW的商用循环流化床锅炉,当时燃料使用泥煤。
现在,奥斯龙公司已经生产了许多循环流化床锅炉,并实现了由小型向大型化发展。
(2)ﻫ循环流化床锅炉的特点ﻫ1)燃料适应性广ﻫ由于大量灰粒子的稳定循环,新加入循环流化床锅炉的燃料(煤)将只占床料的很小ﻫ份额。
由于循环流化床的特殊流体动力特性,使其中的质量和热量交换非常充分。
这就为新加入燃料的预热、着火创造了十分有利的条件。
而未燃尽的煤粒子通过多次循环既可增加其炉内停留时间又可多次参与床层中剧烈的质量和热量交换,十分有利于其燃尽。
这就使循环流化床锅炉不仅可高效燃用烟煤、褐煤等易燃煤种,同样可高效燃用无烟煤等难燃煤种,还可高效燃用各种低热值、高灰分或高水分的矸石、固体垃圾等废弃物。
2)锅炉的截面热强度高ﻫ、效率高ﻫ同样由于流化床中剧烈的质量和热量交换,不仅使燃烧过程能在较小截面内完成,还使炉膛内床层和烟气流与水冷壁之间的传热效率也大大增加。
这就使循环流化床锅炉的炉膛截面和容积可小于同容量的链条炉,沸腾床锅炉甚至煤粉
本主题由 冰雪融女于2009-7-1916:
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6 灰分 Aar % 10.5 26.98ﻫ7 水分 Mar % 30.47 13.38
8 挥发分 Vdaf % 35.16 37.51ﻫ9 低位发热量 Qnet.ar MJ/kg 20.83 16.7
3 150T/H流化床锅炉冷态试验取得的相关数据ﻫ 图:
布风板及料层阻力与液耦调节量关系图(因为风流量测量有问题)
数据显示:
布风板阻力曲线正常,料层阻力曲线合理,反料器能正常工作。
在运行中,500mm料层时一次风机液偶开度在30%即可达到流化,而且返料器工作。
4 150T/H流化床锅炉调试中存在的问题及原因分析ﻫ
(1) 结焦
在调试过程中总共发生了三次结焦,前两次是局部结焦,后一次是大面积结焦。
局部结焦发生时间一次是生火阶段,一次发生在升负荷阶段。
大面积结焦发生在正常运行阶段的断煤处理过程中。
1) 循环流化床锅炉结焦的原因分析
结焦是料层中的颗粒因燃烧温度过高,超过了灰渣的变形温度,而发生粘结成块的现象。
结焦后形成的大渣块,破坏了正常的流化燃烧使运行中的锅炉被迫中断停运,造成事故。
结焦的直接原因是床料局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度。
循环流化床锅炉正常运行时炉膛温度一般控制在850--950℃左右。
实际操作运行中,不论在点火升温阶段还是正常运行阶段,都有可能引起结焦事故。
一旦发生结焦,将严重影响锅炉设备的安全经济运行,且打焦时易损坏布风板、风帽、炉墙及水冷壁管等部件。
ﻫ结焦主要分高温结焦和低温结焦两种型式。
高温结焦是点火升温阶段经常发生的事故,升温时燃煤发生爆燃,造成床温迅速升高,当温度达到灰熔点以上时,使炉膛结成一个整体的焦块表面。
当床层整体温度低于灰渣变形温度,由于局部超温而引起的结焦称为低温结焦。
