350MW超临界循环流化床锅炉运行研究论文_王旭安

350MW超临界循环流化床锅炉运行研究论文_王旭安

(广西华磊新材料有限公司 广西省百色市 531400)

摘要:火电企业是电力功能的主要场所,对于经济的发展具有重要的地位。锅炉是电厂设备中的重要组成部分,其安全性直接影响着电厂机组的运行和电厂的经济效益。对电厂锅炉进行安全性运行分析是保证电厂稳定运行的关键。

关键词:燃煤火力电厂;锅炉运行;超临界

1引言

火电厂的锅炉为汽轮机的运行提供蒸汽,是电厂中的重要设备。由于锅炉的运行涉及到高温高压,因此对于其安全运行的要求也相对较高。目前,我国现存的主要机组集中在300MW-600MW范围内。据相关数据统计显示,在燃煤电厂机组的非计划停运所造成的电量损失中,锅炉设备故障导致的运行损失约占60%-65%,故障停运带来严重的资源浪费。因此,减少锅炉的故障能够直接提升火电企业的运行效率和经济性。本文围绕350MW超临界锅炉运行进行展开分析,对锅炉运行中存在的问题进行探析,并针对相关的问题提出了改进策略。以提升锅炉的运行安全性。

2350MW超临界循环流化床锅炉概述

循环流化床(CFB)锅炉技术是七十年代发展起来的新技术,它发展的动力在于人类社会对环境保护的日益重视,作为一种清洁燃烧技术,其特殊的燃烧方式大大地减少了作为世界主要大气污染源——燃煤电站的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)排放,解决酸雨问题。同时,循环流化床锅炉还具有燃料适应性广、负荷调节性好、燃烧效率高、投资和运行成本相对较低等优点,因此作为世界上能源技术发展的三大方向之一,该技术在全世界得到迅猛发展,不断地在工业锅炉和电站锅炉行业得到实践和发展。

流化是由气流以一定速度穿过布风装置上的物料,使物料颗粒通过与气流的接触而转变成拟流体的状态。流化床类别主要取决于床内气流的空床截面速度,随着气流速度的提高,气流对床内物料颗粒产生的曳力与作用在颗粒上的重力和浮力逐渐达到平衡,床内物料则由固定床、鼓泡(沸腾)、节涌、湍流床达到快速流化床状态。

循环流化燃烧技术是在鼓泡流化床燃烧基础上发展起来的,循环燃烧方式与鼓泡床燃烧方式的根本区别在于固体物料能在流化床内实现多次循环燃烧。

鼓泡流化床是在气流空床截面速度低于2~3m/s的情况下运行的,此时床层具有明显的分界口。当气流速度增加并超过鼓泡速度后,床层开始膨胀,大量固体颗粒被抛入床层上方的悬浮空间,床层表面趋于弥散,此时已没有明显的分界线,但沿着燃烧室高度的增加物料浓度越来越低。循环流化床内气流速度一般在3.5~6.5m/s,床内物料混合强烈,流化稳定。床内物料被高速气流带出炉膛,在“气-固”分离装置中被捕集下来,然后由回料系统送入流化床内循环再燃。固体燃料经多次循环,燃烧效率高,高浓度含尘气流强化了传热;同时,通过循环灰量、风和煤的配比等手段来控制床温,实现850~950℃左右的低温燃烧。通过向床内添加石灰石等脱硫剂以及分级布风形式的采用,有效地控制了SO2和NOX等有害气体的生成量,使锅炉排放物达到环保标准。

本单位采取的锅炉形式为DG1242/25.4-II1型锅炉,其是东方锅炉股份有限公司为广西华磊新材料有限公司3×350MW超临界机组设计的循环流化床锅炉(CFB),是东方锅炉自主开发的350MW超临界CFB锅炉。锅炉采用单布风板、单炉膛、M型布置、平衡通风、一次中间再热、循环流化床燃烧方式,采用高温冷却式旋风分离器进行气固分离。锅炉整体支吊在锅炉钢架上。

3350MW超临界循环流化床锅炉关键技术

(1)水动力的安全性。对于超临界锅炉,其水动力的安全性是锅炉设计首先要考虑的关键问题。由于循环流化床锅炉本身固有的特点,其在正常运行时,炉内存在有大量的循环灰冲刷水冷壁,因此不能采用煤粉炉采用的螺旋管圈的水冷壁结构,而只能采用垂直管圈水冷壁。

