連州發(fā)電廠440t/h循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳量偏大原因探討
時(shí)間：2010-06-30 16:19:40
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連州發(fā)電廠440t/h循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳量偏大原因探討
?摘 要 連州發(fā)電廠超高壓中間再熱循環(huán)流化床鍋爐作為廣東省第1臺(tái)135MW(440t/h)循環(huán)流化床鍋爐，在運(yùn)行過程中存在鍋爐飛灰含碳量偏大的問題，通過對(duì)該爐的簡單介紹及對(duì)引起鍋爐在運(yùn)行中飛灰含碳量偏大的相關(guān)原因進(jìn)行探討分析，有針對(duì)性的采取了相應(yīng)的對(duì)策，取得了一定的效果。
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連州發(fā)電廠二期3、4號(hào)鍋爐是哈爾濱鍋爐有限公司制造的440t/h循環(huán)流化床鍋爐，分別于2004年3月和2004年5月調(diào)試完畢并移交生產(chǎn)。整個(gè)工程由廣東省火電工程總公司承擔(dān)安裝，廣東省電力試驗(yàn)研究所承擔(dān)調(diào)試任務(wù)，至今運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)接近兩年。
1 鍋爐設(shè)備概況
連州發(fā)電廠2臺(tái)CFB鍋爐的型號(hào)為：HG-?440/13．7?LM9，該鍋爐是采用ALSTOM公司的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的超高壓參數(shù)中間再熱機(jī)組。
鍋爐為半露天島式布置，全鋼爐架。該鍋爐是一種自然循環(huán)的水管鍋爐，主要由爐膛、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、自平衡“U”型回料閥和尾部對(duì)流煙道組成。燃燒室下部布置有大直徑鐘罩式風(fēng)帽，燃燒室內(nèi)布置有雙面水冷壁、屏式二級(jí)過熱器、屏式熱段再熱器，爐膛與尾部對(duì)流煙道之間布置2個(gè)高溫絕熱旋風(fēng)分離器，尾部對(duì)流煙道內(nèi)依次布置有三級(jí)過熱器、一級(jí)過熱器、冷段再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器。
鍋爐采用后墻給煤方式，爐前煤斗里的煤經(jīng)給煤機(jī)送至位于爐膛后部的回料裝置的回料管線，再與循環(huán)物料混合后送入燃燒室內(nèi)燃燒。這種給煤方式具有幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：給煤直接與高溫循環(huán)物料混合，在返料腿內(nèi)可進(jìn)行水份蒸發(fā)、揮發(fā)份析出等過程；同時(shí)煤與大量的循環(huán)物料一起進(jìn)入爐內(nèi)，與床料混合效果更好，更均勻；與布置在前墻的冷渣器配合使用，使給煤遠(yuǎn)離排渣口，延長了煤顆粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間，有利于降低底渣含碳量。
1.1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)
（1）???? 鍋爐技術(shù)參數(shù)
汽包壓力：15.07MPa；
過熱蒸汽流量：440t/h；????? 再熱蒸汽流量：367.3t/h；
過熱蒸汽出口壓力：13.7MPa；???? 再熱蒸汽進(jìn)/出口壓力：2.83/2.61MPa；
過熱蒸汽出口溫度：540℃；?????? 再熱蒸汽進(jìn)/出口溫度：325℃/540℃；
給水溫度：249℃；?????????????? 排煙溫度：130℃；
Ca : S摩爾比：2.4 ；???????????? 脫硫效率：91% ；
鍋爐效率：89.44% ；???????????? 設(shè)計(jì)床溫：904℃；
（2）???? 煤種設(shè)計(jì)參數(shù)。
電廠燃煤主要來自湖南臨武、宜章、嘉禾、白沙等地產(chǎn)的無煙煤以及連州本地產(chǎn)的無煙煤。湖南煤和連州煤按照一定的比例混合后送入鍋爐燃燒，最大允許粒徑為≤7mm，d50=0.75mm，d<350цm不大于10%。煤質(zhì)特性見表1。
表1 設(shè)計(jì)、校核煤質(zhì)量特性
名稱
? 符號(hào) 單位 數(shù) 值
設(shè)計(jì)煤種 校核煤種1 校核煤種2
收到基水分 War % 8.5 9 10
收到基碳 Car % 53 60.77 60
收到基氫 Har % 1.2 1.84 1.8
收到基氧 Oar % 3.3 2.14 2.62
