CFB锅炉节能培训.ppt

CFB锅炉节能培训 1 目录 循环流化床原理循环流化床锅炉属于沸腾炉 它是一种其燃烧方式介于层状燃烧与悬浮燃烧之间的新型燃烧设备 燃料在炉内像沸腾的开水一样 呈沸腾状态 为了提高锅炉效率 设计了一次返料及二次返料 固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程 称为流化过程 流化过程用于燃料燃烧 即为流化燃烧 其炉子称为流化床锅炉 循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型 它与鼓泡床锅炉的最大区别在于炉内流化风速较高 一般为4 8m s 在炉膛出口加装了旋风分离器 被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒 经分离器分离后 再送回炉内循环燃烧 循环流化床锅炉可分为两个部分 第一部分由炉膛 快速流化床 气固物料分离器 固体物料再循环设备和外置热交换器 有些循环流化床锅炉没有该设备 等组成 第二部分为对流烟道 布置有过热器 再热器 省煤器和空气预热器等 与其它常规锅炉相近 循环流化床优缺点 优点 高效 低污染清洁燃烧技术 具有燃烧效率高 给煤点少 煤种适应性广 烟气中有害气体排放浓度低 负荷调节范围大 灰渣可综合利用 启动 停炉 结焦处理时间较短 长时间压火之后可直接启动 缺点 放料时大量的热量被放掉 使得灰渣物理热损失很大 风机电耗量大耗厂用电 尾部烟道磨损大 点火时间较长 风帽磨损大 对燃煤粒径要求严格 2 5 3 5mm 维护费用高 耐火防磨层 CFB锅炉结构 循环流化床布风板的作用 1 支承静止的料层 2 给通过布风板的气流以一定的阻力 使在布风板上具有均匀的气流速度分布 为取得良好的流化工况准备条件 3 以布风板对气流的一定阻力 维持流化床层的稳定 抑制流化床层的不稳定性 风室和风道 风室连接在布风板底下 起着稳压和均流的作用 目前 流化床锅炉中常采用等压风室 其结构特点是具有倾斜的底面 这样能使风室内的静压沿深度保持不变 有利于提高布风板的均匀性 旋风分离器 旋风分离器时保证循环流化床燃煤锅炉固体颗粒物料可靠循环的关键部件之一 布置在炉膛的出口烟气通道上 工作温度接近炉膛温度 它将炉膛出口烟气流携带的固体颗粒 灰粒 未燃尽的焦炭颗粒和未完全反应的脱硫吸收剂颗粒等 中的95 以上分离下来 再通过返料器送回炉膛进行燃烧循环 其主要作用在于保证床内物料的正常循环 而不在于降低烟气中的飞灰浓度 分离器对某一粒径范围颗粒的分离效果必须满足锅炉循环倍率的要求 燃烧室 循环流化床锅炉燃烧室的截面为矩形 其宽度一般为深度的2倍左右 下部为一倒锥型结构 底部为布风板 以二次风喷口为界 二次风喷口以下为循环流化床的密相区 颗粒浓度比较大 是燃烧着火和燃烧的主要区域 此区域的壁面上敷设耐热耐磨材料 并设置循环飞灰返料口 给煤口 排渣口等 二次风喷口以上的为稀相区 颗粒浓度较小 壁面上主要布置水冷壁受热面 也可布置过热蒸汽受热面 通常在炉膛上部空间布置悬挂式的屏式受热面 炉膛内维持微正压 流化风 流化风 也称为一次风 额定负荷下约占总风量的40 60 经床底的布风板送入床层内 二次风风口布置在密相区和稀相区之间 炉膛出口处布置飞灰分离器 烟气中95 以上的飞灰被分离和收集下来 经飞灰回送装置返回炉膛 然后 烟气进入尾部对流受热面 给煤 给煤经过机械或气力输煤的方式送入燃烧室 脱硫用的石灰石颗粒经过单独的给料管采用气力输送的方式或与给煤一起送入炉内 燃烧形成的灰渣经过布风板上或炉壁上的排渣口排处炉外 CFB锅炉燃烧技术面临的三大问题 相同燃料 循环床燃烧效率仍然低于煤粉炉厂用电耗比煤粉炉高1 2 燃烧室受热面磨损严重 锅炉可用率低 影响CFB锅炉燃烧效率的因素 1 燃煤特性2 