低温结焦常在启动和压火时的床层中出现,也可能出现在高温旋风分离器的灰斗内,避免低温结焦,最好的办法是保证床料良好的流化状态和正常的循环倍率,使温度均匀,防止局部超温。
锅炉在压火期间,床料处于静止状态,如果漏入小风,热的床料中的可燃物获得氧气,便会产生燃烧。
由于燃烧产生的热量不能及时带走,使局部区域床料超温而结焦。
ﻫ2) 实践表明,影响循环流化床锅炉结焦的主要因素有以下几点:
a) 炉膛温度过高,超过燃料煤灰熔点温度;ﻫb) 料层太厚或不均匀,造成流化风量过大或过小;ﻫc) 点火底料厚度及热值、入炉煤粒度、灰熔点值等;ﻫd) 运行风量太低、运行中给煤量变化大;
e) 床温表失灵运行人员误判断;
(2) 冷渣器
其结构特征是,它由冷渣段和输渣段组成,所述冷渣段的机架中装有相对水平面为一端较高而另一端较低而与水平线的夹角β为3—8°的倾斜式布风板,该布风板上有开孔率为5—15%的小孔,布风板下方是有冷空气进口的风室,所述冷渣段有外壳,该外壳的宽度是布风板宽度的2—10倍,热渣进口设在该外壳上且位于布风板高端上方,布风板两侧有垂直段,预热空气出口设在外壳另端上部,冷渣段的外壳中装有循环冷却水管,加热后空气直接排入尾部烟道。
水冷气槽式冷渣器运行不稳定,锅炉多次被迫停运。
ﻫ故障主要表现在
1) 电动排渣阀对排渣量不好控制,只能通过控制排放时间定时启闭。
若控制不好则有自流出红渣现象,达不到冷渣效果。
ﻫ2) 冷渣器进风管道和布风板设计不合理。
主要是对炉底渣颗粒特性认识不足,有的颗粒太粗,不能形成气槽;再加之管道系统布置不甚合理,三个风室配风不均匀,有抢风现象,给风不正常,不能形成有效气槽,无法投入运行。
3) 排渣温度高冷渣器流化风出力不足、流量小,冷渣器床压低,流化不良,热渣的冷却效果差,排渣温度高于设计值。
ﻫ4) 冷渣器堵塞热渣经排渣阀首先进入第1风室上部布风板,因流化风量小,在此不能得到充分流化,热渣在第1风室段结焦,引起冷渣器堵塞。
ﻫ5) 各风室装有差压测点,其风室差压不便于冷渣器流化工况的监视与调整。
ﻫ(3)床下点火燃烧器ﻫ1) CFB锅炉风道燃烧器曾发生烧损严重变形。
预燃室圆筒周围浇筑料全部烧流,尤其顶部完全烧化,钢板变形严重;混合风进风管端部烧秃且变形严重;端面φ32mm×4mm冷却风管烧损;油枪内、外套筒之间间隙变小;其它部位耐磨耐火料多处出现较大裂缝;与水冷风室连接的膨胀节处耐磨耐火料部分脱落;风道燃烧器温度测点端部全部烧流。
ﻫ2) 风道燃烧器设计问题油枪稳燃罩的叶轮遮盖系数太大,造成油枪火焰 燃烧时呈火轮状,旋流强度太强,造成火焰贴壁燃烧,燃烧室内热烟气热量不能及时被一次风带走,使得局部区域温度过高。
端部配风管节圆直径偏小,管径太细(φ32mm×4mm),冷风流量小,压不住火,预燃室内壁得不到良好的冷却。
3)配风不当风道燃烧器共2路进入风,均来自一次风机出口。
其中1路为油枪配风,经稳燃罩进入燃烧室内,用于油燃烧所需空气。
此风量按α=1.1考虑,每支油枪所需的配风量为Vp=10618 m3/h(在标准状况下)。
