300MW循环流化床锅炉运行控制难点分析1.ppt

300MW循环流化床锅炉运行控制难点分析,国电开远发电有限公司,国电开远发电有限公司2300MW机组简介,,国电开远发电有限公司2300MW机组新建工程自2005年4月30日开工建设。8号机组从2006年11月25日开始整组启动至12月21日通过168满负荷试运，试运行历时27天。7号机组从2007年5月1日整组启动至5月29日完成168h满负荷试运，试运行历时29天。本工程300MWCFB机组从开始试运到现在已经一年多，积累了一定的300MWCFB机组运行经验。,300MWＣＦＢ锅炉岛设备系统简介,本工程锅炉采用循环流化床、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、露天岛式布置、全钢架悬吊结构、亚临界自然循环汽包炉。锅炉外部有四个原煤斗、四个旋风分离器、四个外置床。,本工程ＣＦＢ调试过程中存在的主要问题,影响因素（1）一次风调节档板特性（2）一次风量测量一次元件（3）一次风差压控制（4）床压高低（5）稀相区灰浓度（△P2）的影响（6）一次风调节档板安装位置,1、翻床,（1）一次风调节档板特性电动调节档板在调节过程中，响应较慢，调节迟缓，风量的调节，特别是发生翻床，工况大幅度变化时，风量增减幅值周期较长，床层易“塌死”。（2）一次风量测量一次元件由于一次风量测量不准确，影响对床料流化状态的分析、判断和床压自动调节投入率,给运行人员的调整的操作调整带来困难,容易因人员调节失误而造成翻床。,翻床,（3）一次风差压控制床压的自动控制是CFB锅炉特有的自动控制项目，其基本控制要素是空预器出口一次风压空室压力床层差压其中在整个风量自动控制中一次风机入口调节档板用以控制一次风压，并保持空预器出口一次风压与空室压力的在一个恒定的差值范围，两侧热一次风调节档板以床层压差为前置信号，控制一次风速。如差压值选择过低，具影响一次风档板的调节特性，又使得床压调节迟缓性大，当流化工况发生突然变化时，无法及时进行调节，特别是当一次风档板为电动调节时，情况更为突出，若选择过高，虽然一次风调节档板具有良好的特性，但节流损失也较大，档板开度变化率与流化风速变化的线性呈阶跃性，对流化工况的挠动较强，并且使风机电耗较高，不利于经济运行。,翻床,★,★,★,（4）床压高低床压高，炉内物料循环量大，在两侧床压差△P1同等的情况，物料在循环过程中发生偏床的份额相应在增加，同时由于床料的增加，一次风速也增加，炉内气固两相流挠动增加，两床失稳的情况加剧，形成一个恶性循环。因此根据机组负荷曲线，应控制床压在一个合理的范围。（5）稀相区灰浓度（△P2）的影响锅炉在运行中应合理控制△P2，其过高当锅炉风量发生变化时，锅炉内循环容易发生突变，造成两侧床压失衡翻床,甚至导致塌床。△P2过低影响炉内吸热，床层温度和分离器出口温度过高，影响机组带负荷能力。,翻床,（6）一次风调节档板安装位置一次风调节档板在设计安装时，一次风档板执行器与一次风管间的距离较近，且在进行管道保温施工时，将执行器下部包在保温材料内,造成运行中多次出现执行器超温保护动作，使一次风量调节失灵，引起锅炉两床失稳。,翻床,2、外置床外漏灰。主要部位为外置床回灰至炉膛部位，其次主要是外置床金属外壳在进行焊接时没有完成进行满焊,虽然有内部用保温浇筑料进行了全密封,但因保温浇筑料经过烘炉或运行后有一定的膨胀间隙，加之床料的穿透性能强，从未焊接点处仍有床料漏出。3、锅炉尾部烟道振动大。通过在锅炉尾部烟道加装导向板后，振动问题得以解决。,本工程ＣＦＢ调试过程存在的主要问题,CFB锅炉运行控制的难点,（1）影响床压调节锅炉一次风量、或二次风量测量DCS显示值与实际值偏差过大，特别是在左、右侧不均匀的条件下，容易造成两床床压偏差，导致失稳。（2）影响锅炉配风及燃烧效率一、二次风测量不准确，给锅炉的合理配风带来困难，使密相区、稀相区的燃烧份额发生改变。