440 t／h CFB锅炉掺烧煤泥对各系统的影响及应对措施.pdf

运行与管理 4 4 0 t ／ h C F B锅炉掺烧煤泥对各系统的影响及应对措施 5 3 文章编号 1 0 0 4 8 7 7 4 2 0 1 4 0 6 - 0 0 5 3 - 0 4 4 4 0 t ／ h C F B锅炉掺烧煤泥对各系统的 影响及应对措施 李明明 武汉凯迪电力股份有限公司 河南蓝光环保发电叶县分公司， 河南 叶县 4 6 7 2 0 0 Th e I n flu e n c e a nd I mp r o v e me n t M e a s u r e s t o Ea c h S y s t e m b y Bl e nd i n g Co a l S l i me i n a 4 4 0 t ／ h CFB Bo i l e r LI Mi n g mi n g Y e x i a n B r a n c h， H e n a n L a n g u a n g G r e e n P o w e r P e n e r a t i o n C o m p a n y ， Wu h a n K a i d i E l e c t r i c P o w e r C O ． L t d ． ， Y e x i a n 4 6 7 2 0 0， He n a n ， C h i n a 作者简介 李 明明， 助 理 工 程 师 ， 学 士， 从事循 环流化 床锅 炉节 能研究 。 摘 要 4 4 ．0 t ／ h循环流化床锅炉在实际掺烧煤泥过程中， 由于煤泥粘度大、 粒度细、 热值低 等特性 ， 对锅炉给煤系统、 排渣系统、 燃烧系统的稳定运行产生了较大影响， 通过对煤仓积煤、 床温降低 、 床压波动、 排渣冒灰等问题进行分析， 提出相应解决措施。 关键词 循环流化床； 煤泥； 积煤； 措施 中图分类号 T K 2 2 7 文献标识码 B 0 前言 河南蓝光环保发电叶县分公司 1 、 2 锅炉分别 为原哈尔滨锅炉厂与杭州锅炉厂制造的单炉膛一次 再热 、 平衡通风、 固态排渣 、 超高压 自然循环循环流 化床锅炉。自2 0 1 0年起为降低发电及供热成本 ， 改 善附近洗煤厂煤泥造成的环境污染现状， 开始在两 台锅炉中开始掺烧 煤泥， 掺烧 比例 由最初 的 8 ％逐 渐增加到 6 0 ％。随着掺烧 比例 的增加 ， 煤泥 自身 的 特性对锅炉相关系统 的影响也 日渐突出， 以 2 炉为 研究对象 ， 通过对影响因素的逐一分析 ， 制定切实可 行的改善措施， 保证锅炉在大比例掺烧煤泥的工况 下安全运行。 1 锅炉主要参数与煤种特性对比 锅炉主要设计参数 B MC R工况 见表 1 ， 锅炉 设计与校核煤质特性见表 2 ， 入炉煤泥特性见表 3 。 表 1 锅炉容量与设计参数 过热蒸汽最大连续蒸发量／ t h 过热器 出 口汽 MP a 过热器出口汽温／ 。 c 再热器进 口汽压／ M P a 再热器出口汽 MP a 再热器进 口温度／ C 44 0 l 3． 7 5 4 O 4． 45 4． 2 7 38 3．1 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 5 - 2 8 续表 1 锅炉容量与设计参数 再热器出口温度／ ℃ 给水温度／ C 排烟温度／ ℃ 5 40 2 56． 1 1 3 8 表 2 锅炉设计 与校核煤种特性 煤 种 设计煤种 校核煤种 收到基碳分 C r ／ ％ 收到基氢分 H ／ ％ 收到基氧分 O 。 ／％ 收到基氮分 N r ／ ％ 收到基硫分 s ／ ％ 收到基灰分A r ／ ％ 收到基全 水分 Mt ／ ％ 干燥无灰基挥发分 ％ 收到基低位发热量 口 ． ． ／ k J k g 2 4． 3 2 1 ． 3 5 4． 2 0 O． 56 0． 8 7 41 ． 1 2 28． 7 8 3 2 ． 1 4 8． 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 4 工业锅炉 2 0 1 4年第 6期 总第 1 4 8期 2 掺烧煤泥对给煤系统的影响与改善 锅炉原煤仓实际结构如 图 1 所示 ， 两个容积 为 5 5 0 I n 的煤斗供给 6台出力为 4 0 t ／ h的称重皮带 式给煤机通过锅炉前墙给煤。为防止煤仓积煤 ， 在 仓壁上安装有振打电机及液压疏松机。 在掺烧 比例为 1 0 ％以下时 ， 采用原煤与煤泥 同 煤仓混掺的方式 ， 但是随着掺烧 比例的加大， 同仓混 掺出现了棚煤 、 贴壁 、 堵煤等现象 ， 机组负荷 因断煤 二 次 冷 风 从 1 0 5 MW 降至 6 0～ 4 0 MW 的现象时有发生 ， 严重 影 响锅炉的稳定经济运行。 根据以上情况 ， 在 3 给煤机人口上部加装旋转清 堵机进行试验性运行， 经过 3个月的连续运行， 试验 效果 良好 ， 3 给煤机断煤频率大幅下降 ， 试验期问其 余给煤机断煤现象仍然严重 ， 于是掺烧方式 改变为 煤泥与原煤分仓供料， 这样即使单侧煤泥仓 3台给 煤机全部断煤 ， 另外 的一侧仍能保持 8 0 M W 负荷。 图 1 煤仓结构 图 鉴于试验结果 ， 旋转清堵机在解决煤仓贴壁和 棚煤 、 积煤问题上， 的确起 到了良好 的效果 ， 于是制 定 以下措施 对剩余 5台给煤机在小修期 问同样加 装旋转清堵机 ， 断煤情况下 ， 只要有 4台给煤机的连 续稳定 出力就可以保证锅炉正常经济运行 ； 同时上 煤方式仍然是煤泥与原煤分仓供料 ； 每天进行两次 降低煤位作业， 避免煤仓上部贴壁现象； 一周进行一 次煤泥与原煤互换煤仓 ， 在倒仓前对将要上煤泥 的 煤仓先上 1 0 0 t 原煤进行砸仓 ， 清除煤仓壁上的原始 积煤 ， 避免大面积棚煤现象。 通过以上措施 ， 煤泥对给煤系统 的影响降到 r 最低 ， 使锅炉在大 比例掺烧煤泥时， 给煤 系统仍能连 续稳定 出力 ， 保证机组负荷处于正常范 围。 3 对 排渣 系统 的影响与改善 锅炉除渣系统如图 2所示 ， 由 4台出力 1 6～2 0 t ／ h的水冷滚筒冷渣机和 4条出力为 3 8 t ／ h的链 斗 J L 次 冷 风 输送机组成 ， 锅炉排 渣孔位于炉膛左右两侧紧贴布 风板处 ， 事故放 渣管接 于 4 冷渣 机下渣 管气动 阀 后 。 掺烧煤泥后 ， 由于煤泥颗粒较细， 燃烧后产物大 部分被烟气携带 ， 由电除尘装置除去 ， 而煤泥的掺入 减少了原煤的入炉量 ， 于是冷渣机排渣量降低 ， 未被 烟气携带走的灰颗粒则进入冷渣机 ， 导致冷渣机出 口冒灰现象随煤泥掺烧 比例的增加 日益严重， 造成 了范围较大的粉尘污染。 为 了防止 由锅炉掺烧煤 泥产生 大面积扬 尘现 象 ， 制定以下措施 在冷渣机 出口 位置 ①处 加装 一 根负压管 ， 并且对 原来存在的一根负压管进行补 漏作业 ， 两个负压管全部 由除尘器前烟道引来 ， 确保 冷渣机出口处在微负压状态 ， 这样通过冷渣机排 f } I 的粉尘就能被吸进除尘器前的烟道 ； 同时， 在发现单 台冷渣机冒灰严重时 ， 及时调整燃烧 ， 减少距 胃灰冷 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 运行与管理 4 4 0 t ／ h C F B锅炉掺烧煤泥对各系统的影响及应对措施 5 5 渣机最近给煤机 的煤泥送 入量 。