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中图分类号:TK229.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)33-0298-02
1.前言
SG220/12.0-M692型循环流化床锅炉是上海锅炉厂有限公司设计、制造的循环流化床(CFB)锅炉。大庆石化公司热电厂两台SG220/12.0-M692型循环流化床锅炉第一台炉(8#炉)于2011年12月15日开展现场启动调试工作。经过电厂、安装单位、调试单位、监理公司、设备厂家等各方的共同努力,锅炉于2012年4月25日一次通过72+24小时试运。现已顺利移交生产,锅炉运行稳定,性能良好。
2.锅炉及系统简述
2.1 锅炉简介
SG220/12.0-M692型锅炉是上海锅炉厂有限公司制造的高温超高压、单汽包自然循环锅炉,过热蒸汽压力12.0MPa、过热蒸汽温度540℃、蒸发量220t/h。锅炉采用平衡通风、集中下降管,炉膛为膜式水冷壁结构,其下部采用耐火耐磨炉衬。炉膛前墙有4只给煤管孔,石灰石、燃煤分别喷入炉膛。锅炉采用床下燃气点火方式,绝热式旋风分离器,后烟井内布置对流受热面,过热器采用两极喷水调温。
2.2 锅炉设计技术参数(表1)
2.3 锅炉设备及系统概况
锅炉设备及系统由炉本体、燃烧系统、烟风系统、点火系统、除氧给水系统、循环水系统、冷却水系统、排污系统、排汽系统、除尘系统、除灰系统、除渣系统、吹灰系统、输煤系统、给煤系统、厂用空压机及压缩空气系统、主蒸汽管道及减压站、辅助蒸汽系统、暖风器系统、临炉加热系统等组成。
3.分系统调试简介
3.1 风量调节挡板检查
风门挡板通过实地检查及在全关、全开状态下风量测量及管道压力判断风门能否关严,并检查判断与指示开度位置、DCS显示是否一致。通过多次反复检查,锅炉风系统的风门挡板实际位置与DCS显示相符。
3.2 冷态通风试验
3.2.1 布风板阻力试验
在无床料的情况下,启动引风机、一次风机,保持炉膛出口压力为0~-50Pa,逐渐开大调门,平滑改变风量并相应调整炉膛下部的风压值为运行值。对应每个送风景,风室静压计上读出的风压即为布风板阻力。缓慢平稳地开启挡板,并做详细记录,在平面直角坐标系中,画出布风板阻力与风量变化关系的特性曲线(图1)。
3.2.2 500mm料层阻力试验
在无床料的情况下,启动引风机、高压风机、一次风机,保持炉膛出口压力为0~-50Pa,逐渐开大调门,平滑改变风量并相应调整炉膛下部的风压值为运行值。对应每个送风景,风室静压计上读出的风压即为对应料层阻力。缓慢平稳地开启挡板,并做详细记录,在平面直角坐标系中,画出对应料层阻力与风量变化关系的特性曲线(图2)。
3.2.3 600mm料层阻力试验
在无床料的情况下,启动引风机、一次风机,保持炉膛出口压力为0~-50Pa,逐渐开大调门,平滑改变风量并相应调整炉膛下部的风压值为运行值。对应每个送风景,风室静压计上读出的风压即为对应料层阻力。测量时,缓慢平稳地开启挡板,并做详细记录,在平面直角坐标系中,画出对应料层阻力与风量变化关系的特性(图3)。
3.2.4 700mm料层阻力试验
在无床料的情况下,启动引风机、一次风机,保持炉膛出口压力为0~-50Pa,逐渐开大调门,平滑改变风量并相应调整炉膛下部的风压值为运行值。对应每个送风景,风室静压计上读出的风压即为对应料层阻力。缓慢平稳地开启挡板,并做详细记录,在平面直角坐标系中,画出对应料层阻力与风量变化关系的特性(图4)。
3.2.5 布风板均匀性检查
