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摘要:循环流化床锅炉(CFB)技术是一种新型的高效低污染清洁的燃烧技术,以其燃料适应性强、燃烧效率高、有害物排放低、负荷调节范围大、调节速度快、易于实现灰渣综合利用等优点被广泛使用。本文是对某生物质电厂循环流化床锅炉热效率现场试验方法的讲解以及计算结果(以某电厂为例)的分析。
关键词:循环流化床锅炉 热效率试验 计算
0、引言
循环流化床锅炉热效率是指锅炉中有效利用热量占总的输入热量的百分比。本次主要是依据《电站锅炉性能试验规程》GB/T10184-1988,采用反平衡法计算锅炉热效率,并简要分析各种热损失。
1、试验概况
本次选定的试验锅炉采用高温超高压参数、单锅筒、自然循环、单段蒸发系统、集中下降管、平衡通风循环流化床锅炉,露天布置。通过完成锅炉30MW、27MW、25MW负荷热效率试验,计算并评价锅炉热效率是否达到设计值,为运行提供合理的技术数据。
2、试验方法
2.1试验条件
整个锅炉的严密性合格,消除烟、风系统及汽水系统的泄漏。
试验期间未进行可能干扰试验工况的任何操作,如吹灰、排污等。
所有参与试验的仪器仪表均进行了检验和标定。
试验过程中锅炉运行基本正常,负荷基本保持在试验负荷。
参数波动范围:锅炉负荷±6%,蒸汽压力±2%,蒸汽温度+5~-10℃。
2.2试验取样及测量
1) 入炉燃料取样位置及分析
在锅炉上料皮带机上采取有代表性的样品,每 30分钟取样一次,每次全断面采样,采样量不小于0.5kg,置于密封容器内。取样后按照GB/T474-2008对燃料进行混合缩分。试验样本由某试验室进行工业分析、元素分析和发热量测定,结果作为锅炉热效率计算依据。
2) 飞灰、底渣取样分析及份额测量方法
飞灰的取样:通过布袋除尘器下#1、#2灰斗干式除灰仓泵进料管飞灰取样管进行取样,每30分钟取样一次,取样前清除取样管内的存灰,取样后进行混合缩分,试验样本由某试验室进行飞灰含碳量分析。
底渣的取样:试验过程中在保证料层差压一定的情况下,对底渣称重时取混合大样,并进行缩分;试验样本由某试验室进行含碳量分析。
灰渣份额分析:本次试验采取灰、渣平衡法进行估算。首先收集并称量锅炉在试验期间产生的底渣量,从而得到单位时间内的底渣排放量。根据锅炉热效率测量数据计算得出锅炉在试验期间的总灰渣量,总灰渣量减去底渣量即为总飞灰量,从而计算得出锅炉在试验期间的飞灰、底渣的份额,结果作为锅炉热效率计算依据。
3) 排烟温度的测量
在末级空气预热器出口垂直烟道靠近空气预热器处测量排烟温度,测量时采用网格测量法,测量仪器采用MRU型烟气分析仪。
4) 氧量的测量
在末级空气预热器出口垂直烟道靠近空气预热器处测量烟气中的氧量,测量采用网格测量法,采用MRU型烟气分析仪。
5) 烟气成分的采集与分析
在末级空气预热器出口垂直烟道靠近空气预热器处抽取烟气,同样按网格法进行烟气成分的采集,分析项目包括O2、CO、RO2、NOx、CH4等,每2分钟采集一次,采用MRU型烟气分析仪。
6) 大气压力及环境温湿度测定
在二次风机入口附近,采用大气压力计和干湿球温度计测量大气压力和环境温湿度,每15分钟记录一次,试验结束后取平均值作计算依据。
7) 各主要参数统计
主汽压力、主汽温度、主汽流量、给水流量、给水温度、给水压力、排烟温度等运行参数利用数字采集仪进行采集,每5分钟记录一次。
3、数据处理及结果分析
效率计算基准温度为20℃,当实际进风温度偏离设计值时,按标准中规定的方法进行修正。
给水温度偏离设计值 10℃以上,进行排烟温度修正,修正方法按标准中规定的方法计算。
入炉燃料与设计值相差较大,按标准规定的方法进行了燃料元素组分和低位热值的修正。
30MW工况下,锅炉试验热效率87.63%,经修正后锅炉热效率为87.51%,低于设计值90.09%。
27MW工况下,锅炉试验热效率85.82%,经修正后锅炉热效率为85.99%。
25MW工况下,锅炉试验热效率85.79%,经修正后锅炉热效率为86.24%。
由分析可以看出,在额定30MW试验工况下,排烟热损失高出设计值2.70%,化学未完全燃烧热损失低出设计值0.24%,固体未完全燃烧热损失、散热损失、灰渣物理热损失均与设计值基本相当。总体来说,锅炉热效率低于设计值的最主要因素是排烟热损失的增大。具体分析如下:
影响排烟热损失的主要因素是排烟温度高。由于排烟温度高于布袋除尘器的安全运行值,在试验过程中,空预器出口两侧人孔门处于未完全封闭状态,从试验数据来看,排烟温度有所降低,烟气中过量空气系数升高,不影响试验中排烟热损失的计算结果。计算分析可知,排烟温度174.62℃,高出设计值23.62℃,影响排烟热损失计算值升高1.53%。试验实测烟气含氧量6.21%,过量空气系数为1.42,高出设计过量空气系数0.12,导致排烟热损失升高0.68%。试验过程中影响排烟温度升高的主要原因是尾部烟道受热面的积灰,影响传热效果。根据30MW电负荷工况下的试验数据分析,低温过热器进出口烟气温降97.75℃,较设计值低23.25℃(设计值121℃),空气预热器进出口烟气温降94.43℃,较设计值低29.57℃(设计值124℃)。从锅炉本次启动后的历史趋势可以看出,省煤器、空预器烟气侧进出口压差逐步增大,试验时空预器进出口压差1.8kpa左右,存在积灰现象;另一个导致排烟温度升高的原因是试验入炉燃料水分高于设计值,燃料热值偏低,相同负荷下单位时间内的入炉燃料量增大,烟气量增大,在同样的温度场下,传热效率不变时,排烟温度仍会高于设计值。
化学未完全燃烧热损失0.66%,低于设计值0.90%。试验过程中,氧量保持充分,可燃气体燃烧较完全,CO含量0.11%,CH4含量0.01%。但系统给料不稳定,根据烟气分析仪监测数据来看,CO含量波动大,在100—7000ppm之间波动,CH4间歇性出现。
4、结束语
本次选定试验锅炉为生物质循环流化床锅炉,其污染物排放浓度低,未安装脱硫脱硝装置,故计算损失中未列明脱硫损失。通过锅炉热效率试验,可以求出生物质循环流化床锅炉燃烧过程中所产生的几种热损失,与各设计值进行对比分析,找出影响锅炉效率的各种原因。
论文作者:高志,袁玲
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/10
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