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440t/h CFB鍋爐摻燒煤泥對各系統(tǒng)的影響及應對措施

發(fā)布時間:2014-09-27 09:59
摘要:440t/h循環(huán)流化床鍋爐在實際摻燒煤泥生產(chǎn)活動中,由于煤泥粘度大、粒度細、熱值低等特性,對鍋爐給煤系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生了較大影響,通過對煤倉積煤、床溫降低、床壓波動、排渣冒灰等問題進行分析,提出相應解決措施。
關鍵詞:循環(huán)流化床;煤泥;積煤;措施
 
The influence of each system and improvement measures for blending coal slime in a 440t/h CFB boiler
LI Mingming
Abstract:440t/t CFB boiler in actual mud mixed with coal production activities,as the slime viscosity、fine granularity、low calorific value characteristics,had a greater impact to the stable operation of the coal boiler system, slag systems, combustion systems,through the coal bunker plot, bed temperature decreases, the bed pressure fluctuations, ash slagging issues such as risk analysis,puts forward the measures to solve these problems.
Keywords:circulating fluidized bed;coal slime;integrated coal;measure
1 前言
河南藍光環(huán)保發(fā)電葉縣分公司#1、2鍋爐分別為哈爾濱鍋爐廠與杭州鍋爐廠制造的單爐膛一次再熱、平衡通風、固態(tài)排渣,超高壓參數(shù)循環(huán)流化床,自然循環(huán)汽包爐。自2010年起為降低發(fā)電及供熱成本,改善附近洗煤廠的煤泥造成環(huán)境污染現(xiàn)狀,開始在兩臺440t/h循環(huán)流化床鍋爐中開始摻燒煤泥,摻燒比例由最初的8%逐漸增加到60%。隨著摻燒比例的增加,煤泥自身的特性對相關系統(tǒng)的影響也日漸突出,以#2爐為研究對象,通過對影響因素的逐一分析,制定切實可行的改善措施,保證鍋爐在大比例煤泥摻燒工況下安全運行。
2 鍋爐主要參數(shù)與煤種特性對比
鍋爐主要設計參數(shù)(B—MCR工況)見表1。
表1 鍋爐容量與設計參數(shù)
過熱蒸汽最大連續(xù)蒸發(fā)量/(t·h-1 440
過熱器出口汽壓/MPa 13.7
過熱器出口汽溫/℃ 540
再熱器進口汽壓/MPa 4.45
再熱器出口汽壓/MPa 4.27
再熱器進口溫度/℃ 383.1
再熱器出口溫度/℃ 540
給水溫度/℃ 256.1
排煙溫度/℃ 138
 
 
 










鍋爐設計與校核煤質(zhì)特性見表2
 
表2 鍋爐設計與校核煤種特性
煤  種 設計煤種 校核煤種
收到基碳分Car(%) 32.76 26.98
收到基氫分Har(%) 2.27 1.91
收到基氧分Oar(%) 3.72 3.93
收到基氮分Nar(%) 0.53 0.55
收到基硫分St.ar(%) 1.00 1.20
收到基灰分Aar(%) 48.74 54.43
收到基全水分Mt(%) 10.98 11.00
干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf(%) 36.03 37.23
收到基低位發(fā)熱量Qnet.v.ar(kJ/kg) 12401 10023
 
 
入爐煤泥特性見表3

表3 煤泥特性
煤  種 煤泥
收到基碳分Car(%) 24.32
收到基氫分Har(%) 1.35
收到基氧分Oar(%) 4.20
收到基氮分Nar(%) 0.56
收到基硫分St.ar(%) 0.87
收到基灰分Aar(%) 41.12
收到基全水分Mt(%) 28.78
干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf(%) 32.14
收到基低位發(fā)熱量Qnet.v.ar(kJ/kg) 8.9
 
 
3 摻燒煤泥對給煤系統(tǒng)的影響與改善
鍋爐原煤倉實際結(jié)構(gòu)如圖1所示,兩個容積為550m3的煤斗供給給6臺出力為40t/h的稱重皮帶式給煤機通過鍋爐前墻給煤。為防止煤倉積煤,在倉壁上安裝有振打電機及液壓疏松機。
在摻燒比例在10%以下時,采用原煤與煤泥同煤倉混摻的方式,但是隨著摻燒比例的加大,同倉混摻出現(xiàn)了棚煤、貼壁、堵煤等現(xiàn)象,機組負荷因斷煤從105MW降至60MW~40MW的現(xiàn)象時有發(fā)生,嚴重影響鍋爐的穩(wěn)定經(jīng)濟運行。                                                                                                                                               
    根據(jù)以上情況,在#3給煤機入口上部加裝旋轉(zhuǎn)清堵機進行試驗性運行,經(jīng)過3個月的連續(xù)運行,試驗效果良好,#3給煤機斷煤頻率大幅下降,試驗期間其余給煤機斷煤現(xiàn)象仍然嚴重,于是摻燒方式改變?yōu)槊耗嗯c原煤分倉供料,這樣以來即使單側(cè)煤泥倉3臺給煤機全部斷煤,那么另外的一側(cè)仍能保持80MW負荷。                                                                                                                       
 