一、二次风量过大，一方面使床料损失过多，同时又降低了床温，使煤耗增加。一、二次风量过低，稀、密相区供氧不足，使CO含量增加，化学不完全燃烧热损失增加，锅炉效率降低。（3）降低自动投入率一、二次测量不准确，锅炉燃烧自动投入率低，可靠性低，容易引发其它不安全情况。,1、一、二次风量测量的不准确,2、锅炉床料的控制,（1）在机组启动阶段由于整个开机工作时间约为12小时，锅炉从点火升压至投入煤，并达到一定的投煤量所需时间较长，且一、二次风在50额定负荷分别控制在总风量的40和30维持不变，因此床料损失较大，如遇有启动时间延长，则床料损失更加严重，若床料补充不及时和补充量小于损失量，严重时机组将被迫停运，因此在锅炉启动前应做好几方面工作锅炉尽可能保持较高的床层厚度保证底灰存量充足，并做好相关的材料和人员准备做好设备管理，优化机组启动操作程序，减少机组启动延误时间,根据煤种或煤质的不同，循环流化床锅炉对床料量的控制有不同的要求。,CFB锅炉运行控制的难点,（2）机组运行,由负荷床压曲线可知随着机组负荷的增加，床压差减小；差压控制的较高如前所述容易引起锅炉“翻床”，使机组的稳定工况受到影响，特别是发生“塌床”时，处理比较困难。,增加一次风机出力，使辅机电耗增加；床压过低，循环物料量过小，容易造成床温高。炉内传热比例发生改变，对流换热减少，辐射传热相应增加，稀、密相区燃烧份额发生改变，容易造成炉膛出口或分离器出口烟温过高，使排烟温度升高，过热器或再热器减温水量大幅度增加，严重时机组被迫降负荷运行。外循环受到破坏，如床压过低，且一、二次配比不当，将会造成烟气短路，使燃烧工况进一步恶化。从实际运行工作中不仅要重视床压高问题，也应该重视床压低的问题，300MW机组排渣问题在各单位都得到重视，排渣设备的可靠性各燃料管理都得到提高，因此，在床压高时处理较为顺利，而床压低则决定于燃料、运行工况、机组负荷等因素，尽管配备床料头加注系统，但其床料补充能力，因其出力和连续运行能力等因素影响，而小于床料损失率，需要有相应的应急方案,3、机组启动过程中主、再热蒸汽温度的控制,在锅炉启动过程中，由于循环流化床锅炉过热器和再热器受热面布置的特殊性，在锅炉启动过程中再热汽温往往低于过热汽温，如控制不当就会延长开机时间而造成燃料等方面的经济损失。为此应当注意以下几方面（1）在启动初期，将高低旁路调节器节门尽量开大，提高蒸汽流量，使过热器和再热器管道能得到充分的暖管加热；如果高旁调节器门开度过小，经过其后的蒸汽流量降低，使再热器的暖管加热爱到影响。,CFB锅炉运行控制的难点,（2）正确使用过热器、再热器疏水门。由于300MW循环流化床锅炉的低温对流过热器，中温对流过热器、以及高温再热器均布置在外置床中，其与包覆对流过热器、高温对流过热器以及低温再热器存在较大的布置高差。饱和蒸汽首先进入布置在垂直烟道内的包覆过热器与高再布置在同一外床中的低温过热器中温过热器Ⅰ中温过热器Ⅱ垂直烟道高温区的高温过热器。而在开炉时由于外置床并没有流化投入（或随机滑启投入）其管壁温度都低于受烟气加热后的蒸汽所具有的温度值，因此在其管道内部都有可能存在蒸汽加热管道后而冷却凝结的疏水因此当各级受热面进出口蒸汽参数在没有表现出正常加热的工况值以前，尽量保持相应疏水门在开启状态，直至参数工况正常。,机组启动过程中主、再热蒸汽温度的控制,（3）合理选择外置床投入时机，300MW循环流化床锅炉的前后各两个外置床其功能不同，在锅炉前墙布置有高温再热器和低温过热器的两个外置床，其主要作用是用来调节再热蒸汽温度，忽略对床温控制的影响；靠近炉后的两个外置式换热器内布置中温过热器I和中温过热器II，这两个外置床的主要作用是用来调节床温，而忽略对主汽温度控制的影响。