在床料厚度为500mm时,依次启动引风机,一次风机,保持炉膛出口压力为0~-50Pa;调节一次风机入口挡板,在床料流化状态下,立即停止一次风机和引风机,带床料完全静止后,观察床料静止后料层表面,料层表面平坦,未出现有凹凸不平现象,表明布风均匀性良好。
3.2.6 结论
通过8号炉冷态通风试验,可以认定为,所参与的各个系统均符合《电力建设施工质量验收及评价规程》DL/T5210-(2009)中有关系统及设备的各项质量标准要求,全部检验项目合格,满足机组给整套启动试运行要求。
3.3 锅炉点火系统
3.3.1 点火操作
点火燃烧器点火:点火条件具备允许点火点火燃烧器点火指令发出点火枪工作15s同时开启对应燃气阀火焰检测确认点火成功或点火失败;若火焰检测确认点火成功,进行下一步操作;点火枪工作15s,火焰检测未能检测到火焰,点火失败,燃气速断阀关闭,锅炉通风不少于8min,进行下一次点火操作。
3.3.2 结论
点火系统通过试验,该系统设备均能正常工作,就地及远方操作均点火顺利。满足设计及运行要求。
3.4 除灰渣系统调试
3.4.1 输灰系统程序控制投入
第一步:所有仓泵的入口和排气阀开启,输送泵进灰。同时启动物料填充时间定时器、循环监视定时器、最小循环周期定时器。
第二步:当每个输送泵进灰时间达到设定值或有仓泵高料位信号。
第三步:关闭所有输送泵进口和排气阀。
第四步:所有输送泵进口和排气阀关闭且密封,输灰管路出口输灰圆顶阀打开,同时启动输送空气阀。
第五步:输送空气阀得电开启,同时,所有输送泵的流化风阀开启。
第六步:当循环复位定时器完成,则完成一次输送循环。系统将自动启动下一循环。
3.4.2 布袋除尘器
其投入烟温不应低于110℃,采用选择时间喷吹模式和差压喷吹模式。
差压喷吹设置(表2):
3.4.3输渣系统测试
a滚筒冷渣器入口挡板传动(表3)。
b滚筒冷渣机启动条件检查。
c滚筒冷轧机启停试验,与DCS对应。
d输渣设备启停联锁试验,冷渣器运行对应三通挡板与两段埋刮板输送机,斗式提升机运行状态相对应。
3.4.4 结论
8号炉输灰、输渣系统通过系统检查、试验等调整试运工作,全部检验项目合格,系统设备均能正常工作,满足运行要求。
关键词:循环流化床锅炉;二氧化硫;脱硫机理;脱硫效率;锅炉热效率
Abstract: the circulating fluidized bed boiler heating is a distribution parameters, nonlinear and the time delay, multivariate tight coupling objects, circulating fluidized bed boiler heating with fuel wide adaptability, the combustion efficiency high, wide range of load adjusting etc, and has now become the first choice of the heat source enterprise builds a new heating furnace type. This paper circulating fluidized bed boiler sulfur dioxide exhalation way, desulfurization mechanism, desulfurization efficiency effect factors in the analysis of circulating fluidized bed boiler desulfurization.