由此 ， 冷渣机 出 口 冒灰造成的环境污染现象得到了有效的遏制 。 图 2 锅 炉除渣系统图 4 对燃烧 系统 的影 响与运行调整 煤泥与原煤同时进入锅炉后 ， 煤泥先 由团状吸 收炉内高温物料的热量分裂成颗粒状 ， 然后挥发分 析出， 进而进行燃烧 ， 燃烧后 的高温灰颗粒在炉 内空 气动力场作用下 向上运动。与纯原煤相 比， 掺烧煤 泥将会对床温、 床压 、 分离器效率、 尾部受热面产生 一 定影响。为了分析研究锅炉在大比例掺烧煤泥时 对燃烧 系统 的影 响 ， 我 们在 机 组负 荷 分别 为 1 0 5 MW 和 9 5 MW 时进行大 比例掺烧煤 泥与纯原煤燃 烧工况对 比， 各工况参数如表 4所示 。 表 4 机组负荷 1 0 5 Mw 与9 5 Mw 时掺烧煤泥前后锅炉主要参数 4 ． 1 对床温的影响 煤泥 由于粘度大 ， 在进入炉膛时以团状形态 吸 收炉内热量 ， 该过程集 中在炉膛下部密相区进行 ， 随 着煤泥团的吸热破裂煤泥较小粒径的特性被体现出 来 ， 在锅炉流化风 的作用下煤 泥颗粒开始向炉膛上 部运动 ， 煤泥挥发 分的析出与燃烧过程集中在炉膛 中部 ， 当煤泥燃烧 后成为高温灰颗粒时 已达到炉膛 顶部稀相区， 而原煤由于粒径较大 ， 燃烧过程集中在 炉膛下部密相区， 怛在相同机组负荷下， 大比例掺烧 煤泥后原煤入炉量将明显降低， 所以锅炉床温将相 应发生变化， 在相同机组负荷下大比例掺烧煤泥后 床温变化如图 3所示。 从图3中可以看出无论是高负荷还是低负荷， 随着煤泥的掺入床温将下降， 下降幅度为 4 05 0 ℃ ， 在高负荷情况下床温过高会增加锅炉结焦 的机 率 ， 所以煤泥的掺入对于防止流化床锅炉高温结焦 也起到一定的作用。 ＼ 、、 ＼ ～ 、 ． 、 、负荷 l O 5MW ’I 。、 ． ． 、 ～ 、 负荷9 5 MW 未掺烧煤泥掺烧5 0 ％煤泥 图 3 相同负荷下掺烧煤泥后床温变化趋势 4 ． 2 对床压的影响 煤泥燃烧后形成的灰颗粒 ， 由于粒径较细在通 过高温绝热旋风分离器的时候， 只有很少一部分被 分离下来返 回炉膛 ， 大部分被负压作用 ， 吸进对流尾 部烟道 ， 造成分离器效率下降 ， 所 以经分离器分离进 O O O O 0 O O O ％ 2 8 p＼ 赠 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 工业锅炉 2 0 1 4年第 6期 总第 1 4 8期 人 自平衡“ u ” 型回料阀内的物料量将随煤泥掺烧量 的增加而减少 ， 同时返料风室的风压将有所降低 ， 在 锅炉一次风量和二次风量不变 的情况下， 锅炉的床 压将下降 ， 如图 4所示 ， 在煤泥掺烧 比例达到 5 0 ％ 及以上时， 相同负荷下床压将下降 0 ． 5～1 ． 0 k P a ， 正 常的锅炉床压在 6～ 8 k P a ， 当床压过低时一次风能 够吹穿床料较薄的地方 ， 形成“ 沟流” 使流化工况恶 化 ， 造成床压波动 ， 影响锅炉稳定运行 。当床压过高 时 ， 局部流化不 良造成锅炉结焦 ， 严重时被迫停炉 ， 大比例掺烧煤泥时， 锅炉上部稀相区物料浓度大， 一 旦 D C S 故障或一次风机跳闸， 锅炉将发生“ 塌床” 事 故， 延长机组事故恢复时间， 加大公司经济损失。 负荷 1 0 5MW 负 荷9 5MW 图4 相同负荷下掺烧煤泥后床压变化趋势 4 ． 3 对尾部受热面的影响 在锅炉尾部对流烟道 内由上到下依次布置着高 温过热器 、 低温过热器 、 低温再热器 、 省煤器、 空气预 热器。