另1路是混合风,从预燃室的内外筒之间流过,对预燃室内筒起到冷却保护作用,所需混合风量Vh=16700m3/h(在标准状况下)。
因油枪配风、混合风风道上未设流量测量装置,只能按挡板开度的大小来控制风量,不能准确控制实际用风量。
4) 燃烧器油压力取样位置不合理压力取样点在油角阀后,当正常点火开启油角阀时,取样点油压会迅速下降(正常油压为1.8 MPa),当油压降到1.4MPa时,发生OFT,致使点火失败,此现象频繁发生,导致油枪周围局部温度变化较大。
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5) 壁温测点安装位置不当测点端部未插入内筒壁内,不能真实反映内壁温度,造成温度指示的失真。
ﻫ6) 设备及安装质量问题发现油系统截止阀、油角阀不严、内漏,停止油枪后,燃油继续渗入风道燃烧器内,使耐磨耐火料周围表面存有燃油。
待下次点火时,则出现耐磨耐火料周围表面油燃烧现象。
风道燃烧器内浇筑料未严格执行材料厂家施工技术要求和热养护技术工艺,致使耐磨耐火料表面粗糙和形成多处贯穿性裂纹。
ﻫ(4)风系统
一次风机
风机的设计工作点选择不合理,致使一次风机调节特性不好。
达到设计出力时的液耦开度大约在40%,而TB点的液耦开度在100%,风机常在低效区运行,不利于风机自动调节。
ﻫ 风机轴承甩油环为分体式结构,运行中紧固螺丝脱落,引起轴承温度升高,被迫停机。
ﻫ返料及播煤风ﻫ返料风取自一次风机出口,冷态试验时可以正常返料。
但是随着锅炉负荷的升高,返料风量出现不足,表现在床压周期性波动,当床压突然升高时,返料风母管压力异常波动。
ﻫ播煤风取自二次风,此设计有几个问题。
一是在启动阶段当给煤机投入运行时就要启动,带走大量热量,延长了启动时间。
二是在高负荷时表现出流量异常波动,播煤口处有烧红现象,分析原因是随着负荷的升高,给煤量增大,床压升高,二次风压压头不够,造成在给煤口处有煤沉积结焦。
(5) 燃煤粒度ﻫ 燃煤粒度不符合要求。
设计燃煤粒径为0~7mm,经现场筛分试验,实际燃煤粒径大于10mm的占10%以上,且细颗粒所占份额远低于设计值。
燃煤粒度分布不合理,影响稀相区燃烧份额、物料浓度梯度、飞灰循环倍率、传热系数等;水冷壁磨损严重;锅炉床温低,负荷偏低。
(6) 水位测量
汽包筒身布置3只差压式水位计,作为汽包DCS水位测量装置,采取3取中给水自动调节和3取2水位保护。
3只差压式水位计指示偏差大,给水调节不能投入自动。
ﻫ(7) 煤仓ﻫ 锅炉煤仓呈倒四棱台结构,与水平夹角采用常规煤仓的60°。
在煤含水量多是,四角贴煤后影响煤仓有效容积和存煤量减少。
同时与给煤机接口连接的金属煤斗距离太小,仅有1米,在断煤后不便处理。
造成时常引起给煤机断煤,直接影响锅炉燃烧。
ﻫ(8) 耐磨耐火料磨损脱落
检查发现下述部位的耐磨浇筑料发生不同程度的磨损、裂缝、脱落现象:
高温绝热旋风分离器内表面;高温绝热旋风分离器和对流烟道之间的连接烟道内表面;炉膛下部内表面。
?