鑒于試驗結(jié)果,旋轉(zhuǎn)清堵機在解決煤倉貼壁和棚煤、積煤問題上,的確起到了良好的效果,于是制定以下措施:對剩余5臺給煤機在小修期間同樣加裝旋轉(zhuǎn)清堵機,斷煤情況下,只要有四臺給煤機的連續(xù)穩(wěn)定出力就可以保證鍋爐正常經(jīng)濟運行;同時上煤方式仍然是煤泥與原煤分倉供料;每天進行兩次降低煤位作業(yè),避免煤倉上部貼壁現(xiàn)象;一周進行一次煤泥與原煤互換煤倉,在倒倉前對將要上煤泥的煤倉先上100t原煤進行砸倉,清除煤倉壁上的原始積煤,避免大面積棚煤現(xiàn)象。
通過以上措施,煤泥對給煤系統(tǒng)的影響降到了最低,使鍋爐在大比例摻燒煤泥時,給煤系統(tǒng)仍能連續(xù)穩(wěn)定出力,保證機組負荷處于正常范圍。
4 對排渣系統(tǒng)的影響與改善
鍋爐除渣系統(tǒng)如圖2所示,由4臺出力16~20t/h的水冷滾筒冷渣機和4條出力38t/h的鏈斗輸送機組成,鍋爐排渣孔位于爐膛左右兩側(cè)緊貼布風板處,事故放渣管接于#4冷渣機下渣管氣動閥后。
摻燒煤泥后,由于煤泥顆粒較細燃燒后產(chǎn)物大部分被煙氣攜帶至電除塵裝置除去,而煤泥的摻入減少了原煤的入爐量,于是冷渣機排渣量降低,未被煙氣攜帶走的灰顆粒則進入冷渣機,導致冷渣機出口冒灰現(xiàn)象隨煤泥摻燒比例的增加日益嚴重,造成了范圍較大的粉塵污染。
為了防止由鍋爐摻燒煤泥產(chǎn)生大面積揚塵現(xiàn)象,制定以下措施:在冷渣機出口(位置處)加裝一根負壓管,并且對原來存在的一根負壓管進行補漏作業(yè),兩個負壓管全部由除塵器前煙道引來,確保在冷渣機出口在微負壓狀態(tài),這樣通過冷渣機排出的粉塵就能被吸進除塵器前的煙道;同時,在發(fā)現(xiàn)單臺冷渣機冒灰嚴重時,及時調(diào)整燃燒,減少距冒灰冷渣機最近給煤機的煤泥送入量。由此,冷渣機出口冒灰造成的環(huán)境污染現(xiàn)象得到了有效的遏制。
 圖2  鍋爐除渣系統(tǒng)圖
5 對燃燒系統(tǒng)的影響與運行調(diào)整
煤泥與原煤同時進入鍋爐后,煤泥先由團狀吸收爐內(nèi)高溫物料的熱量分裂成顆粒狀,然后揮發(fā)分析出,進而進行燃燒,燃燒后的高溫灰顆粒在爐內(nèi)空氣動力場作用下向上運動,與純原煤相比,摻燒煤泥將會對床溫、床壓、分離器效率、尾部受熱面產(chǎn)生一定影響,為了分析研究鍋爐在大比例摻燒煤泥時對燃燒系統(tǒng)的影響,我們在機組負荷105MW和95MW時進行大比例摻燒煤泥與純原煤燃燒工況對比,各工況參數(shù)如表4所示。
表 4 機組負荷105MW與95MW時摻燒煤泥前后鍋爐主要參數(shù)
 
負荷/MW 105 105 95 95
總煤量/(t·h-1) 133 104 112 96
煤泥量/(t·h-1) 77 0 57 0
摻燒比例/% 58%   51%  
主汽壓力/MPa 11.4 11.3 10.3 10.9
一次風總量/(萬m³·h-1 252 251 246 245
二次風總量/(萬m³·h-1 80 78 63 59
床壓/KPa 7.4 7.9 6.5 6.9
返料室風壓/KPa 28 30 28 30
平均床溫/℃ 893 938 863 908
主汽溫度/℃ 536 537 536 534
平均氧量/% 5.3 5 5.4 4.9
 
