小龍潭電廠循環流化床鍋爐運行評述
摘要:闡述了國電小龍潭發電廠1 025 t/h循環流化床( CFB)鍋爐燃用褐煤的優勢,并結合系統調試、運行過程中發現的問題,提出解決措施。
關鍵詞:循環流化床,運行,措施
國電小龍潭發電廠三期2 ×300MW 機組擴建工程的8號機組于2006212221正式投入試生產, 7 號機組于2007205229投產發電。
小龍潭電廠三期擴建工程7、8號鍋爐是上海鍋爐廠生產的循環流化床鍋爐(CFB) ,其爐膛溫度達到850～900 ℃。2 臺爐均采用爐內添加石灰石脫硫方式, 設計鈣硫摩爾比為2. 0, 脫硫效率達到 94% ,石灰石耗量為22 t/h,電除塵器出口煙氣SO2、 NOx 排放指標達到《火電廠大氣污染物排放標準》 (GB 13223 - 2003)中的規定限值。
2007210224～26日,經云南省環境監測中心站監測, 7、8號鍋爐電除塵器出口煙氣SO2、NOx 、煙塵排放濃度均達到GB 13223 - 2003第Ⅲ時段縣級規劃區外允許排放限值,即標準狀態下污染物排放質量濃度: SO2 < 400mg/m3 , NOx < 450mg/m3 ,煙塵 < 50mg/m3。
1 燃用褐煤的優勢
小龍潭發電廠三期工程設計燃用云南省開遠市小龍潭煤礦褐煤,其煤質特性見表1。
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從表1可以看出,小龍潭褐煤屬高揮發分、低發熱量、中硫分、超高水分、常灰分褐煤,極易燃盡、著火、結焦;灰的變形溫度、融化溫度均比較低,磨損性較強。
由于燃用的小龍潭褐煤收到基水分在30%以上,內水分高達11%, 當破碎后的煤粒在爐內與 860 ℃左右的熾熱物料接觸時,煤粒被迅速加熱,內水分及揮發分迅速膨脹析出,導致煤粒爆裂,因此, 入爐原煤粒度可放寬至12～15mm;另一方面,由于該煤種揮發分較高,使得煤的著火溫度降低,在流化狀態下500 ℃左右就能著火;再者是燃煤的灰分含量較低,灰渣量較小,故鍋爐可靠性大為提高;另外, 該煤種灰分中的SiO2 含量較低,對鍋爐受熱面磨損較輕。
與常規煤粉爐相比, CFB鍋爐對煤種適應性廣、燃燒效率高。在燒優質煤時, CFB 鍋爐的燃燒效率與煤粉爐持平;燒劣質煤時,燃燒效率比煤粉爐約高 5%;燃燒強度約為煤粉鍋爐的10倍;負荷調節性能好,調節范圍大,調節速度快;燃料制備簡單,無需配套制粉系統,只設碎煤系統即可;采用爐內噴鈣,不需另設脫硫裝置,占地面積小;無廢水排放;高效脫硫,脫硫效率可以達到90%以上;低溫燃燒,不易結焦,且由于爐膛溫度為850～900 ℃,燃燒時能有效抑制NOx 生成。
因此,小龍潭發電廠三期工程CFB鍋爐燃用小龍潭褐煤具有很大的優勢。
2 CFB鍋爐調試、運行過程中存在的問題及解決措施
2. 1 存在問題
小龍潭發電廠三期工程CFB 鍋爐在調試運行過程中出現了一些問題。
2. 1. 1 鍋爐翻床
鍋爐翻床的主要影響因素有: (1)一次風調節檔板特性。由于電動調節檔板響應較慢,調節遲緩,在進行風量調節時,特別是在發生翻床、工況大幅度變化時,風量增減周期較長, 床層易“塌死”。
(2)一次風量的測量準確性。如果一次風量測量不準確,將影響對床料流化狀態的分析、判斷和床壓自動調節投入率,給運行人員的操作調整帶來困難,容易因調節失誤而造成翻床。
(3)一次風差壓控制。床壓的自動控制是CFB 鍋爐特有的自控項目,其基本控制要素有:空預器出口一次風壓、空室壓力、床層差壓。在風量自動控制中,一次風機入口調節檔板用以控制一次風壓,并保持空預器出口一次風壓與空室壓力在一個恒定的差值范圍內,兩側熱一次風調節檔板以床層壓差為前置信號,控制一次風速。如果差壓值選擇過低,既影響一次風檔板的調節特性,又使得床壓調節遲緩,當流化工況突然變化時,無法及時進行調節,特別是當一次風檔板為電動調節時,情況更為突出。若差壓值選擇過高,雖然一次風調節檔板具有良好的特性, 但節流損失較大,檔板開度變化率與流化風速變化的線性呈階躍式,對流化工況的擾動較強,并且使風機電耗增加,不利于經濟運行。
(4)床壓。床壓高,表明爐內物料循環量大,在兩側床壓差同等的情況,物料在循環過程中發生偏床的幾率相應增加。同時,由于床料增加,一次風速也增加,爐內氣固兩相流擾動增加,兩床失穩情況加劇。因此,應根據機組負荷———床壓曲線,將床壓控制在一個合理的范圍內。
(5)稀相區的灰濃度。在鍋爐運行中,應合理控制稀相區的灰濃度。若灰濃度過高,當鍋爐風量發生變化時,鍋爐內循環容易發生突變,造成兩側床壓失衡翻床,甚至導致塌床;如果稀相區的灰濃度過低,則影響爐內吸熱,導致床層溫度和分離器出口溫度過高,影響機組帶負荷能力。