燃煤粒径3 布风装置和流化质量4 给煤方式5 床体结构6 运行水平 循环流化床锅炉主要包括锅炉本体和辅助系统 辅助系统的优化运行调整主要是为了保障主体的安全 稳定和经济运行 因此 锅炉本体的优化运行是整个系统节能的关键 要保障循环流化床锅炉本体运行的经济性首要是保证锅炉安全稳定运行 避免锅炉频繁启停 运行过程中的稳定性越强 则经济性就越好 循环流化床锅炉与常规的煤粉炉相比 其运行温度比较低 一般是850 900 入炉煤的粒径是宽筛分的 煤粒在炉内进行流态化燃烧 炉内的传热传质比较好 污染物的排放水平也非常低 但是 循环流化床锅炉的这种特殊性在其运行中也引入了新的问题 锅炉炉膛 分离器和受热面的磨损严重 炉内浇注料的耐磨 开裂和脱落问题也十分严重 返料系统运行不稳定甚至堵死 炉墙漏风 炉内运行参数不稳定 炉内结渣 燃烧倾斜等 这都严重影响了锅炉的使用寿命 通过对多台循环流化床锅炉的优化调整与节能改造实践 认为存在问题的循环流化床锅炉主要由两方面的原因所致 一是运行方式不合理 二是结构设计不当 针对实际情况 通过燃烧优化调整 优化运行工况 选择合适的运行参数 或者对相应的设备进行节能改造 往往在一定程度上可以解决或缓解这类问题的发生 从而提高锅炉运行的经济性 燃烧优化调整中需考虑的因素及相应的节能调整措施 1 运行稳定性2 床料流化质量3 煤种4 入炉煤粒径分布5 入炉煤水份6 过剩空气系数和风量配比 7 床温8 料层厚度9 负荷变化10 返料及返料风调整11 炉墙漏风 锅炉经济性差的原因主要有两个 一是锅炉的热效率低 二是锅炉的自用电耗大 锅炉的自用电耗主要是指锅炉辅机设备系统运行时的电耗 锅炉辅机的运行节能后叙 提高锅炉热效率的途径主要是通过燃烧优化调整 优化燃烧工况 提高燃烧效率 降低排烟损失等 1 运行稳定性一般来讲 锅炉运行中稳定性越强 锅炉的经济性越好 目前 影响大型循环流化床锅炉长期稳定运行的主要问题有 炉膛及冷渣器的排渣 炉膛布风板的漏渣 耐火保温材料的选择 施工及烘烤 床下点火风道燃烧器的配风及保护 CFB锅炉特征量的在线测量及监视可靠性低下 给煤机的堵煤与断煤 燃煤粒径的控制及其他辅机问题等 实际运行操作过程中 应在优先保证锅炉长期稳定运行的基础上 解决其它影响锅炉经济运行的问题 使循环流化床锅炉机组能够安全 稳定 经济运行 2 床料流化质量床料的流化质量影响锅炉的燃烧效率 是影响经济性的首要因素之一 流化不良 燃烧不充分 大量未燃烬的煤粒在放渣时被带出 飞灰含碳量也有增加 根据运行统计分析 流化不良时 在相同负荷下锅炉煤耗将增加25 严重时还会造成锅炉结焦事故 因此在每次停炉后要对风帽进行检查 保证风帽完好 通畅 布风均匀无死角 必要时对一次风系统进行检查 同时还要保证炉墙给煤点的布置合理 给煤均匀性好 床料的流化状态还与料层的厚度 床料的粒径大小与其级配有关 在运行中通过调节风煤配比 入炉煤的粒度分布等可以有效保证流化质量 3 煤种循环流化床锅炉的特点是煤种适应性广 燃烧效率高 但对一台给定的锅炉而言 其对煤种的适应范围是一定的 因此只有在燃用与锅炉设计煤种相适应的煤种时 才会有较高的燃烧效率 当燃用煤种偏离设计煤种时 应加强运行监控 调整 维持锅炉安全稳定运行 提高燃烧效率 在运行调整中主要采取调节风煤配比 一二次风配比和循环灰量等来提高燃烧效率和稳定性 如燃烧挥发分偏高的煤种时 易造成炉内超温结焦 这时减少给煤点的播煤二次风 可减轻煤在下煤管出口处发生着火燃烧程度 或者通过减少一次风比例来调整 燃用高灰分煤种时 因可循环物料量大 床温会下降 此时 应及时加大放灰量 以保持床温的稳定 反之 燃用低灰分煤种时 因循环物料量不足 可以少放或不放灰 用提高循环倍率的方法保持床温稳定 4 入炉煤粒径分布给煤粒度分布对锅炉燃烧的影响表现为 粒度过大 煤粒的燃烬时间长 燃烧效率低 同时 