随着床温的升高炉膛出口烟温也随之升高，使过热器系统中的包覆过热器出口蒸汽温度升高，但当蒸汽经过下一级低温过热器、中温过热器I和中温过热器II对其管壁放热后温度降低，最后进入高温过热器再重新吸热升温，因此，在此阶段外置床内的受热管对蒸汽而言不是加热而是吸热，对再热器从高旁来的蒸汽首先通过布置在高温过热器下一级烟温区的低温再热器，然后进入布置在前墙外置床中的高温再热器，对高温再热器而言，在此阶段蒸汽不是加热而也是被冷却，再热汽温的提升完全依靠于低温再热汽温。但当回料器循环物料的温度高于所需再热蒸汽温度后，即为投运高再外床的时间，可逐步投入高再外置床，并保持低流化状态，缓慢提高外床温度直至正常，而不要以床温来作为外床投运的选择条件。中过外床的投入同理。,机组启动过程中主、再热蒸汽温度的控制,4、给煤机可靠运行,影响因素煤种或煤质变化当燃用高水份煤种或煤质水份含量较高时，原煤，在原煤斗或下煤管中均会容易贴壁而造成堵煤，使机组被迫降出力运行。称重给煤机出口端堵煤，引起非工作面积煤，损伤皮带。气动插板门运动槽因积煤而不能关闭，易造成超温或火灾。括板给煤机主动端轴承密封不良，易造成轴承超温损坏。括板给煤机括板活节磨损拉长，造成卡涩，过负荷。,CFB锅炉运行控制的难点,（1）控制原则锅炉侧尽量保持较高的主床、外置床和分离器出口温度；保持较高的过、再热汽温；机侧保持尽量高的缸温，确保汽轮机安全运行以利于机组快速接带负荷。锅炉恢复启动时，应注意控制床压平衡防止过冷却，投煤后严密监视烟气含氧量、床温变化率等工况参数，杜绝爆燃、结焦等不安全情况发生，并控制好汽温、水位、炉膛负压等参数。,CFB锅炉运行控制的难点,5、锅炉岛塌床压火消缺的控制要点,（2）压火操作A进行压火操作前应保持左、右两侧床压稳定，回料器返料正常，防止压火时翻床。B手动MFT切除全部给煤线，待烟气含氧量出现上升时，立即关闭两台一次风机入口调节挡板，停止两台一次风机运行，停止两台二次风机和运行中的高压流化风机运行，停运一台或两台引风机。C随着时间的推移过、再热汽温逐渐降低，当主蒸汽温度或再热汽温度降至480℃时，启动12台高压流化风机运行，利用外床高温物料来提高蒸汽温度；当主蒸汽温度回升停止后，立即关闭外置床流化风，停止高压流化风机运行。,锅炉岛塌床压火消缺的控制要点,（3）恢复工作A按程序启动风机，且二次风机启动后，均匀开启左、右侧主一次风挡板，启动两台一次风机启动后，用风机逐渐开启一次风机入口挡板，控制不发生翻床，以较小风量流化床料。B如床温在投煤许可温度以上时，可直接以较大给煤量投煤，证实煤着火后应逐渐加大给煤量，保证床温和汽温能稳定上升。C回料器温度高于外置床空室温度或高于主、再热蒸汽温度时可视情况投入相应外置床。,锅炉岛塌床压火消缺的控制要点,300MWCFB锅炉安全运行及典型事故处理,蓄热能力强，热惯性大，燃料在炉内燃烧的化学反应时间长可燃气体或碳粒存量高具有一定浓度和热容量的物料循环对流换热比重较高燃烧反应点多,循环流化床锅炉与煤粉炉在燃烧控制和炉内传热有较大差别，且循环流化床锅炉具有相当数量的保温耐火材料。因此，与煤粉炉相比具有以下特点,循环流化床锅炉FSSS中与煤粉炉区别,1、吹扫时间煤粉炉＞5分钟CFB5X（X随床温的降低而增加，旋风筒出口温度小于等于30度计时为15分钟，30－200度时为10分钟，200－350时为8分钟，350以上为5分钟）2、锅炉熄火保护判断煤粉炉以火焰测量和燃料中断为依据CFB以床层温度和燃料中断为依据3、锅炉MFT煤粉炉MFT保护动作，即可视为锅炉紧急停炉CFBMFT保护动作，燃料安全系统与煤粉一致，然而因具有燃料燃烧化学反应时间长、蓄热能力强，热惯性大、物料循环等特性，不能完全等同于煤粉炉的MFT动作，锅炉在一定时间内仍具有强烈的物料循环和热交换发生，不能视为紧急停炉。