5.1對床溫的影響
煤泥由于粘度大在進入爐膛時,以團狀形態(tài)吸收爐內(nèi)熱量,該過程集中在爐膛下部密相區(qū)進行,隨著煤泥團的吸熱破裂煤泥較小粒徑的特性被體現(xiàn)出來,在鍋爐流化風的作用下煤泥顆粒開始向爐膛上部運動,煤泥揮發(fā)分的析出與燃燒過程集中在爐膛中部運行,當煤泥燃燒后成為高溫灰顆粒時已達到爐膛頂部稀相區(qū),而原煤由于粒徑較大,燃燒過程集中在爐膛下部密相區(qū),但在相同機組負荷下,大比例摻燒煤泥后原煤入爐量將明顯降低,所以鍋爐床溫將相應發(fā)生變化,在相同機組負荷下大比例摻燒煤泥后床溫變化如圖3所示。從圖中可以
圖3 相同負荷下?lián)綗耗嗪蟠矞刈兓厔?/strong>
看出無論是高負荷還是低負荷,隨著煤泥的摻入床溫將下降,下降幅度為40~50℃,在高負荷情況下床溫過高會增加鍋爐結(jié)焦的機率,所以煤泥的摻入對于防止流化床鍋爐高溫結(jié)焦也起到一定的作用。
5.2對床壓的影響
煤泥燃燒后形成的灰顆粒,由于粒徑較細在通過高溫絕熱旋風分離器的時候,只有很少一部分被分離下來返回爐膛,大部分被負壓作用,吸進對流尾部煙道,造成分離器效率下降,所以經(jīng)分離器分離進入自平衡“U”型回料閥內(nèi)的物料量將隨煤泥摻燒量的增加而減少,同時返料風室的風壓將有所降低,在鍋爐一次風量和二次風量不變的情況下,鍋爐的床壓將下降,如圖4所示,在煤泥摻燒比例達到50%及以上時,相同負荷下床壓將下降0.5KPa~1.0KPa,正常的鍋爐床壓在6~8KPa之間,當床壓過低時一次風能夠吹穿床料較薄的地方,形成“溝流”使流化工況惡化,造成床壓波動,影響鍋爐穩(wěn)定運行。當床壓過高時,局部流化不良造成鍋爐結(jié)焦,嚴重時被迫停爐,大比例摻燒煤泥時,鍋爐上部稀相區(qū)物料濃度大,一旦DCS
圖4 相同負荷下?lián)綗耗嗪蟠矇鹤兓厔?/strong>
故障或一次風機跳閘,鍋爐將發(fā)生“塌床”事故,延長機組事故恢復時間,加大公司經(jīng)濟損失。
5.3 對尾部受熱面的影響
在鍋爐尾部對流煙道內(nèi)由上到下依次布置著高溫過熱器、低溫過熱器、低溫再熱器、省煤器、空氣預熱器,大比例摻燒煤泥時,通過尾部煙道的高溫煙氣將比純原煤燃燒時所攜帶的固體顆粒量高30%左右,提高了對尾部受熱面的沖刷力度,使尾部受熱面的爆管機率增加,同時臥式布置的空氣預熱器在長時間摻燒煤泥的工況下,漏風現(xiàn)象嚴重,在機組負荷上升到110MW以上時,煙氣含氧量下降到2%~3%之間,低渣含碳量升高至8%左右,鍋爐效率由88%下降到83%,嚴重影響了機組的經(jīng)濟性。
煙氣顆粒濃度的增加導致受熱面積灰嚴重,降低了傳熱效果,連續(xù)3個班不進行吹灰的情況下,主蒸汽溫度在減溫水全關時仍然低于530℃,此時,燃燒劇烈波動將會因主汽溫度低于480℃,造成汽機打閘,釀成重大事故。
5.4運行調(diào)整措施
在機組負荷高于100MW時,應將摻燒比例維持在50%以上,床壓維持在7.5KPa左右,以降低床溫避免結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生;在機組負荷低于100MW時,摻燒比例不高于50%,床壓控制在6.5KPa左右,防止床溫過低脫硫效率下降;任何情況下不應使床溫高于1000℃,床溫低于650℃及時投油助燃。
每班進行一次吹灰作業(yè),蒸汽吹灰壓力不低于1.0MPa,吹灰時控制過熱蒸汽溫度不高于540℃,否則應停止吹灰作業(yè)。
維持爐膛出口負壓在0Pa左右,除緊急情況需要拉大負壓外,不應高于100Pa,防止尾部煙道再燃燒發(fā)生。
合理配置一、二次風量,維持氧量在5%~6%之間,降低不完全燃燒熱損失,提高鍋爐燃燒效率。
6 結(jié)語
循環(huán)流化床鍋爐摻燒煤泥不僅可以提高脫硫效率和機組經(jīng)濟效率,而且由于煤泥著火速度快,在機組調(diào)整負荷時能夠快速響應。對于摻燒煤泥所產(chǎn)生的不利影響,經(jīng)過對相應問題的詳細分析后制定以上措施并認真落實,使鍋爐在大比例摻燒煤泥的情況下取得了連續(xù)穩(wěn)定運行131天的佳績。
 
參考文獻:
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本文編號:9258


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