飞出床料层的颗粒减少 锅炉不能维持正常的循环灰量 导致锅炉出力不足 另一方面 大煤块影响流化质量 是造成结焦事故的首要原因 但细煤粉 小于0 1mm 分布过多 分离器收集飞灰较困难 飞灰易被烟气带走 飞灰不完全燃烧损失增大 在运行调整中 应严格控制煤的粒度在合适的范围之内 一般来说对燃用低灰份的优质煤可采用较大颗粒尺寸 燃用高灰份的劣质煤宜采用较小的粒度 煤的热爆裂性比较好时可燃用较大颗粒的煤粒 这样既保证了燃烧 又降低了厂用电率 燃用贫煤 无烟煤更能体现CFB锅炉的优势 根据西安热工研究院有限公司 TPRI 的研究结果 推荐贫煤 无烟煤入炉煤粒径分布特性见下图 推荐贫煤 无烟煤入炉粒径 5 入炉煤水份当煤中水份增大时 煤的粘性增大 容易造成输煤和给煤困难 特别是水份大于12 时 用常规的破碎 给煤设备 不能保证煤的正常输送 此外煤中水份过大 床温将显著下降 排烟热损失增加 但是适当的水份可以促进挥发份析出和焦炭燃烬 有利于燃烧效率提高 水份过低 还易造成输煤系统飞灰严重 影响生产环境 一般认为 含水8 是干煤和湿煤的分界点 综合比较 在运行中保持水份低于8 是比较合适的 6 过剩空气系数和风量配比循环流化床锅炉的送风的作用是保证炉内物料的正常流化和充分有效的燃烧 适量提高过剩空气系数 增加燃烧区的氧气浓度 有助于提高燃烧效率 但是 当炉膛出口过剩空气系数超过1 15以后 燃烧效率几乎不变 当超过1 4以后 燃烧效率将向相反方向发展 并会加剧炉内受热面的磨损 风机电耗增大 排烟热损失增高 锅炉热效率和经济性降低 调整好一 二次风的比例 是有效降低灰渣含碳量 保证经济运行的重要手段 一次风的主要作用是保证物料处于良好的流化状态 同时为燃料燃烧提供部分氧气 根椐床温来调整 二次风量主要根据烟气含氧量调整 补充燃烧所需空气 起到扰动作用 加强了气固两相混合 二次风可分多段送入 下层二次风压高于上层二次风压 一 二次风从不同位置分别送入流化床 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 对二次风量的调整主要依据烟气中含氧量多少 一般控制在3 5 左右 通过测试某100MWCFB锅炉炉内氧量场分布发现 炉膛二次风上部有一个如图所示的贫氧核心区 显然这是由于二次风的穿透扩散效果不佳而使空气不能到达炉膛中部所造成 这对核心区细颗粒的燃烧产生了负面影响 循环流化床锅炉中的贫氧核心区 因此 在调整二次风量的同时 还应特别注意二次风压的调整 使二次风具有一定的刚度 以保证二次风的穿透深度 7 床温循环流化床锅炉在运行过程中 若床温过高 容易使流化体结焦造成停炉事故 床温太低易发生灭火 必须严格控制床层温度在合理的范围内 循环流化床锅炉在床温为800 1000 范围内都能稳定运行 在正常的床温范围内 随着床温升高燃烧效率略有提高 但变化很小 在运行中床温要根据煤种情况进行调节 燃烧低硫煤时 床温可保持在较高温度范围 燃烧安全性和经济性较好 高硫煤 最佳脱硫温度 一般850 870 烟煤 贫煤850 900 无烟煤900 950 难着火的无烟煤950 1000 在锅炉运行过程中 炉膛床温调整可以通过调节一 二次风的比率来调节炉膛底部和上部的燃烧份额以及改变炉膛高度颗粒场的分布 从而可使锅炉炉膛温度沿高度均匀分布 增大一次风量 减小二次风量 可降低床层温度 反之提高床温 由于密相区燃料燃烧所释放的热量除了用于加热少量的新添煤和空气外 其他部分必须由循环物料及时带出床层 以维持床层温度的恒定 所以通过调整循环物料量也可以达到控制床温的目的 8 料层厚度循环流化床锅炉保持合适的料层厚度 对锅炉运行稳定以及燃烧控制有非常重要的意义 料层厚度过大过小 都会影响流化质量 降低运行经济性 锅炉满负荷运行时 物料循环量大 料层应厚 低负荷时 循环量小 料层应薄 