(6)一次風調節檔板安裝位置。在設計和安裝一次風調節檔板時,由于本工程的一次風檔板執行器與一次風管間的距離較近,且在進行管道保溫施工時,又將執行器下部包在保溫材料內,運行中多次出現執行器超溫保護動作,使一次風量調節失靈,引起鍋爐兩床失穩。
2. 1. 2 外置床漏灰
外置床漏灰點主要出現在外置床回灰至爐膛部位,另外,由于外置床金屬外殼在焊接時沒有滿焊, 雖然其內部用保溫澆筑料進行了全密封,但因保溫澆筑料經過烘爐或運行后有一定的膨脹間隙,加之床料的穿透性能強,焊接點處仍有床料漏出。
2. 1. 3 給煤線故障
給煤線的安全穩定運行,對CFB 鍋爐至關重要。我們在給煤線設計選型時已經充分考慮了單臺給煤線的最大出力,保證其滿足同側給煤量對負荷的總需求,但在實際運行中因受到一些客觀因素的影響,仍不能完全達到設計要求。如果多條給煤線在同一時段發生故障,除引起機組被迫減負荷、降低經濟性外,更嚴重的是將影響機組爐內工況的穩定, 造成床溫、床壓大幅度波動而引發其他次生故障。
2. 1. 4 爐內受熱面磨損
無論燃用何種煤種, CFB爐內受熱面磨損是不可避免的,不同的燃煤特征和成分其磨損速率不同, 鍋爐運行周期長短也不一。
2. 1. 5 石灰石系統故障
石灰石系統的故障主要表現在輸送管道磨損泄漏和管道堵塞兩個方面。其主要原因有輸送管道的材料、設計和安裝、程序控制設定、運行方式和參數控制等不合適。
2. 2 解決措施
針對小龍潭發電廠三期工程CFB鍋爐調試、運行中存在的問題,我們在以下幾方面進行了控制。
2. 2. 1 控制翻床
(1)運行中合理控制給煤量、返料量、排渣量, 保證兩側床壓一致。
(2)在調整給煤量時,使燃煤在整個床面分布均勻。若一側給煤量減少時,應立即減少另一側給煤量;控制爐膛兩側床溫、床壓平衡,床壓偏差應控制在小于2. 5 kPa。
(3)維持爐膛兩側外置床返料量基本一致,避免因為返料量偏差而產生床溫、床壓偏差。
(4)調整爐膛兩側風量及給煤量,使兩側床溫及一次風量均衡。
2. 2. 2 控制外置床漏灰
外置床漏灰的控制應重點放在設計和施工過程中。在外置床設計時應保證其支承鋼架的強度和膨脹性,減小機械應力和熱膨脹余量不足造成的拉裂; 外殼施工時應進行內外焊接;保溫澆注應嚴格按工藝要求進行;外床運行應選擇合適參數,盡量減少熱沖擊。
2. 2. 3 合理設計給煤線
給煤線設計時首先應對原煤斗進行合理選型, 盡量采用防堵性能較好的內襯材料和煤斗型式;在有條件時采用干煤棚等,減少入爐煤外在水分;給煤機出力的余量應充分。
2. 2. 4 降低鍋爐磨損速率
CFB鍋爐的磨損是客觀存在的,應根據燃用煤種和機組運行周期,充分論證投資和收益,將磨損控制前移到燃煤輸送階段,特別是對燃用煤矸石的電廠,應有燃煤破碎和篩選專用設備,降低鍋爐受熱面的磨損。同時,采用先進的防磨技術,如讓管、防磨梁、噴涂等。其次,應根據燃燒工況,嚴格控制一次風量、床存量和床料,盡量降低磨損速率。再者,應加強機組可靠性管理,分析統計運行周期,并根據燃用煤種選擇停機檢查時間,避免因磨損爆管給設備帶來損傷。
2. 2. 5 其他
應嚴格控制石灰石粒度和合理的氣粉濃度,減少泄漏;對影響系統投入率的因素進行分析,改進控制程序,及時消除存在的設備缺陷;加強人員培訓, 全面掌握系統運行狀態,保證SO2 等污染物排放達到環保排放標準。
參考文獻:
[ 1 ]四川省電力工業局,四川省電力教育協會. 循環流化床燃燒技術 [M ]. 北京:中國電力出版社, 1998.
[ 2 ]路春美,程世慶,王永征. 循環流化床鍋爐設備與運行[M ]. 北京:中國電力出版社, 2003.
[ 3 ]黨黎軍. 循環流化床鍋爐的啟動調試與安全運行[M ]. 北京:中國電力出版社, 2002.
[ 4 ]劉煥彩. 流化床鍋爐原理與設計[M ]. 武漢:華中理工大學出版社, 1988.
[ 5 ]任功德. 循環流化床鍋爐運行缺陷分析與正確安裝[ J ]. 華北電力技術, 2001, (1) : 44 - 16.
[ 6 ]張春柳,張同,王愛喜. 循環流化床鍋爐的幾項防磨措施[ J ]. 山東電力技術, 1999, (5) : 76 - 77.
[ 7 ]楊則安. 循環流化床鍋爐的運行故障及原因分析[ J ]. 化肥工業, 1997, 24 (3) : 7 - 11.
[ 8 ]王勤輝,駱仲泱,方夢祥. 循環流化床鍋爐旋風分離器及回送的熱態試驗研究[ J ]. 動力工程, 1998, (1) : 49 - 54.
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