Keywords: circulating fluidized bed boiler; Sulfur dioxide; Desulfurization mechanism; The desulfurization efficiency; Boiler heat efficiency
中图分类号: TK223文献标识码:A 文章编号:
1引言
我国的煤炭资源丰富,已探明的可采储量为1145亿t。煤炭在我国总能源消费中占70%左右,主要以燃烧方式利用,在燃烧过程中产生大量SO2、NOx等大气污染物,对环境造成严重污染。因此,SO2和NOx的排放成为世界(包括我国)主要控制的污染物。
循环流化床锅炉具有燃料适应面广、负荷调节性能好、燃烧效率高、污染物排放水平低的特点。向炉内添加石灰石,在燃烧过程中脱除SO2,可实现低成本控制二氧化硫排放。通过控制炉膛温度和分级燃烧控制NOx,不需要采取任何技术措施可以实现低NOx排放。由于CFB锅炉能够实现燃料的清洁燃烧,因此在世界范围内得到快速发展,并在我国得到广泛应用。
但是,我国实际生产运行的循环流化床锅炉的脱硫效率还比较低,烟气中SO2的排放浓度高,远没有达到我国《锅炉大气污染物排放标准》及《火电厂大气污染物排放标准》中规定的要求。发改委等环保部门对CFB锅炉的炉内脱硫效果产生过质疑,要求CFB锅炉必须安装尾部脱硫装置。但由此将大幅度提高脱硫初投资和运行成本,并产生脱硫副产物和二次污染问题,不利于CFB锅炉用户的经营,降低了CFB锅炉用户的市场竞争力。国外大量CFB锅炉的脱硫运行结果显示,CFB锅炉采用炉内脱硫技术,SO2排放完全可以满足排放标准。因此,笔者研究了中国CFB锅炉脱硫效率低的主要原因,并得到了提高CFB锅炉炉内脱硫效率、降低SO2排放的可靠方法。
2炉内脱硫技术的现状及问题
循环流化床锅炉通过向炉内喷钙或向炉内喷石灰石粉来控制so2排放,石灰石在高温条件下首先锻烧生成氧化钙,然后再与so2和氧气经过化学反应生成硫酸钙,其化学反应方程式如下:
CaC03->CaO+CO2(分解反应)
CaO+SO2+1/2O2-->CaS04(固硫反应)
与传统的尾部烟气脱硫工艺相比,炉内脱硫技术占地面积少、初投资和运行成本低、不消耗水资源、没有副产品和二次污染、系统简单、维护量少。
该技术在使用中常见的问题主要有石灰石容易板结堵管、旋转给料机易卡死、石灰石耗量大等,国内运行的相当一部分循环流化床锅炉脱硫效率低于80,造成这种情况的原因主要有以下几点:
(1)锅炉实际燃煤含硫量远高于设计值,受国情限制部分电厂实际燃煤含硫量甚至是原设计值的2 ̄3倍,石灰石输送系统设计出力一般与燃煤含硫量密切相关,这种情况下系统投运后很难满足环保要求;
(2)炉内脱硫技术的设计方法不合理,对石灰石这种高密度难输送物料考虑不足,不少设计缺陷在后续项目中反复出现没有得到及时消除,现场安装质量差、施工人员责任心不强,许多需要在调试阶段解决的问题往往拖延到了运行阶段;
(3)日常运行时仅将CaCO3含量、粒径作为石灰石性能考核指标,并没有考虑石灰石自身的反应活性,部分锅炉分离器效率差、运行参数不合理、床温过高,影响了脱硫效率。
3影响循环流化床锅炉脱硫因素分析
循环流化床的燃烧及脱硫过程十分复杂,实际运行中影响脱硫效率的因素很多,如运行床温、钙硫比、床料粒度、流化速度、SO2在炉膛停留时间、燃料煤含硫量等,下面就一些主要影响因素进行简要分析。
3.1石灰石粒径的影响
石灰石经煅烧后生成CaO和CO2,CO2溢出增加了石灰石表面的孔隙率,有利于SO2向石灰石内部扩散,同时扩大了石灰石与SO2结合面,提高了石灰石脱硫效率和利用率。石灰石粒径过小将减少其在炉膛内的停留时间使得从分离器逃逸出去的未和SO2反应的石灰石增加,从而降低石灰石利用率和脱硫效率;石灰石粒径过大,反应产物CaSO4会堵塞石灰石表面的孔隙,阻止SO2向颗粒内部扩散,从而降低石灰石利用率和脱硫效率。