监控料层厚度的主要参数有风室压力 床层压力 料层差压等 维持合适的床压 避免料层厚度过低使燃烧不稳定 但也要控制料层厚度不要过高 料层厚度过高一方面导致流化效果不好 还导致风室压力 床层压力 料层差压等参数过高 导致一次风机 二次风机出口风压过高 风机电流增大 厂用电率增加 若床层压力每降低1 1kPa 料层折算静止厚度降低100mm 则每台一次风机电流降低3 4A 二次风机电流降低1 2A 这在一定程度上可以节省厂用电率 为了维持正常料层差压 采用机械连续或半连续排渣是有效的手段 即勤排少排原则 这样可以使锅炉始终保持在最佳料位运行 有利于锅炉的稳定 9 负荷变化在相当宽的范围内 负荷对燃烧效率的影响是很小的 但是 随着锅炉负荷降低 机组热耗增加 厂用电率增加 因此锅炉高负荷运行时可以达到更高经济水平 某电厂机组电负荷与厂用电率趋势图 锅炉的额定蒸发量为440t h 机组的额定功率为135MW 设计厂用电率为9 6 由图可以看出 机组厂用电率在额定工况时为8 01 比设计值工况低1 59个百分点 80 工况时为9 18 60 工况时为10 67 锅炉负荷调节主要是通过改变给煤量和与之相应的风量 增加负荷时 先增加风量后增加给煤量 降负荷时 先减少给煤 后减小风量 以维持尾部烟气中的含氧量不变 同时可避免蒸汽参数出现大幅波动 10 返料及返料风调整循环流化床的回料器将旋风分离器分离下来的循环灰又回送至炉膛重新燃烧燃烬 循环流化床锅炉的返料可以减少机械不完全燃烧损失q4和排烟热损失q2 从而提高锅炉效率 回料器的运行稳定 可靠与否直接关系到锅炉的安全 运行稳定和出力 对锅炉的经济性影响很大 返料分离器的效率低下 会引起锅炉循环倍率达不到设计值 循环次数不够 飞灰含碳量高 因返料循环量不足 为了带负荷 不得不加大风量 运行中过剩空气系数偏高 排烟损失大 电耗高 对于特定的煤质和锅炉 正常条件下 分离器分离下来的循环灰全部进入炉膛 立管内的物料高度维持一定的自平衡状态 正常运行时的返料量并不完全取决于返料风量的大小 返料风量应在一个合理的范围之内保证物料的正常循环 过高的返料风量往往影响返料器的正常运行 尤其在循环灰中可燃物较高时 易造成返料器局部超温甚至结焦 从而使该部位成为带负荷及汽温 汽压等参数正常的瓶颈 11 炉墙漏风炉墙漏风的原因有炉内的磨损 耐磨浇注料脱落 炉膛的各检测口 看火孔处于开启状态 各风道调节挡扳 炉膛各处人孔门 排渣系统各排渣门不严密导致漏风等 炉墙漏风会导致炉内温度下降 燃烧效率降低 排烟损失增大 引风机电耗增加等 对于锅炉的经济性是不利的 在锅炉实际运行过程中 应尽量避免炉墙漏风 对于炉内的磨损 耐磨浇注料脱落等应尽快进行修补 平时关闭炉膛检测口 看火孔等 从而提高燃烧效率 减少风机电耗 提高锅炉的经济性 以某电厂HG 220 9 8 L PM18型循环流化床锅炉的优化调整数据为例 来说明通过对锅炉进行燃烧优化调整所带来的运行结果变化 该锅炉采用高压参数 9 8MPa 540 设计 与50MW汽轮发电机组匹配 可随汽轮机定压 滑压 启动和运行 锅炉水循环采用单汽包 自然循环 炉膛燃烧采用循环流化床燃烧技术 循环物料的分离采用汽冷旋风分离器 该机组自2002年投运以来 飞灰含碳量偏高 一度曾达到22 85 严重影响了锅炉燃烧效率和热效率 对锅炉的经济运行十分不利 实例 燃烧调整所采用技术措施 入炉煤粒径调整通过取样分析发现 入炉煤的粒径分布不符合设计要求 5mm以上的颗粒占24 49 1mm以下的占47 63 由设计颗粒要求可知 大颗粒和小颗粒的比例均太大 调整后 5mm以上的颗粒占15 05 1mm以下的占28 56 测试发现飞灰含碳量由22 25 降至17 36 燃烧总风量调整从图中可以看出 炉膛出口氧量从0 6增大至3 5时 飞灰含碳量下降6 2个百分点 而氧量继续增大时 