浅谈煤气发电运行中常见问题及处理措施

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  摘要:随着国家的经济发展,为了充分利用能源,发挥能源利用的最大效益,减少对环境的污染,近年来越来越多高炉煤气发电项目在建设,针对发电运行中几个常见的问题,该如何采取措施,谈几点看法。
  关键词:除盐水;除氧器;引送风机;锅炉设备防冻;偏烧
  中图分类号:TH183.2文献标识码:A
  
  
  前言
  天津天钢联合特钢为缓解用电紧张、生产受电制约的局面,采用了高炉生产富余煤气回收再利用,利用富余高炉煤气发电,既解决了长期污染环境的问题,又使原来白白烧掉的废气,变成了"真金白银"的电力。一方面是可观的经济效益,另一方面,高炉煤气发电大大减少一氧化碳的排放量,改善大气环境。高炉煤气发电技术在钢铁行业中的应用是从上世纪七十年代末开始的,经过几十年的生产实践和工艺的不断完善,高炉煤气发电技术更加成熟。发展到今天,该项目几乎已经成为新建高炉的配套工程。钢铁工业是耗电大户,但自给率只有六分之一,电价对生产成本影响最大。而企业建自备厂成本是较低的,一般仅为市场价的60%。利用高炉煤气发电,由于燃料成本低,系统简单,减少了运输等条件,其基建费用,运行成本还会下降,有利于提高企业综合经济效益,因此,受到国家和行业主管部门的大力支持。 实践证明,利用高炉煤氣发电项目,不仅可以缓解企业用电的紧张局面,而且可以减少CO对环境的污染,取得节能、增电、改善环境的效果,为企业创造可观的经济效益和综合社会效益。
  一、 除盐水中断事故预案及采取的措施
  由于除盐水管路故障或者除盐水站检修等原因,造成本除盐水中断,除氧器停止补水(此时进入除氧器的只有汽轮机的冷凝水回水),水位下降,锅炉上水得不到保障,直接危及发电厂的安全正常生产。应采取以下措施保证锅炉的正常上水。
  1、正常运行时使除氧器保持较高水位,一般控制在1500mm—1800mm,如果水位较低,当除盐水站提前通知停水时,可在停水前加大补水,提高水位,但要注意水位不要过高,防止溢流。
  2、如果只有一座除氧器运行时,可将未运行的除氧器上水至高水位,做备用水箱。
  3、除盐水中断后,严密监视除氧器水位,观察水位及水位下降速度。
  4、联系调度,适当减少外供蒸汽量,必要时全停,减少水量损失。
  5、适当关小连续排污门,不开定期排污。
  6、检查疏水箱,疏水泵,做好启动疏水泵向除氧器供水的准备。除氧器水位低时,除盐水又没有恢复,开启疏水泵向除氧器供水,
  7、由于除盐水中断,除氧器进水量减少,可减少除氧蒸汽量,避免除氧器震动。
  8、及时和除盐水站联系,尽快恢复供水,确保生产。
  二、 除氧器震动,异声原因及处理措施
  本厂用的是YGXC高效旋膜热力除氧器,其工作原理:液面上的蒸汽分压越高,空气分压越低,液体的温度越接近饱和温度,则液体中溶解的空气量越少,所以在除氧器中,尽量将水加热到饱和温度,并尽量增加液体的表面积,以加快汽化的速度,是液面上蒸汽分压升高,空气分压降低,这样水中的氧气就会析出,从除氧器顶部排除,就可以达到除氧的效果了。但实际运行中除氧器会震动,有时候会发出类似于安全阀起跳或者开对空放散时发出的声音。
  除氧器震动异声原因及处理:
  
  原 因 处 理
  1 除氧器过负荷,补水量过大,并列运行时负荷分配不均,单个除氧器负荷大于额定负荷,热效率过低,即使压力正常也不能加热到饱和温度,造成温度过低,产生震动 减小补水量,适当调整进气量,调整并列运行的除氧器压力,保证负荷均匀。
  2 除氧器满水,引起汽水沸腾;除氧器内的压力过高,水封击穿,溢流管发生水冲击。 停止补水,严重满水时可开事故放水,降低水位;给水封补水,防止溢流管水冲击
  3 进汽管震动 适当减小进气量,在启停除氧器时,做好疏水
  4 再沸腾开度大 关小再沸腾阀,调整进水量,消除震动
  5 除氧器喷嘴脱落喷雾层内压力波动,换热不均 调整进水量,不能维持是切换到备用除氧器
  6 流量突变,水温差太大 严密监视,维持水均衡,调节进气量,跟上水量变化。
  7由于压力过高,除氧器发出类似于安全阀起跳或者开对空放散是发出的声音。
   降低除氧器压力,保持进水和进汽的平衡,特别注意汽机负荷突变,会引起冷凝水回水量突变,此时要调节进气量,保持压力正常。
  