3.2CFB锅炉运行床温的影响
锅炉运行床温对脱硫效率影响较大,这是由于床温的变化直接影响石灰石脱硫活性、脱硫反应速度、固体产物的分布和孔隙堵塞特性,所以床温会影响石灰石脱硫反应的进行和脱硫剂的利用率。脱硫的最佳温度并不是一个常数,它与脱硫剂石灰石的活性、粒径、煅烧条件等有关,一般控制在800—900℃。温度太低时,石灰石煅烧反应速度变慢甚至不能完成煅烧反应,脱硫反应速度变慢,脱硫效率下降;温度太高时,脱硫反应逆反应速度加快,更多CaSO4将会分解为SO2,也会降低脱硫效率。
3.3燃料煤含硫量的影响
在相同钙硫比的情况下,含硫量越高的煤,其脱硫率也越高。这是因为高硫煤会使炉膛内产生较高的SO2浓度,促进CaO与SO2的正反应速度。但是,就一台循环流化床锅炉燃用不同含硫量煤时,为达到一定的脱硫效率,则需调整石灰石给料量。
关键词:流化床锅炉;炉体;循环
1 循环流化床锅炉概述
1.1循环流化床锅炉的组成
循环流化床锅炉设备主要是锅炉本体设备和锅炉辅助设备两部分组成。锅炉的本体设备包括汽水系统、燃烧系统、炉墙和构架;辅助设备主要包括给煤/石灰石系统、送风/排烟系统、给水系统、灰渣处理系统、锅炉控制系统、点火系统和锅炉附件等部分。其中燃料完成燃烧及大部分热量的传递都发生在本体设备中的燃烧系统,因此燃烧系统是循环流化床锅炉设计中最主要的部分,它一般由布风装置、燃烧室、飞灰分离收集装置及返料装置组成,有的循环流化床锅炉还带有外部流化床热交换器。
1.2循环流化床锅炉的工作原理
循环流化床锅炉中流态化过程是当流体向上流动流过颗粒床层时,其运行状态是变化的。流速较低时,颗粒静止不动,流体只在颗粒之间的缝隙中通过。当流速增加到某一速度之后,颗粒不再由分布板所支持,而全部由流体的摩擦力所承托。此时对于单个颗粒来讲,它不再依靠与其他邻近颗粒的接触面维持它的空间位置。相反地,在失去了以前的机械支承后,每个颗粒可在床层中自由运动;就整个床层面言,具有了许多类似流体的性质。这种状态就被称为流态化。颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度,称为临界流化速度。
1.3循环流化床锅炉的主要类型
(1) Lurgi型
循环系统设有外置式换热器,采取分段送风燃烧,炉膛出口布置高温旋风分离器。优点是负荷调节灵活性较大,在外置式换热器内可布置受热面,利于大型化;缺点是锅炉的结构复杂,厂用电率高,投资也高。
(2)Pyroflow型
燃烧室由膜式水冷壁构成,燃烧室上部仅布置少量屏式受热面,下部为了防止磨损和腐蚀覆盖有耐火材料保护层,无外置式换热器,采用高温旋风分离器,后来开发出了水冷方形分离器。优点是系统简单,结构紧凑,造价较低。因而其市场占有率很高。缺点是炉温偏高,N0;排放高,脱硫剂耗量大。
(3)Circofluid型
炉膛采用塔式布置。燃烧室由膜式水冷壁构成,同时燃烧室上部布置有屏式过热器、管板式过热器、蒸发受热面和省煤器。采用中温旋风分离器。无外置式换热器。优点是由于只有400℃左右,旋风分离器的工作条件得到改善,同时自身的电耗也较低。缺点是由于采用塔式布置,钢耗较大。由于炉膛温度未处在最佳脱硫温度,脱硫效果不是很好,同时CO排放浓度也比其他炉型高。
(4) FW公司的带整体式再循环换热器型
采用水(汽)冷旋风分离器,启动快。同时在Intrex内布置过热器或再热器。布风装置采用定向风帽、水冷布风板及水冷风室。优点是结构紧凑,可靠性高。缺点是分离器结构复杂,造价高。
2国内循环流化床锅炉发展现状