,300MW循环流化床锅炉安全保护系统分为两个层面,1、MFT动作,,,,锅炉跳闸,2、一次风机跳闸,,3、二次风机跳闸,,,4、高压流化风机跳闸,联关闭1、2、3级喷水隔离（TP）强关再热器事故喷水减温门（TP）强关所有外置床锥形阀（TP）,,,,,,,,,,,,1、锅炉跳闸输入信号主要有,2、锅炉MFT输入信号主要有,,,,锅炉MFT,给煤线全部设备保护跳或关,床上辅助油枪OFT,风道燃烧器OFT,石灰石系统跳,联关闭定排门（TP）联关连排（TP）强关冷渣器锥形阀（TP）,,,,典型事故处理的主要控制难点,由于CFB锅炉炉膛内燃烧温度较低，辐射传热相对较少，对流传热所占比例较大，传导热系数较高，且具有大量保温浇筑料，加之主、再热器受热面的布置，又有其特殊性，即未完全按常规煤粉炉的方式，沿烟气流程由高至低的布置在水平烟道，而是分别布置在尾部烟道和外置床内，因此，当发生机组甩负荷或汽机跳闸时，对锅炉而言如何快速地减少热交换，控制主、再汽蒸汽管壁不超温，就成为整个事故处理的核心。,1、机组甩负荷,300MW和150MW甩负荷主要参数变化曲线,300MW和150MW甩负荷主要参数变化曲线,300MW的甩负荷处理采用了锅炉跳闸塌床压火的方式。从负荷到零锅炉跳闸至锅炉重新点火后，虽然床温已经由900℃下降至580℃，但在低蒸汽流量区，再热汽温仍处在超温段，且持续时间长，而过热汽温相对保持平稳。分析其原因主要有以下两个方面高低旁的开度控制匹配，在保证高、低旁路不超温超压的前提下，尽可能的开大高低旁调节门，使过热器、再热器有足够量的蒸汽冷却。外置床切除时间较晚。在切除外置床时虽然关闭了锥形阀，但外置床流化风的切除需要人为地单项进行，所需时间较长，没有及时得到关闭，外置床仍处在鼓泡流化的运行状态，高温物料对再热器管壁的传导热依然强烈，使再热蒸汽超温。因此，在切除外置床时必须将锥形阀和各流化风档板同时完全关闭，为此，在DCS中增加了外置床快切功能。,机组甩负荷,150MW甩负荷处理采用了锅炉MFT动作，熄火不塌床方式。床温相对保持平稳，由850℃下降至600℃左右，再热蒸汽温度在低蒸汽流量区没有超温，而过热汽温有短暂的超温。原因为锅炉MFT动作后，锅炉没有采取塌床方式，物料循环正常，且未燃尽的可燃物继续燃烧（床温曲线在切断给煤后有小幅上升），烟气温度在初期持续保持在高温阶段，烟气对高温过热器的对流换热并没有立即衰减，加之蒸汽流量大幅减少，过热汽温相对较高。,机组甩负荷,通过对以上两种处理方式的分析，在查清过、再热汽温超温的原因基础上，有针对性的采取对策措施，我们认为循环流化床锅炉在甩负荷的事故处理上，针对机组所带负荷量，有针对性采取不同的处理方式是可行的。在50以上高负荷区，锅炉为维持机组负荷所需给煤量增加，炉膛差压ΔP2达为11.2KPa，循环物料浓度较大；在保持相对稳定的运行床温条件下，循环物料气固两相流中所含CO等可燃气体及碳颗粒的百分比较高，且锅炉燃烧所需的空气量也随负荷量的增加而增加。因此锅炉的热容量和对流传热（在辐射传热相对稳定的条件下）的增量较高，如果机组甩负荷后不采用塌床处理的方式，就无法快速解决热量平衡的问题，视必造成大量的汽水损失和并危及设备安全。而在50以下负荷区，锅炉热容量和对流传热相对较低，采取不塌床方式，既可保证设备安全，又可尽快恢复锅炉的正常运行。,机组甩负荷,2、锅炉塌床熄火的处理,A锅炉若因翻床发生塌床事故后，应立即停止所有燃料的供给，防止爆燃情况发生，禁止用间断给煤保持床温的方式来提高重新流化的可能性。B在风机正常的情况下，尽量提高一次风压（不能超过一次风道的设计压力，以防止风道撕裂），并减小或全关空床侧一次风量，全开床压高一侧的一次档板，若不能重新流化，则应加大对应侧二次风量，用内外侧二次风调节档板交替进行吹扫进行床料的转移。C在底灰排渣系统设备正常的情况下，进行试排渣，以减少床料量。D在此期间汽机、电气减负荷配合处理尽可能维持参数在充许范围。,典型事故处理的主要控制难点,结束语,上面是我们分析的300MWCFB锅炉运行的一些难点，因我们的运行时间较短，经验也不足，如有不妥的地方，请各位领导、专家和兄弟单位给予指正。国电开远发电有限公司二〇〇七年四月九日,