飞灰含碳量下降并不明显 炉膛出口氧量与飞灰含碳量关系曲线 一 二次风量调整图中显示了不同的上 下二次风比例对飞灰含碳量的影响 可以看出 上 下二次风比例的提高 有助于炉内颗粒的燃尽 降低飞灰可燃物含量 二次风配比与飞灰含碳量关系曲线 床温调整如图所示 床温从855 升高到905 时 飞灰含碳量下降5 5 效果十分明显 因此 提高运行床温 可以有效地降低飞灰含碳量 建议床温保持在880 910 之间 床温与飞灰含碳量关系曲线 床压调整通过实际运行调整表明 随着床压的升高 固体未完全燃烧损失减少 停留时间增加 综合考虑床层流化 排渣 风机电耗及炉内磨损等因素条件下 适当提高运行床压 有利于降低灰中的含碳量 提高煤粒的燃烧效率 床压与底渣含碳量关系曲线 改造效果 锅炉一个经济运行工况的参数变化范围 燃煤粒度 5mm以上的颗粒不应超过10 燃烧总风量 炉膛出口氧量3 5 4 二次风的配比 上 下二次风的比例保持在2 2 5之间 床温 保持在880 910 之间 床压 6 0 7 0kPa 在运行上述工况时 实测飞灰含碳量从原来的22 25 降至14 76 底渣含碳量从3 8 降至1 2 使得燃烧效率提高8 94 锅炉效率较调整前提高2 02 达到87 22 事实证明 所采取的调整措施 对锅炉的燃烧效率以及热效率都有较大的提高 具有非常可观的经济效益 循环流化床机组从冷态点火启动到并网发电 共需要8 10h 点火启动过程中机组不但不向外输出功率 而且还要消耗大量的煤 油 水和电 因此 在点火启动过程中应该采取有效措施 降低启动成本 以达到节能的目的 以下介绍几种点火节能关键技术 1 料层厚度的选择循环流化床锅炉点火要有一定的料层厚度 考虑到良好流化质量和点火油耗较小 一般料层厚度选取为300 500mm 料层太薄 流化质量不好 点火过程中易造成吹空和局部高温结渣 料层太厚 流化质量好 点火过程中不易发生局部高温结渣 但是点火启动油耗太大 2 点火流化风量的选择油枪点火启动均在床料流化状态下加热升温 直至燃煤着火 流化风量选择过大 空气带走热损失过大 点火启动时间长 油耗量大 但好处是不容易发生流化不好而产生局部高温结渣 流化风量选择过小 局部流化质量不好 出现死区 造成局部结渣 启动流化风量的确定一般是点火前通过冷态试验确定 点火启动流化风量一般在临界流化风量和良好流化风量之间选定某一流化风量 3 点火过程中流化风量的调整试验确定的点火过程流化风量是在常温下确定的 高温下的临界流化风量远小于常温下的临界流化风量 随着床温的上升应适当减少启动流化风量 减少空气带走的热损失 提高流化气体的温度 一般当床温升到400 左右时 油枪油量已较大 但床温上升比较缓慢 此时 最好将流化空气量减小20 左右 这样 随着流化气体温度的升高 气体带走的热量减少 床温升高速度提高 这是降低点火启动过程油耗的重要措施之一 某热电有限责任公司一台410t h循环流化床锅炉点火启动时就采取了此项节油措施 下表为DG410 9 81 9型循环流化床锅炉点火的流化风量与床温的变化关系 可以看出 点火启动流化风量大于床层温度为580 674 814 及840 时的流化风量 或燃烧所需风量 某410t h循环流化床锅炉点火启动风量随床温的变化 例 4 正确设定给煤机投煤时的燃烧温度向炉内初次投煤的允许床温 简称允许投煤温度 是一个关键参数 该值定得太低 会造成煤粒着火不稳定 甚至引起爆燃 结渣等 若该值定得过高 则点火设备容量要加大 点火用油量增加 经济性差 由于锅炉冷态启动时炉内一次风量及总风量均较低 床料基本上处于鼓泡床状态 给煤口在距风板1m以上 因此 采用下层床温和中层床温测量值来判断煤粒是否着火是可行的 一般是下层床温和中层床温均达到某一定值 允许投煤温度 时 才释放投煤连锁 允许给煤机启动 也有电厂采用下层床温和中层床温的平均值来判断是否达到允许投煤温度 