中国与世界几乎同步于20世纪80年代初期开始研究和开发循环流化床锅炉技术。大体上我国的循环流化床燃烧技术发展可以分为4个阶段: 1980―1990年为第一阶段,其间我国借用发展鼓泡床的经验开发了带有飞灰循环、取消了密相区埋管的改进型鼓泡床锅炉,容量在35―75t/h。由于没有认识到循环流化床锅炉与鼓泡床锅炉在流态上的差别,这批锅炉存在严重的负荷不足和磨损问题。 1990―2000年为第二阶段,我国科技工作者开展了全面的循环流化床燃烧技术基础研究,基本上掌握了循环流化床流动、燃烧、传热的基本规律。应用到产品设计上,成功开发了75―220t/h蒸发量的国产循环流化床锅炉,占据了我国热电市场。 2000―2005年为第三阶段,其间为进入电力市场,通过四川高坝100MW等技术的引进和自主开发,一大批135―150MWe超高压再热循环流化床锅炉投运。 2005年之后为第四阶段,期间发改委组织引进了法国阿尔斯通全套300MWe亚临界循环流化床锅炉技术,各个示范单位开始进行对循环流化床锅炉设备的使用,实现对锅炉设备上的改善。
3循环流化床锅炉的特性
原有的鼓泡流化床锅炉经过加工改造后形成新型的流化床锅炉设备,不但继承了鼓泡流化床锅炉原有的优点,同时将鼓泡流化床中的不足加以技术改善,实现锅炉设备的高效率,保障工艺生产的最优化。目前循环循环流化床有以下几方面的优点:
(1)燃料适应性广。它几乎可以燃烧一切种类的固体燃料并达到很高的燃烧效率,其中包括高灰分、高水分、低热值、低灰熔点的劣质煤,以及难以点燃和燃尽的低挥发分燃料,循环流化床锅炉用来燃烧这些劣质燃料是特别适宜的。
(2)燃烧效率高。对常规工业锅炉和煤粉锅炉,若燃烧煤种偏离设计煤种,其燃烧效率不高,一般为85%~90%。循环流化床锅炉采用飞灰循环燃烧,对无烟煤可达97%,对其它煤种可达98%~99.5%。据资料表明:在燃烧优质煤时,燃烧效率与煤粉炉持平;燃烧劣质煤时,燃烧效率约比煤粉炉高5%。
(3)燃烧热强度大
(4)负荷调节范围大,调节性能好。循环流化床锅炉对负荷变化的适应性较强,在额定负荷的30%~100%范围内不需要喷油助燃就可保障锅炉的燃烧稳定和经济运行,有利于电厂参与调峰,且具有较强的调峰能力。
(5)灰渣能综合利用。循环流化床锅炉燃烧温度低,灰一般不会软化和黏结、活性较好。另外,炉内加入石灰石后,灰的成分也有变化,含有一定的CaSO4和未反应的CaO 。循环流化床锅炉的灰可以用来制造水泥的掺合料或其他建筑材料的原材料,有利于灰渣的综合利用。
(6)低污染物排放。一般锅炉在燃烧过程中都会产生CO、CO2、SO2等气体,造成对环境的污染。但是对于循环流化床锅炉而言,它是采用分级燃烧技术,有效地将温度控制在合理范围内,同时通过有效的脱硫剂循环反应,实现脱硫技术上完善,杜绝NOX和SO2等气体的产生,降低污染排放量。
参考文献:
关键词:电力企业 网络安全 解决方案 互联
一、引言
循环流化床锅炉(CFB)燃烧技术作为一种新型的低污染的燃煤技术,具有煤种适应性强、变负荷调整能力强、污染物排放少等独特优势,因此在近年取得了广泛的推广应用。然而,循环流化床锅炉也有其自身的不足,例如:故障率高便是循环流化床锅炉在实际运行中最为突出的问题之一,据2008年的数据,循环流化床机组年利用小时数不足常规煤粉机组的2/3。本文对150MW 循环流化床锅炉机组进行分析,并结合实际运行状况和相关单位的运行经验进行归纳,指出了提高循环流化床锅炉机组在实际运行中节能的有效方法[1-4]。
二、循环流化床锅炉的应用现状