收到基氮 Nar % 1.35 0.68 0.85
收到基硫 St.ar % 1.5 2.44 0.85
收到基灰分 Aar % 32.15 24.13 24.93
干燥無灰基揮發(fā)分 Vdaf % 5.5 9.1 5.6
低位發(fā)熱量 Qnet.v.ar kcal/kg 4500 5300 4800
2 飛灰含碳量高的原因分析
連州發(fā)電廠2臺(tái)440t/h循環(huán)流化床鍋爐于正式投產(chǎn)以來，其飛灰含碳量高達(dá)20%?25%。經(jīng)數(shù)據(jù)收集和計(jì)算，我廠供電煤耗高達(dá)518g/kwh。經(jīng)過進(jìn)一步的鍋爐運(yùn)行調(diào)試，我們分析得到了一些原因，并采取了相關(guān)的措施：
（1）???? 煤種與飛灰含碳量的關(guān)系。
循環(huán)流化床鍋爐煤種適應(yīng)性廣，但對(duì)于已經(jīng)設(shè)計(jì)成型的CFB鍋爐，只有燃燒特定的煤種（即設(shè)計(jì)煤種）時(shí)才能達(dá)到較高的燃燒效率。由于煤的結(jié)構(gòu)特性、揮發(fā)份含量、發(fā)熱量、水份、灰份的影響，CFB鍋爐的燃燒效率有很大差別。連州發(fā)電廠由于其燃煤來源為周圍地區(qū)的小煤礦，采用汽車運(yùn)輸，煤質(zhì)變化大，入爐煤經(jīng)常偏離鍋爐設(shè)計(jì)煤種。我們對(duì)此的解決措施是：進(jìn)行煤種摻燒，加強(qiáng)煤質(zhì)的采樣化驗(yàn)，并及時(shí)聯(lián)系鍋爐運(yùn)行人員，根據(jù)入爐煤質(zhì)的不同，進(jìn)行運(yùn)行方式的調(diào)整。燃用優(yōu)質(zhì)煤易出現(xiàn)床溫升高的現(xiàn)象，爐內(nèi)結(jié)焦，風(fēng)帽燒壞變形，采取的措施是提高飛灰再循環(huán)量，適當(dāng)提高一次風(fēng)壓，降低床溫，并減少二次風(fēng)量來降低過?？諝庀禂?shù)，從而實(shí)現(xiàn)較高的燃燒效率。燃用劣質(zhì)煤時(shí)作相反調(diào)整。運(yùn)行人員通過摸索基本掌握一定的規(guī)律，找出最佳摻配煤種方案。燃用不同煤種時(shí)，要在一定工況下對(duì)飛灰取樣化驗(yàn)，通過取樣分析來了解摻配煤種方案和燃燒調(diào)整的方式是否妥當(dāng)。
（2）???? 入爐煤的粒徑和水份的影響。
顆粒大，碳?？偙砻娣e減少，延長了煤粒燃盡的時(shí)間，降低了燃燒效率，同時(shí)造成循環(huán)灰量不足，稀相區(qū)燃燒不充分，出力下降。另外，大塊沉積，流化不暢，局部結(jié)焦的可能性增大，排渣困難。顆粒小，床層膨脹高，易燃燒，但是易造成煙氣夾帶，飛灰含碳量高。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：煤粒太小，由于煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間過短，燃不盡，飛灰含碳量就大。相對(duì)而言，燃用優(yōu)質(zhì)煤，煤顆?？纱中?；燃用劣質(zhì)煤，煤顆粒要細(xì)些。所以對(duì)于不同的煤質(zhì)要調(diào)整二級(jí)破碎機(jī)的破碎能力來調(diào)整煤的粒度。煤中水份過大不僅降低床溫，同時(shí)易造成輸煤系統(tǒng)的堵塞，故對(duì)于水份高的煤應(yīng)進(jìn)行摻燒。
（3）???? 過?？諝庀禂?shù)的影響。
一次風(fēng)作用是保證鍋爐密相區(qū)料層的流化與燃燒，二次風(fēng)則是補(bǔ)充密相區(qū)出口和稀相區(qū)的氧濃度。調(diào)整好一二次風(fēng)的配比，有效地降低飛灰、灰渣含碳量，是保證鍋爐經(jīng)濟(jì)燃燒的主要手段。運(yùn)行中適當(dāng)提高過?？諝庀禂?shù)，增加燃燒區(qū)的氧濃度，有助于提高燃燒效率。但爐膛出口過?？諝庀禂?shù)超過一定數(shù)值，將造成床溫下降，爐膛溫度下降，總?cè)紵蕦⑾陆?，風(fēng)機(jī)電耗增大。所以，在負(fù)荷變化不大時(shí)，一次風(fēng)量盡量穩(wěn)定在一個(gè)較適合的數(shù)值上，少作調(diào)整，主要靠調(diào)整二次風(fēng)比例來控制密相區(qū)出口和稀相區(qū)的氧濃度。一二次風(fēng)的配比，與鍋爐負(fù)荷、煤種等有關(guān)，通過進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)可建立鍋爐不同負(fù)荷與一二次風(fēng)量配比的經(jīng)驗(yàn)曲線或表格，供運(yùn)行調(diào)整時(shí)參考。為此我廠與廣東省電力試驗(yàn)研究所和浙江大學(xué)進(jìn)行了鍋爐燃燒優(yōu)化試驗(yàn)，建立鍋爐不同負(fù)荷與一二次風(fēng)量配比的經(jīng)驗(yàn)曲線或表格，取得了一定的效果。
（4） 床溫的影響。