大比例掺烧煤 泥时， 通过尾部烟道的高温烟 气将比纯原煤燃烧时所携带的固体颗粒量高 3 0 ％ 左右 ， 提高了对尾部受热面的冲刷力度 ， 使尾部受热 面的爆管机率增加 ， 同时卧式布置 的空气 预热器在 长时间掺烧煤泥的工况下 ， 漏风现象严重 ， 在机组负 荷上升 到 1 1 0 M W 以上时 ， 烟气含氧量下降到 2 ％ 一 3 ％， 低渣含碳量升高至 8 ％左右， 锅炉效率 由 8 8 ％下降到 8 3 ％， 严重影响了机组运行的经济性 。 烟气颗粒浓度的增加导致受热面积灰严重 ， 降 低 了传热效果 ， 连续 3个班不进行吹灰 的情况下 ， 主 蒸汽温度在减温水全关时仍然低于5 3 0℃， 此时， 燃 烧剧烈波动将会因主汽温度低于4 8 0℃而造成汽机 打闸， 酿成重大事故。 4 ． 4 运行调整措施 在机组负荷高于 1 0 0 MW 时 ， 应将掺烧 比例维 持在5 0 ％以上， 床压维持在7 ． 5 k P a 左右， 以降低床 温避免结焦现象发生 ； 在机组负荷低 于 1 0 0 M W 时 ， 掺烧 比例不高于 5 0 ％， 床压控制在 6 ． 5 k P a左右 ， 防 止床温过低脱硫效率下降 ； 任何情况下不应使床温 高于 1 0 0 0 c C， 床温低于 6 5 0℃及时投油助燃。 每班进行一次吹灰作业， 蒸汽吹灰压力不低于 1 ． 0 MP a ， 吹灰时控制过热蒸汽温度不高于 5 4 0 o C， 否则应停止吹灰作业。 维持炉膛 出口负压在 0 P a 左右 ， 除紧急情况需 要拉大负压外， 不应高于 1 0 0 P a ， 防止尾部烟道再燃 烧发生 。 合理配置一、 二次风量， 维持氧量在 5 ％ 一 6 ％， 降低不完全燃烧热损失 ， 提高锅炉燃烧效率。 5 结语 循环流化床锅炉掺烧煤泥不仅可以提高脱硫效 率和机组经济效益 ， 而且 由于煤泥着火速度快， 在机 组调整负荷时能够快速响应 。对于掺烧煤泥所产生 的不利影 响， 经过对相应 问题详细分析后制定 以上 措施并认真落实， 使锅炉在大比例掺烧煤泥的情况 下取得了连续稳定运行 1 3 1 天的佳绩。盟 参考文献 [ 1 ] 孙立新， 国平， 许金德． 2 2 0 h 循环流化床锅炉煤泥掺烧 技术探讨[ J ] ． 锅炉制造， 2 0 1 0 4 5 7 ． [ 2 ] 邵伟， 袁隆基 ， 郭晓勇， 等． 4 4 0 h循环流化床锅炉大比 例掺烧煤泥试验研究[ J ] ， 热力发电， 2 0 1 0 ， 4 2 4 8 9 92． [ 3 ] 刘金山， 张勇， 曹智 ， 等． 440 h循环流化床锅炉运行 问 题分析及处理[ J ] 中国电力 ， 2 0 0 4 ， 3 7 5 7 1 7 3 ． ， ’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’ ’’’’’’’ ’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’、 l 工业锅炉 欢迎投稿 i 欢 迎 订 阅 i ， 、 r 、I - v ； 欢迎刊登广告 2 吸迎刊登厂亏 。 。‘ I 。 l ‘t I I 。 I‘ I ll t 。 l I‘ I ‘ tt I ‘ I Il 。 tI 。 。 l 。 It t t I。 l 。 。‘ 。 t 。‘ 。 I I。 。 t l 。‘ 。 I 。l t t t 。‘ l 。 l。 。 I t ll ‘ I Il t t ‘I ‘ I 一I I 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m