1.循环流化床燃煤锅炉是洁净煤技术中投入实际运营的、比较成熟的商业化技术,由于其煤种适应面、燃烧效率高、炉内脱硫脱氮等优势,近几年来在我国洁净煤发电领域处于优先地位而广泛的被应用。流化床锅炉在应用中表现出良好的燃烧稳定性,对燃料的适应性很好,但并不能保证经济有效地利用性质差别较大的多种煤料。由于近年来煤电供应的现状,导致大量燃煤电站不得不掺烧与原有设计煤种煤质差别较大的多种煤料,特别是劣质煤料,这就不可避免的导致全厂热效率下降和煤耗增加。锅炉煤耗变化与煤质特性、发电热效率、电能产量等因素有关。由于多种煤的性质有较大区别,且国内的运行人员的实际运行经验不足,尚未深入掌握循环流化床锅炉发电技术,综合煤质变化较大、机组维修和启停次数较多等因素,从而造成了循环流化床锅炉的煤耗增加、实际运行经济性下降等问题。
2.循环流化床锅炉节能的必要性
循环流化床锅炉应用的现状决定了,节能需要结合当前燃料的现状和发电状况来进行。实际上,锅炉节能的途径多种多样,如可以通过设备改造来达到节能的目的,还可以改变燃料的选择,如合理的对燃料进行配比掺烧来提升锅炉效率等。实际运行中循环流化床锅炉的经济性比常规煤粉炉有较大差距。统计数据显示,同等条件下的循环流化床锅炉煤耗高于煤粉炉1~3% ,而厂用电率更是高于煤粉炉2~3%。更为严重的是多种原因导致的高故障率,常见的故障包括受热面磨损,给煤机堵塞等,而故障导致的结果就是锅炉的被迫停运。虽然在近几年的运行经验积累后,采用了一些办法对此进行解决,但实际运行的时间仍远小于常规机组。非正常停炉、重新启动带来的是煤、油和厂用电的损耗,一台475 t/h循环流化床,每次重新启炉会带来直接损失估计超过35万元.发电和供热的损失则难以计算。为了循环流化床锅炉取得更为广泛的应用,也为了实现电力的节能减排目标,争取企业的经济利益和社会效益,从各方面开展节能工作就显得尤为重要。
三、150MW循环流化床锅炉的节能措施
1.排烟余热回收
电站锅炉的排烟温度一般在130~160℃ 之间,其中的水蒸气处于过热状态,汽化潜热没有被充分利用。当前在煤粉锅炉采用的方法一般为湿法脱硫,将脱硫装置安装在了电除尘器后面。这就为余热回收带来了难度,如在尾部烟道的底部放置余热回收,则易出现低温腐蚀情况。如安装在脱硫装置后,由于经过湿法脱硫后的烟温降低到70~90℃,则回收效率降低。利用循环流化床锅炉燃烧中脱硫效率高,从而排烟中含硫量低的优点,可有效避免空气预热器的低温腐蚀问题。运行实践表明,循环流化床锅炉的排烟温度在130~160℃,基本上与煤粉炉相当,因此具备较高回收排烟余热的潜力和可能性。当前的计算方法中,热效率是按照燃料低位发热值来计算,而未考虑燃料高位发热值在汽化潜热的热损失。当前电站锅炉效率一般在90~94% ,按照同一计算方法,冷凝式余热回收循环流化床锅炉的工艺效率可提高至105~108% 。
2.降低厂用电率
当前循环流化床锅炉发电机组的厂用电率高达12%,特别对于大容量机组,虽然在环保方面优势明显,但与同容量的煤粉炉相比,循环流化床的经济性指标不占优势。当前各研究机构都致力于对循环流化床锅炉的节能运行进行研究,通过多方面的努力来降低循环流化床锅炉机组的厂用电率,以提高大容量循环流化床锅炉的市场竞争力。某热电厂通过技术改进,使得该厂的循环流化床锅炉机组均能达到设计的参数。其实施的技术改进主要有以下3个方面:
2.1将柱形风帽改为易更换的夹套钟罩式风帽;
2.2分离器中心筒进行改进;
2.3对燃料破碎和筛分系统改造,从而保证给煤粒度能够完全符合设计要求。
3.改进煤料质量