CFB鍋爐的床溫一般在800～1000℃，床溫提高可以降低劣質(zhì)煤爐渣含碳量，有利于燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，化學(xué)不完全燃燒損失一般也隨床溫升高而降低，故CO排放量也降低，但床溫升高受灰熔點(diǎn)和脫硫限制，根據(jù)煤中含硫量高低可控制床溫在860～920℃。溫度再提高，容易發(fā)生結(jié)焦，脫硫效果也變差。床溫在負(fù)荷調(diào)整中靠循環(huán)灰量控制，但稀相區(qū)溫度隨負(fù)荷的升高、循環(huán)風(fēng)量、給煤量、風(fēng)量的增加而升高，最高可達(dá)到1000℃左右。提高稀相區(qū)溫度對(duì)降低飛灰含碳量非常有利，因此應(yīng)加強(qiáng)二次風(fēng)調(diào)整，但是應(yīng)當(dāng)注意控制高溫絕熱旋風(fēng)分離器入口溫度，以防止發(fā)生二次燃燒。一般我們?cè)谶\(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制高溫絕熱旋風(fēng)分離器出/入口溫度不超過1000℃。
（5） 料層高度的影響。
料層高度影響CFB鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行和燃燒效率，維持一定厚度的料層是運(yùn)行中必不可少的。循環(huán)流化床運(yùn)行時(shí)所保持的料層厚度主要取決于一次風(fēng)機(jī)壓頭，當(dāng)風(fēng)量一定時(shí)，風(fēng)室靜壓增大說明阻力增大，料層增厚；反之亦然。在一次風(fēng)機(jī)壓頭一定時(shí)，運(yùn)行料層厚度取決于床料密度和運(yùn)行負(fù)荷，床料密度小，料層可厚些；密度大，料層可薄一些。滿負(fù)荷時(shí)，物料循環(huán)量大，料層應(yīng)厚；低負(fù)荷時(shí)，料層應(yīng)薄。料層過薄容易吹透，過厚則增加風(fēng)機(jī)壓頭，飛灰量增大。因此在一定工況下應(yīng)維持料層高度的穩(wěn)定。料層在熱態(tài)膨脹近一倍，在運(yùn)行中應(yīng)注意觀測最佳床層高度，通過進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)可建立鍋爐不同負(fù)荷與床層高度的經(jīng)驗(yàn)曲線或表格。料層太薄，負(fù)荷將帶不足，反之易結(jié)焦。
（6）?? 飛灰再循環(huán)系統(tǒng)的影響。
連州發(fā)電廠鍋爐設(shè)計(jì)安裝了一套飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，由于其管道設(shè)計(jì)布置方面的原因，自機(jī)組投產(chǎn)后該系統(tǒng)一直未投運(yùn)過，所以該系統(tǒng)對(duì)于鍋爐的飛灰含碳量的影響程度并不清楚，我們以后將會(huì)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。
通過進(jìn)行鍋爐燃燒調(diào)整和優(yōu)化試驗(yàn)，我們制定了相關(guān)的曲線或表格，加強(qiáng)了煤質(zhì)的管理工作，鍋爐的飛灰含碳量有了大幅度的降低，額定工況下3號(hào)爐的飛灰含碳量已經(jīng)降低到10%?13%，#4爐的飛灰含碳量已經(jīng)降低到10%以下。
3 結(jié)束語
??? 連州發(fā)電廠CFB鍋爐作為廣東省第一家440t/h的CFB鍋爐，在運(yùn)行過程中將會(huì)遇到許多新的問題，作為運(yùn)行人員，應(yīng)努力提高循環(huán)流化床的理論水平，用心積累實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，積極摸索規(guī)律，在運(yùn)行中根據(jù)不同實(shí)際情況進(jìn)行分析，靈活機(jī)動(dòng)處理，不斷提高運(yùn)行水平，以充分發(fā)揮循環(huán)流化床這一清潔燃燒技術(shù)的優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)：
[1] 岑可法等著循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行。 北京，中國電力出版社，1998。
[2] 呂俊復(fù)? 張建勝? 岳光溪主編循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行與檢修 北京，中國水利水電出版社，2003）。
作者簡介：
王華軍（1976?），男，工程師，工學(xué)學(xué)士，從事運(yùn)行工作。
聯(lián)系地址：廣東省連州市良江路3號(hào)連州發(fā)電廠生活區(qū)?? 郵政編碼：513400
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