煤粒的着火温度主要与可燃基挥发分的大小有关 当然也会受煤的灰分 粒度 炉膛结构等其它因素的影响 下图所示的两条曲线 一条是国外公司推荐值 另一条是我国在已投运的多台50MW机组上的实测值 循环流化床锅炉的投煤温度与煤的挥发分的关系 连续给煤 通过数次断续给煤 试验的方式不断升温 然后转入连续给煤 流化床锅炉燃烧粒度一般在0 8mm之间 加之投煤初期床温水平较低 因此必须注意给煤量和给煤速度的控制 在不同的床温阶段 应采用不同的风量和不同的煤量 并应注间断给煤和连续给煤方式的切换 以某台260t h蒸发量的循环流化床锅炉为例 该锅炉投产于2002年 为单汽包自然水循环 两组汽冷式旋风分离器 炉膛两侧装有风水冷式选择性排灰冷渣器 配以60MW汽轮发电机组 采用床下热烟气点火技术 两支点火油枪布置在水冷风室内的点火风道中 一支流量为900kg h 另一支流量为700kg h 通过几年的实际运行及经验总结 采取了许多有效措施 在节能方面取得了明显效果 循环流化床锅炉本体主要包括炉膛 分离器 回料器以及水冷壁等锅炉受热面等 锅炉本体的节能改造主要是在锅炉结构设计存在缺陷 燃烧调整效果不佳 给锅炉的运行带来严重影响时进行 锅炉本体在进行节能改造时 往往相应的辅助系统也要改造 这里结合循环流化床锅炉运行过程中存在的各种问题来讨论相应的节能改造措施 1 锅炉磨损严重循环流化床锅炉的磨损问题 一直是困扰流化床锅炉经济运行和进一步发展的关键问题 锅炉的磨损与固体物料浓度 速度 颗粒特性和流道几何形状等密切相关 流化床锅炉与常规锅炉相比 其炉内物料浓度要高出几十倍到上百倍 流化床锅炉的磨损要比其它类锅炉严重的多 通常磨损严重的部位有 1 布风装置 包括风帽和炉膛内热电偶 2 锅炉水冷壁管 包括锅炉下部敷设卫燃带和水冷壁管过渡区域 不规则管壁如穿墙管 弯管以及有凸出或凹陷的部位如焊缝等 3 屏式过热器 4 烟道内受热面 包括过热器 省煤器 空气预热器管壁 针对上述问题 可采取以下措施 1 严格控制入炉煤颗粒粒径在合适的粒径范围以内 2 破坏沿水冷壁向下的固体物流 如在卫燃带和水冷壁管过渡区域浇筑高约100mm的耐磨凸台 3 让水冷壁面保持光滑整洁 消除施工过程中的焊缝 焊疤等 4 采用金属喷涂工艺对易磨损部位施以喷涂 超音速电弧喷涂 在金属受热面易磨损部位喷施镍铬合金或其它合金 厚度约 0 3 0 5 mm 不影响锅炉传热 可保护金属受热面1 3年不受磨损 2 浇注料的耐磨和脱落循环流化床锅炉运行的特殊性 大量含有燃料 燃料灰渣 石灰石及其反应产物的固体床料的内 外循环流动 使得锅炉密相区及循环回路中敷设的耐火耐磨材料受到严重的冲刷磨损 热循环应力及机械振动的影响 锅炉在设计选型时考虑耐火度不够 一旦温度到达设计温度耐火料有发生脱落现象 甚至出现内层保温剥落 影响锅炉正常运行 造成受热面管子磨损或超温爆管等 同时由于施工工艺的不合格 导致浇注料的各项性能指标达不到设计要求 这也会影响锅炉的安全可靠运行 因此 耐火耐磨材料的理化性能 施工及最终的烘烤 将在很大程度上决定着锅炉能否安全可靠运行 耐火耐磨材料的各项理化性能指标必须达到设计要求 这是耐火耐磨材料性能保证的前提条件 合理的配浆 支模 捣打及配置合适的膨胀缝是耐火耐磨材料安装成型的基础 最终的烘烤 通过合理的干燥和烘烤 使墙衬中的水分蒸发 墙体固化并被烧结成高强度的耐火耐磨衬里 是使耐火耐磨材料烧结成型并使之达到耐火 耐磨 耐压 抗折 热震稳定性 高温耐压性能的关键 在上述改进措施效果不好时 可考虑选用耐火等级更高的耐火浇注料 对浇注工艺进行改进 尽量采用一次浇注成型 改进烘烤工艺 如采用热烟气烘炉工艺 对烟风道进行改造 可取得较好的效果 3 旋风分离器旋风分离器的分离效率是锅炉安全稳定运行的一个重要因素 旋风分离器在运行过程中 