在原煤难以满足设定情况的条件下,如何有效的提高进入锅炉的煤料质量,是一个需要特别引起关注的问题。目前投运的国产循环流化床锅炉一般要求入炉煤的粒度在0~10mm左右。为了保证入炉煤粒的颗粒度和煤粒分配均匀性,需要对碎煤机予以重视。可以预见,在原煤质量较低的状况下,如果碎煤效果再不好,则输出的煤粒质量将原不及设计值。而相应的后果是对冷渣器的工作的可靠性、床层的流化效果、输渣设备等都产生一定的影响。燃料中的细粉较多,则可能导致可燃物进入返料器燃烧形成结焦,或进入尾部烟道而造成排烟温度高,严重时甚至发生尾部烟道燃烧事故。为了保障碎煤的质量,首先是燃料在进入破碎、筛分系统前先进行干燥,其次是建立有效的反馈系统,即对破碎后的燃料进行颗粒分折,并根据分析结果调整碎煤机的工作。采用两级破碎,一级粗碎机,二级细碎机,可以有效的达到碎煤效果,在煤料质量上尽量满足锅炉的设定要求。
4.确保准确的风量和含氧量
循环流化床锅炉构造特殊,这就导致了对于风量准确性要求方面,要远远高于煤粉炉。在每年的大修时都需要对风量测量元件都应进行标定准确的标定,推荐采用的标定方式为采用热质式流量计多点标定。需要对一次、二次、入炉总风量、返料风量标定进行标定。将标定结果用在修正热工测量系统,以保证控制系统的自动调节的准确性。
为了保障流化床锅炉燃烧良好,则需要保证合适的风煤配比,注意控制炉膛中过量空气系数。需要注意的是过量空气系数过大和过小都会造成锅炉效率降低,选择合理的过量空气系数,应当使热损失之和为最小。只有在保证进风量和出口处含氧量准确的情况下,才能使锅炉能运行在最佳状态,产生最好的效率,达到节能的目的。
四、结语
循环流化床锅炉技术具有自身优势,但在节能方面效率方面还需要进一步提升,需要做的工作还有很多。首先要结合当前实际运行状况,还要结合当前电煤供应的状况。本文主要是针对150MW循环流化床锅炉,在几个方面提出了节能的改进措施,具有一定的理论意义和实际应用价值,如在改进煤料质量方面,主要讨论的是粒度问题,实际上,如何在多种煤料特别是劣质煤较多的现状下合理的掺烧,需要进行进一步的研究。
参考文献
[1]李荣 张敏.循环流化床锅炉节能运行存在的问题及优化调整[J].内蒙古电力技术,2011,29(4):59-61.
[2]李君 董长青 牛国维.循环流化床锅炉节能运行试验[J].锅炉技术,2011,42(1):31-35.
关键词:褐煤 循环流化床锅炉 灰渣含碳量 节约能源 经济效益。
1 概述
四平昊华化工有限公司在2008年8月上一台ZG-75
-3.82/循环流化床锅炉,配6000KW背压式汽轮发电机组。该炉于2009年12月正式投入运行,燃用煤种为金宝屯和黑山头混合烟煤,平均发热量为13790KJ/kg(3300千卡/公斤),灰分含量平均为33%。投入运行以来主要问题是排渣含碳量高,在10-12%左右。无论怎样调整燃烧过程中的风煤配比,其灰渣含碳量无明显变化。灰渣含碳量的升高直接导致蒸汽成本的升高且造成能源的严重浪费。如何解决循环流化床锅炉灰渣含碳量高及能源浪费的问题?我们把重点工作放在煤种的研讨方面。通过查阅有关循环流化床锅炉燃烧技术资料和煤种特征,我们决定调换煤种,由原来的混合烟煤改为燃用内蒙古褐煤。经过一年时间的运行考核其灰渣含碳量由原来的10-12%降低为5%。取得了较好的经济效益。75吨炉全年耗煤量约为12.8万吨。选用的褐煤平均灰分含量为17%。总灰量:128000吨×17%=21760吨。静电除尘器捕捉的飞灰量为总灰量的10%,即:2176吨灰。节煤量:21760吨灰-2176吨飞灰=19584吨灰×5%=979吨煤,节约资金:979吨煤×345元/吨=33.77万元。
2 煤粒在循环流化床锅炉停留的过程