ﻫ5 150T/H流化床锅炉调试后采取的对策ﻫ(1) 结焦ﻫ 循环流化床锅炉燃烧结焦是一种常见的事故,无论在点火启动、压火启动和运行中都可能发生。
一旦发生结焦,蔓延速度则非常快,如处理不当,结焦就会越来越严重,最终导致停炉,对安全、经济运行带来很大的影响。
为预防流化床锅炉结焦,确保流化床锅炉的安全、连续、经济运行,特制定措施如下:
ﻫ1) 启动过程保证良好而稳定的入炉煤质ﻫa) 发热量不低于17000KJ/KG,挥发份不低于12%;
b) 粒度合格:
8mm通过率不低于85%;
c) 灰熔化温度>1500℃;
d) 含硫量不大于1.2%。
ﻫ2) 点火前一定要认真做好流化试验
a) 确定临界流化风量。
临界流化风量应在16-18万Nm3/h左右,如过大则应查找原因后再升炉;ﻫb) 大风量对炉膛吹扫10分钟,吹扫风量(一次风)不低于25万Nm3/h;
c) 做布风板均匀性试验。
在临界流化风量处紧急停所有风机,进炉内检查床料流化情况,确保流化合格。
d) 锅炉爆管后,一定要清理床料并检查风帽,确保床料无板结及风帽无堵塞。
3) 控制床压
升炉前床料加至0.5-0.6米,启动床压5-6KPA;升炉后床压应保持在正常范围内,如大于12KPA或低于4.5KPA时应汇报相关领导,并请示停炉。
ﻫ4) 严格按照规定进行投煤ﻫa) 投煤后应确保一次风量不低于临界流化风量;
b) 床温达到规定温度再进行试投煤(中排床温>510℃),如煤质较差,则应将床温提高50-100℃再进行投煤;
c) 启动初期应严格按照“脉动”形式进行投煤,投煤后应根据氧量及床温变化情况来判断给煤是否已经燃烧,如未燃则是应立即停止给煤,待适当提高床温后,再以相同形式重新投煤。
严防投煤过多后出现爆燃,导致床温过高,产生高温结焦。
ﻫ5) 控制床温ﻫa) 严密监视床温分布情况,如下、中排平均床温差>100℃,或一点及多点床温与平均床温差>100℃,应认真分析,加强检查,严防因流化不好而发生低温结焦;
b) 当发现床温过高时应立即采取措施,增加一次风量或减少燃料以降低床温。
尤其是煤粒变粗或煤质变差等原因引起的床温波动,应视情况适当提高一次风量来流化床层,抑平床温,否则易出现大颗粒沉积,床层分层,造成局部或整体超温结焦现象。
c) 根据床温上升情况,及时细调、微调风量及给煤量,保持流化良好,控制床温涨幅不得过快,避免床温大幅度变化,造成恶性循环。
d) 尽早建立回料循环,同时密切观察回料腿温度、压力的变化。
避免回料器因回料不畅基或局部死区而出现结渣的现象。
e) 在升炉过程中应尽量缩短启动时间,否则油煤混烧时间过长,调整不当极易发生结焦,尤其投煤初期煤油混烧阶段,大量的煤投到炉内不能完全燃烧,很容易和未燃的油粘在一起形成局部高温结焦。
f) 或轻微结焦,可通过加床料置换床料的方法焦块清除;若结焦严重,则应,应立即停止投煤,并加大一次风量对炉膛进行流化,将焦块吹散,并冷却炉膛,减少结焦的严重性,缩短打焦的时间。
2. 冷渣器ﻫ1) 在电动排渣阀前加装手动排渣阀,用手动排渣阀初调,电动排渣阀进行细调。
2) 针对进风口中的第一进口抢风,第三进口供风不足,形成不了气槽的现象。
暴露出来的管道系统存在的的问题,增加设置进风口平衡联箱。
ﻫ3) 对冷渣器第1风室风管改进,由φ159mm改为φ219mm,增大第1风室流化风量,防止第1风室结渣。
ﻫ4) 分别在第1、第2、第3风室加装床压测点和防堵型压力装置,为运行人员提供监视手段。
5) 确定2台冷渣器流化风机并联运行方式,对排渣速度进行控制,选取大风量、小渣量排渣运行方式。
排渣时控制床压降0.3kPa左右,做到少排和勤排。
ﻫ6) 控制冷渣器第1风室床温<700℃,否则切换冷渣器运行。
燃煤灰分大时,可增加冷渣器直排次数。
(3) 床下点火燃烧器