由于高温烟气携带的细灰粒子的作用容易发生磨损 同时 细颗粒中未燃烬碳和一部分CO及挥发分在旋风分离器中的燃烧 也可使旋风分离器的温度上升 严重时会引起分离器和回料管超温等 影响锅炉的带负荷能力 为了装置的长期安全稳定运行 首先应调整锅炉的燃烧工况 合理配风 控制入炉煤的粒径分布 特别是细粒子的含量 调整入炉煤在锅炉各部位的燃烧份额 控制分离器中飞灰再燃的比例 同时 旋风分离器的结构也应趋于简单化 以便于维修和衬里 衬里的材料也可选择新型的更好的材料 以某热电厂HG 220 9 8 L YM15型循环流化床锅炉的旋风分离器改造为例来说明 该锅炉是引进美国福斯特惠勒公司的技术 由哈尔滨锅炉厂转化生产的HG 220 9 8 L YM15型高压循环流化床锅炉 该锅炉为高压参数 单锅筒 自然循环蒸汽锅炉 采用循环流化的燃烧方式 2000年投入运行 锅炉的分离机构为高温旋风分离器 两侧布置 分离器改造前的结构简图如图所示 改造前旋风分离器结构简图1 下料管 2 圆锥体 3 圆筒体 4 进气口 5 顶盖 6 中心筒 1 改造前存在的主要问题及原因分析该锅炉在运行中主要出现回料粒度大回料量少 流化风量偏大 飞灰含碳量高 排烟温度高 受热面冷渣器磨损严重等问题 通过美国FW公司对分离物料的粒径测试表明 分离器的分离效率与设计要求有一定的差距 经过分离器的飞灰颗粒中大于0 1mm的颗粒的比例为6 7 运行过程中床料设计温度为810 899 实际温度920 980 床温偏高 降低了脱硫效率 排烟温度设计温度为149 实际温度为160 2 旋风分离器的技术改造 改造后旋风分离器结构简图1 下料管 2 圆锥体 3 圆筒体 4 进气口 5 顶盖 6 中心筒 7 加长中心筒 8 增加耐磨料层 为解决以上问题 提高旋风分离器的出力 热电厂于2002年7月对1号锅炉的旋风分离器进行了技术改造 改造后的结构简图如图所示 采用的主要技术措施为 增加中心筒的长度中心筒插入的深度直接影响分离器的性能 改变分离器入口截面积 通过增加高温旋风分离器进口耐磨料层的厚度 减少进口面积增大进口烟气流速来提高分离效率 3 改造效果结果表明在单独燃用鹤岗煤且同等负荷下 55 额定负荷 飞灰含碳量由13 降至9 1 据计算仅这一项1台炉每年可节省燃煤费用约20万元 对比试验汇总 同时改造后还有以下优点 分离器效率有所提高 改造后大于0 1mm的颗粒由改造前的6 7 降为1 6 回料量增加 回料腿温度趋于正常 减轻回料腿结焦 有利于安全生产 降低风量配比 从而降低厂用电 由于床料变细 作为流化风的一次风量也将减少 这样一次风机出力也随着降低 氧量降至3 3 5 左右 引风机的功率也降低 厂用电自然就降了下来 按风机电流减少5A计算 一次风机功率为1120kW 额定电流123A 每天可省厂用电1100kW h 4 回料器回料器是循环流化床锅炉的三大核心部件 回料器 气固分离器 冷渣器 之一 其功能一是将气固分离器分离下来的固体颗粒重新送回炉膛再燃烧 二是密封 防止主床的烟气反串进入分离器 它的运行稳定 可靠与否直接关系到锅炉的安全 运行稳定和出力 对锅炉的经济性影响很大 锅炉运行中如给煤粒度及风量不能满足要求 则回料器内部温度会增高 甚至回料阀内部结焦 发生堵塞现象 回料阀不能正常运行和回料 导致锅炉出力受到较大影响 5 布风装置布风装置主要是风帽和布风板组成 布风装置要求能均匀密集地分配气流 使床料与空气产生强烈扰动和混合 在设计时根据煤种及排渣要求等 选择相适应的风帽 布风装置的布风对于组织炉内流场 稳定燃烧作用重大 对于锅炉的安全稳定运行和锅炉运行经济性至关重要 风帽在运行过程中主要会出现漏渣和磨损问题 以下分别予以介绍 1 风帽漏渣问题及改造措施在锅炉运行过程中 由于床层压力脉动 会发生风帽小孔漏渣问题 运行一段时间后 风室出现漏渣 影响了一次风量 