(2)紧急补给水系统。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于超临界循环流化床锅炉,由于水容积较小,在厂用电停用的工况,炉内及热回路内有大量的物料会将热量传递给水冷壁、尾部包墙等受热面,同时锅炉无法补水,为了使受热面得到足够的冷却,应设有紧急补给水系统。根据过年运行项目的经验,目前紧急补给水系统可以不用再设置。

(3)防止管道及附件磨损。循环流化床锅炉与常规煤粉炉不一样,它采用的是一种多次循环燃烧方式,不可避免地在炉内形成了一个高灰浓度区域。因此耐火耐磨材料对于确保锅炉的安全、可靠运行极为重要。

4锅炉运行中存在的问题的改进建议

4.1存在问题

(1)锅炉的带负荷能力下降。目前,火电企业普遍存在的问题是实际过程中燃用的煤种较大程度的偏离设计值,导致锅炉的带负荷能力下降。另外,其他主辅设备均存在出力受限的状况,导致整个锅炉的运行效率偏低,机组的运行经济性差。

(2)循环流化床反料器异常

旋风分离器上半部分为圆柱形,下半部分为锥形。上下各为一个环形集箱,两集箱之间通过管子连接,蒸汽流程从下往上。烟气出口为圆筒形钢板件,形成一个端部敞开的圆柱体。细颗粒和烟气先旋转下流至圆柱体的底部,而后向上流动离开旋风分离器。粗颗粒落入直接与旋风分离器相连接“U”阀回料器立管。U阀入口静压波动大导致U阀回料不连续,床压、床温出现大幅度的波动,严重时破坏外循环,使尾部受热面积灰严重,造成尾部烟道再燃烧,损坏空预器。

(3)锅炉的结焦

在锅炉的运行过程中,出现超负荷运行状态,导致炉膛内的温度高于设计值,煤灰灰粒呈现过热状态,引起熔融结焦的出现。运行过程中的参数调节不当也会引起结焦,参数调节不合理,火焰偏斜到水冷壁和炉墙上,导致水冷壁和炉墙上出现煤炭结焦。吹灰和除焦不及时,由于管理人员的管理和控制不合理,没有进行及时的清焦,导致焦炭在炉膛内积累,结焦情况严重。劣质煤炭的使用,导致炉膛内的灰分复杂,耗氧量增多,导致还原性气体浓度提升,导致结焦现象有所加剧,时刻威胁着锅炉稳定和安全运行。

4.2 改进措施

(1)劣质煤炭的燃烧过程,需要配置合适比例的高品质煤炭进行辅助燃烧。一方面实现高品质煤的经济性,另一方面提升劣质煤的燃烧效率。在实际燃烧过程中,控制燃烧过程中的送风量和输煤量。降低一次风量比例,保证劣质燃煤不堵管的情况下,实现其高效燃烧。避免风速过高和低燃烧情况下,结焦的产生。

(2)控制炉膛内合适的氧气含量。锅炉内的氧气含量代表着锅炉内的氧化还原性气氛。氧气含量低,还原性气氛强,煤的灰熔点就会相应的降低,从而加大结焦的可能性。因此,选择合适的供氧量可以有效的改善机组的结焦状况,同时配合合理的吹灰,控制炉内结焦。

(3)发现回料不正常时,及时对旋风分离器的风量进行调整,必要时降低锅炉负荷;尾部烟道积灰严重时,加强对其吹灰(注意控制炉膛负压),必要时采用从事故放灰口放灰。适当降低冷渣器用风,适当提高二次风量的比例,降低燃烧风量,保证炉内的燃料和床料在炉内有足够的停留时间,即增加内循环的时间和数量,降低旋风分离器的物料比例。在燃烧工况突然改变导致循环被破坏时,应及时调整锅炉运行参数建立新的平衡。加强对U阀风量配比的经验总结,寻找U阀各部分最优化参数,选择合适流化风量和松动风,建议在风量调定且回料正常时,不宜对该风量做随意变更。

5 结语

电厂锅炉的运行状况直接关系到电厂机组的的安全性和经济性。通过本文结合350MW燃煤电厂的锅炉运行状况分析,对影响锅炉运行稳定性的因素进行了探究,并针对相关的安全性问题提出了应对措施。认真做好其锅炉安全运行的研究对于我国电力行业、社会都有着重大的积极作用。

参考文献:

[1]程伟,宋刚,周旭,等.350MW超临界循环流化床锅炉启动运行控制研究[J].东方锅炉,2015(4):11-15.

[2]张轩.350MW超临界机组循环流化床锅炉运行技术特点及性能分析[J].建筑工程技术与设计,2015(13).

论文作者:王旭安

论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期

论文发表时间:2018/6/1

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