煤粒在循环流化床锅炉停留的过程可以分为三类:一类是不能逃逸出炉膛的大颗粒;二类是逃逸出炉膛且能被旋风分离器分离的中等粒径颗粒,三类逃逸出炉膛且不能被旋风分离器捕捉的细小颗粒。我公司运行的75吨循环流化床锅炉要求入炉煤的粒度为0-10mm其输煤系统采用一次筛分一次破碎方式,由于破碎前原煤粒度不规范(50%以上的煤的粒度大于60mm)加之滚筛结构特点沿圆柱形滚筛筛分时片状超标颗粒经常存在,这也是导致底渣含碳量升高的原因之一。煤粒在循环流化床锅炉中燃烧主要依次经历加热干燥,析出水分,挥发份析出和着火燃烧,碳粒膨胀和一次破碎,焦炭着火燃烧和二次破碎及磨碎等过程。由于褐煤的性质:碳化程度低,地下生成时间短,质地较软,挥发份含量在40%以上,易于着火燃烧,固定碳含量在35%左右,全水分含量高,灰分含量平均为17%。内蒙古褐煤(通辽北,朱斯花,霍林河,伊图塔等),且热裂解特性较烟煤强烈,大颗粒受热后爆裂成小颗粒,可弥补筛分和破碎设备之不足。因褐煤的挥发份含量高,能迅速着火,对固定碳的加热及快速燃烧直至燃烬起决定性作用,也正适合煤粒在循环流化床锅炉中的燃烧过程。
3 固定碳的燃烧过程
固定碳的燃烧过程是在煤的挥发份析出后才开始燃烧,与挥发份的着火基本是重叠进行,就是说煤在进入锅炉燃烧室初期以煤的挥发份析出与燃烧为主,后期以固定碳燃烬为主,两者的持续时间受煤质和运行条件的影响很大,一般讲煤中挥发份从开始析出至结束时间在10秒钟以内,其燃烧时间小于1秒钟,而固定碳的燃烬时间受煤质和粒度等影响因素较大。在循环流化床锅炉中,固定碳燃烧的化学反应方程式如下:
上述反应式说明:反应时间越长,反应的温度越高,与适量的氧气供给是固定碳完全燃烧的必要条件。固定碳燃烧时氧气必须扩散到固定碳颗粒的表面发生氧化反应,生成CO2和CO。煤的挥发份析出后,固定碳呈多孔颗粒形成不同尺寸和形状的内孔,这些内孔面积要比固定碳表面的面积大几个数量级。有时氧气还会扩散,与内孔表面的碳发生氧化反应,固定碳的氧化反应是一个比较复杂的过程,即在较短的时间内完成动力扩散及过度燃烧,最终实现固定碳完全燃烬的目的。
4 煤的成灰特性
煤粒的灰质特性决定于煤粒在循环流化床锅炉燃烧过程中的膨胀、破碎和磨损过程,即热破碎过程。它即与煤粒本身的特征:包括煤种、粒度和煤的组成成分有关,还与循环流化床锅炉运行操作条件有关,如:床温、风量、加热速率等。煤的破碎特征直接决定了床内固体颗粒浓度以及颗粒扬析夹带过程,炉内的传热过程以及颗粒的燃烧过程,从而对炉内热负荷的分布有极为重要的影响。煤粒在流化床内的破碎特征是指煤粒在进入高温流化床后其粒度发生急剧减小的一种性质。热破碎和磨损是导致煤粒在流化床中尺寸减小的两种途径。热破碎又分为两类:第一类破碎是由于煤粒在高温流化床内挥发份快速析出而在煤粒内迅速急剧,导致颗粒内部形成压力梯度而引起的破碎;第二类破碎是析出挥发份之后,由于高温热应力的作用,削弱了煤粒内部各因素之间结合的化学键力,导致各种不规则形状晶粒之间的联结骨架被烧掉。颗粒在流化床中的急剧碰撞运动的作用下引起的破碎。煤粒进入高温流化床后,受到炽热的床料加热,首先是水分的蒸发,然后当煤粒温度达到热解温度时,煤粒发生脱挥发份反应,由于热解的作用,煤粒的物理化学性质发生急剧的变化。对含有高挥发份的褐煤,热解期间将伴随一个短时发生的拟塑性阶段,即煤粒在热解期间,经历了固体转化为热塑性体,又由热塑性体转化为固体的过程。对于大颗粒煤粒由于温度的不均匀性,颗粒表面部分最早经历这一转化过程,即在颗粒内部转化为热塑性体时,煤粒外表面可能已经固化,因此热解的进行以及热解产物的滞留作用,即所产生的挥发份在煤粒内的聚集,导致煤粒内部存在明显的压力梯度。当其压力超过一定值后,已经固化的煤粒表面层就会崩裂,破碎。这也是褐煤特性决定的。
因此,我公司75吨炉循环流化床锅炉在改换煤种后,在降低炉底渣含碳量方面取得明显经济效益,同时也建议推广所有使用循环流化床锅炉的用户在燃煤方面选用褐煤。
参考文献:
[1]万里.为循环流化床锅炉运行“把关”[J].价值工程,2011(12).