增加了一次风机出力与电耗 同时漏渣还会在一次风的扰动下 对水冷风室内衬造成严重磨损 风帽漏渣的原因很多 风帽的结构形式 床料粒度 负荷大小和布风装置的阻力大小等 解决风帽漏渣问题的关键 一是增加风帽的阻力 二是提高风帽的密封性 防止床料回流 在风帽改造过程中 可以通过改进风帽结构 增加风帽的阻力 也可以直接将风帽更换为阻力更大 密封性更好的风帽 如采用迷宫式密封的大直径迂回型钟罩风帽 避免风室漏渣 保证锅炉的安全稳定运行 2 风帽的磨损及预防措施 风帽的磨损给循环流化床锅炉带来较大的维护工作量 也影响锅炉的连续运行 对锅炉的经济性不利 风帽的磨损主要有以下几种形式 风从小孔出来带动床料高速冲刷邻近风帽 带来冲击和切削磨损 大量的回料从返料管进入燃烧室 横向对风帽带来冲刷磨损 燃烧室出渣口风帽的冲刷磨损 锅炉压火期间风帽的氧化烧损 冷渣器 烟风系统 燃料制备与给煤系统 除尘吹灰系统 循环流化床辅机系统 DCS控制系统 从目前已投运的各个循环流化床锅炉的运行来看 灰渣冷却系统 燃料制备与给煤系统和烟风系统的优化运行调整和节能改造对提高循环流化床锅炉电厂的经济效益潜力较大 1 冷渣器 冷渣器是重要辅助设备 它对于连续排渣及其系统的稳定运行 乃至锅炉的连续 可靠 经济运行和文明生产起着至关重要的作用 是保证锅炉安全高效运行的重要部件 目前 对于大容量锅炉 冷渣器工作失常是导致被迫停炉和减负荷运行的主要原因之一 2 燃料制备与给煤系统 燃料制备与给煤系统主要包括两大设备 即破碎设备和给煤设备 对于燃料制备系统而言 循环流化床锅炉不同于粉煤锅炉的地方在于它不需要给粉系统 入煤粒径要比粉煤炉大得多 粉煤R90 20 而循环流化床锅炉R90至少要大于90 一般在0 13mm之间 3 烟风系统 循环流化床锅炉尽管在煤的制备方面 可以节省用电 但由于受风室 风帽 床层阻力的影响 循环流化床锅炉要求的一次风压比煤粉炉高得多 二次风口的背压较高 二次风机的压头也比较高 与其他锅炉相比 循环流化床锅炉多了分离器 引风机的压头要克服额外的分离器的阻力 在某些设计中还有高压风机 因此循环流化床锅炉的风机电耗比常规锅炉高出近一倍 所以作为主要耗能设备的风机供风系统设计优化 运行优化与节能改造势在必行 烟风系统的改造与设计原则 1 安全原则 风机设计应有必要的设计余量 以保证可以燃烧设计的多种燃料 其主要原因为 使其具有负荷快速变化的能力和一定的超负荷能力 具有适应环境温度变化的能力 具有适应燃料品种变化的能力 应给锅炉提供额外的保证 为此 风机改造设计时 在锅炉最大连续出力工况下 应有15 的最小风量余度 25 的静压头余度和5 6 的温度余度 2 经济原则 根据对象要求 选择不同的动力源 3 全过程控制的原则 要考虑机组运行的各种工况 不仅要满足锅炉最大连续出力工况 还要兼顾部分负荷以及低负荷的情况 风机调节方式的选择 节流调节成本低 系统简单 但能源损耗大 不宜作为运行主要调节手段 可用于负荷变化小的场所及风机启停控制 变频调节是一种有效的调节手段 虽然成本较大 但运行经济 已被广泛应用 对于循环流化床锅炉一次风机 一次风道阻力特性曲线明显偏离相似工况曲线 相对于设计工况 当风量减小不大时 风压降低不多 若采用节流调节 风门节流损失也不大 经技术经济比较后这种工况下可采用节流调节 循环流化床锅炉大多数工况的风量变化较大 也较频繁 因此宜优先采用变频调节 76 BCS优化控制技术改造方案 1 汽包水位优化控制2 主汽温度优化控制3 锅炉负荷 给煤优化控制4 一次风优化控制5 二次风优化控制6 炉膛负压优化控制7 基于专家系统的床温优化控制8 料层厚度优化控制9 快速升降负荷自动控制 4 一次风优化控制 77 各种电站锅炉 1 循环流化床锅炉2 室燃炉3 层燃锅炉 已关闭淘汰 4 一次风优化控制 78 78 谢谢您的支持