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135MW(440t/h)循環(huán)流化床鍋爐，在運行過程中存在鍋爐飛灰含碳量偏大的問題，通過對該爐的簡單介紹及對引起鍋爐在運行中飛灰含碳量偏大的相關(guān)原因進行探討分析，有針對性的采取了相應(yīng)的對策，取得了一定的效果。
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連州發(fā)電廠二期3、4號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，廣東省電力試驗研究所承擔(dān)調(diào)試任務(wù)，至今運行時間已經(jīng)接近兩年。
1 鍋爐設(shè)備概況
連州發(fā)電廠2臺CFB鍋爐的型號為：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)進行設(shè)計的超高壓參數(shù)中間再熱機組。
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、屏式二級過熱器、屏式熱段再熱器，爐膛與尾部對流煙道之間布置2個高溫絕熱旋風(fēng)分離器，尾部對流煙道內(nèi)依次布置有三級過熱器、一級過熱器、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優(yōu)點：給煤直接與高溫循環(huán)物料混合，在返料腿內(nèi)可進行水份蒸發(fā)、揮發(fā)份析出等過程；同時煤與大量的循環(huán)物料一起進入爐內(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，使給煤遠離排渣口，延長了煤顆粒在爐內(nèi)的停留時間，有利于降低底渣含碳量。
1.1 鍋爐主要設(shè)計參數(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/出口壓力：2.83/2.61MPa；
過熱蒸汽出口溫度：540℃；?????? 再熱蒸汽進/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)計床溫：904℃；
（2）???? 煤種設(shè)計參數(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、校核煤質(zhì)量特性
名稱
? 符號 單位 數(shù) 值
設(shè)計煤種 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20%?25%。經(jīng)數(shù)據(jù)收集和計算，我廠供電煤耗高達518g/kwh。經(jīng)過進一步的鍋爐運行調(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，但對于已經(jīng)設(shè)計成型的CFB鍋爐，只有燃燒特定的煤種（即設(shè)計煤種）時才能達到較高的燃燒效率。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，采用汽車運輸，煤質(zhì)變化大，入爐煤經(jīng)常偏離鍋爐設(shè)計煤種。我們對此的解決措施是：進行煤種摻燒，加強煤質(zhì)的采樣化驗，并及時聯(lián)系鍋爐運行人員，根據(jù)入爐煤質(zhì)的不同，進行運行方式的調(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)，從而實現(xiàn)較高的燃燒效率。燃用劣質(zhì)煤時作相反調(diào)整。運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，要在一定工況下對飛灰取樣化驗，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。
（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間，降低了燃燒效率，同時造成循環(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。通過試驗發(fā)現(xiàn)：煤粒太小，由于煤粉在爐內(nèi)停留時間過短，燃不盡，飛灰含碳量就大。相對而言，燃用優(yōu)質(zhì)煤，煤顆粒可粗些；燃用劣質(zhì)煤，煤顆粒要細些。所以對于不同的煤質(zhì)要調(diào)整二級破碎機的破碎能力來調(diào)整煤的粒度。煤中水份過大不僅降低床溫，同時易造成輸煤系統(tǒng)的堵塞，故對于水份高的煤應(yīng)進行摻燒。
（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)濟燃燒的主要手段。運行中適當提高過?？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)機電耗增大。所以，在負荷變化不大時，一次風(fēng)量盡量穩(wěn)定在一個較適合的數(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，與鍋爐負荷、煤種等有關(guān)，通過進行燃燒調(diào)整試驗可建立鍋爐不同負荷與一二次風(fēng)量配比的經(jīng)驗曲線或表格，供運行調(diào)整時參考。為此我廠與廣東省電力試驗研究所和浙江大學(xué)進行了鍋爐燃燒優(yōu)化試驗，建立鍋爐不同負荷與一二次風(fēng)量配比的經(jīng)驗曲線或表格，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。床溫在負荷調(diào)整中靠循環(huán)灰量控制，但稀相區(qū)溫度隨負荷的升高、循環(huán)風(fēng)量、給煤量、風(fēng)量的增加而升高，最高可達到1000℃左右。提高稀相區(qū)溫度對降低飛灰含碳量非常有利，因此應(yīng)加強二次風(fēng)調(diào)整，但是應(yīng)當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。一般我們在運行中應(yīng)嚴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)定運行和燃燒效率，維持一定厚度的料層是運行中必不可少的。循環(huán)流化床運行時所保持的料層厚度主要取決于一次風(fēng)機壓頭，當風(fēng)量一定時，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)機壓頭一定時，運行料層厚度取決于床料密度和運行負荷，床料密度小，料層可厚些；密度大，料層可薄一些。滿負荷時，物料循環(huán)量大，料層應(yīng)厚；低負荷時，料層應(yīng)薄。料層過薄容易吹透，過厚則增加風(fēng)機壓頭，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，在運行中應(yīng)注意觀測最佳床層高度，通過進行燃燒調(diào)整試驗可建立鍋爐不同負荷與床層高度的經(jīng)驗曲線或表格。料層太薄，負荷將帶不足，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)計安裝了一套飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，由于其管道設(shè)計布置方面的原因，自機組投產(chǎn)后該系統(tǒng)一直未投運過，所以該系統(tǒng)對于鍋爐的飛灰含碳量的影響程度并不清楚，我們以后將會進行相關(guān)試驗。
通過進行鍋爐燃燒調(diào)整和優(yōu)化試驗，我們制定了相關(guān)的曲線或表格，加強了煤質(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，在運行過程中將會遇到許多新的問題，作為運行人員，應(yīng)努力提高循環(huán)流化床的理論水平，用心積累實際操作經(jīng)驗，積極摸索規(guī)律，在運行中根據(jù)不同實際情況進行分析，靈活機動處理，不斷提高運行水平，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：
[1] 岑可法等著循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運行。 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，從事運行工作。
聯(lián)系地址：廣東省連州市良江路3號連州發(fā)電廠生活區(qū)?? 郵政編碼：513400
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