1) 加粗燃烧室冷却风管和加大节圆直径燃烧室后板上的冷却风管由原φ32mm×4mm(12Cr1MoV)改为φ57mm×3.5mm(1Cr18Ni9Ti);且使其节圆直径由原1100mm改为1300mm,以增强对燃烧室内壁冷却效果。
ﻫ2) 更换耐磨、耐火材料。
原设计采用的耐磨、耐火材料耐火温度为1450℃,此区域燃油理论燃烧温度为1800℃左右,若热烟气不能被及时带走,将使耐磨、耐火材料超温塌落。
为此更换耐火度为1800℃等级的耐磨耐火材料。
同时将固定浇筑料的销钉用U型钉替代原来的Y型钉,解决了Y型钉根部容易脱焊的问题,并将密度由每平方120个加到近300个,严格并严格按照工艺标准施工,防止顶部有捣打不严密现象。
3) 检查燃烧器壁温测点安装位置将测点端部插入内筒壁内,保证了壁温测点安装位置符合设计要求。
4) 合理选取油压取样点位置增加油压低延时5s条件,防止了点火时因瞬时油压低造成的油枪频繁停运,避免风道燃烧室内浇筑料温度大幅波动。
确保油系统阀门严密不漏。
5) 改进点火操作方法,合理配风床下风道燃烧器点火前,将热一次风挡板关闭,混合风挡板开至60%左右,配风挡板开至10%~15%,待油枪点燃后,迅速开大配风挡板、混合风挡板至90%左右。
此后,严格监视风道燃烧器内壁温度,控制烟温不超过900℃,当发现温度上升时,立即采取措施,增加燃烧室风量。
6) 启动燃烧器时,严格执行启动程序按照先小出力雾化片、后大出力雾化片的原则进行,以便燃烧器内浇筑料温度缓慢上升。
风道燃烧器雾化片切换时,动作应迅速,以缩短停运油枪时间,防止燃烧器内温度变化过大。
ﻫ(4) 风机
1) 将一次风机调节挡板调整至合适开度,与液耦联合调节,使风机实现一定范围内的自动调整。
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2) 一次风机轴承甩油环由分体式改为整体式,避免甩油环紧固螺丝脱落,造成事故停机。
3) 返料风风管原来是φ159mm取自一次风机出口,增加一根φ159mm返料风管,装设手动控制风门,开炉是全开,流量控制由原来的电动风门调节。
改造后在高负荷是返料正常,床压没有出现异常波动现象。
4) 考虑到一次风机有较大的余量,将播煤风改成一次风,此改动有几个好处。
一是在启动阶段当给煤机可以随时投入运行。
二是在负荷低于30%时可以将二次风机停运。
同时高负荷时风流量可以随着一次风机开度的增大,有一定的自调节能力,没有出现播煤口处有烧红现象。
停炉检查再也没有看到喷口挂焦现象。
(5) 燃煤粒度ﻫ 针对燃煤粒度分布不合理问题,对细碎机出口粒度进行现场筛分试验分析,调整了细碎机齿板间隙,更换了细碎机锤头。
经调整后燃煤粒度基本合格,但由于细碎机为试制产品,其结构及其耐磨件质量存在问题,造成运行周期短,燃煤粒度变化大。
2种样品燃煤粒度分布值见表3。
欲根本解决燃煤粒度分布不合理问题,必须更换新型细碎机,现在有一种双级齿辊式破碎机使用效果很好,建议更换,但是对磁铁分离要求较高,要增设电磁除铁器。
表3:
调整后2种样品燃煤粒度分布情况 %ﻫ样
品 颗粒/mm
<0.15 0.15~0.3 0.3~0.6 0.6~1.2 1.2~1.7 1.7~2.0 2.0~3.17 3.17~7.0 7.0~10 >10ﻫ1 10.44 7.72 14.82 18.04 9.6 5.12 13.34 16.62 3.18 1.12
2 13.56 10.3 18.3 20.16 9.62 4.7 11.08 9.98 2.02 0.28
ﻫ(6)水位测量ﻫ 检查汽包内部装置,发现汽包筒身3只水位计汽侧取样管未穿过汽包内壁隔层,布置在汽包进水处,且没有可靠的稳流装置。
经与锅炉厂研讨后确定改进方案:
延长汽侧取样管,躲过进水紊流区;将汽包筒身左、右侧差
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