  这里要特别指出,进入除氧器的蒸汽量大,会使除氧器压力过高,大量蒸汽就会从除氧器顶部排空门排出(排空门主要排出从水中析出的氧气),发出类似于安全阀起跳或者开对空放散时发出的声音,可关小主路进气调节阀或者关小旁路手动阀,降低除氧器压力,维持正常运行。
  三、引送风机跳闸的事故处理及措施
  本厂每台锅炉都配有两组引送风机,双引双送,在运行过程中出现过送风机跳闸的事故。常见的引送风机事故主要有两种,一是风机的配套电机跳闸;另一种是联轴器断开。
  1 风机的配套电机跳闸现象:
  a 微机画面上风机由绿色变成红色,电流变成0A
  b 炉膛负压突然变大,达到负100pa
  C 含氧量突降,汽包压力、蒸汽流量下降,汽包水位出现虚假水位。
  d 从火焰检器观察,炉膛变暗,火焰呈红褐色;
  e 炉膛温度下降,锅炉压力,负荷下降
  2联轴器断开(主要是连接靠背轮的尼龙棒断裂)
  a 微机画面上风机仍然为正常运行的绿色,电流变成4A左右
  b 炉膛负压突然变大,达到负100pa
  c 含氧量突降,汽包压力,蒸汽流量下降,汽包水位出现虚假水位。
  d 从火焰检器观察,炉膛变暗,火焰呈红褐色
  e 炉膛温度下降,锅炉压力,负荷下降
  从上面可以看出,两种事故现象唯一的不同就在于电流不一样,但事故处理都是一样的,具体如下:
  a 判读事故原因(配套电机跳闸,联轴器断开)
  b 发现风机起跳,立即关闭跳闸风机挡板,同时开大另一组风机挡板,增加风量
  c 减小燃料量,减小锅炉负荷,同时提高并列运行的其他锅炉负荷
  d 特别要注意汽包水位变化,严密监视,及时作出判断
  e注意观察火焰监测器,监视炉内燃烧情况及火焰状况
  f 通知电工、钳工对跳闸风机进行检查维修,故障排除后准备重新启动
  这里要特别指出,风机重新启动时,要注意两点:
  a 重启时挡板要关闭,防止带负荷启动,导致电机过载,注意观察启动电流
  b由于烟道有负压,在抽力作用下会使风机反转,重启时要设法停止反转,使风机保持静止状态
  四、锅炉设备防寒防冻注意的问题与措施
  冬季来临,由于气温骤降,锅炉的汽包压力、给水流量、送风温度等由于温度过低可能显示失灵,锅炉设备有流水的地方易结冰,给设备正常的运行造成了影响。 我们厂锅炉设备有一部分布置在室外,当最低环境温度达到5℃以下要考虑并布置系统的防寒防冻工作。
  1、给水泵防冻
  a、运行的给水泵要开大冷却水,保持畅通。
  b、备用给水泵关小冷却水供水门保持小量的冷却水通过设备。
  c、加强点检,点检时注意观察冷却水,水泵油位,各个压力表,包括备用泵,发现问题及时上报。
  d、在防冻期间,如果冷却水中断,要倒换给水泵的冷却水,给水泵的冷却水有三路,消防水,循环水,除盐水,一般冷却水用的是消防水,如果消防水中断,要立刻倒换成除盐水或循环水。
  e、关闭水泵房门窗,防止大量冷空气进入。
  2、引送风机的防冻
  a、运行的引送风机要加强点检,点检时注意冷却水,风机油位,各个温度表。可开启冷却水管路上的放水阀,确认是否有冷却水流过。
  b、送风机可投入热风再循环,提高送风温度,防止送风机吸入口结霜。
  c、停运的风机要定时打开冷却水的放水阀,确认是否有水流过,可以开小放水阀,确保冷却水流通。
  3、锅炉本体及仪表管道防冻
  a、在防冻期投入仪表管道的电伴热
  b、锅炉运行期间,主、过热汽压力;减温水压力、流量;给水流量等测点加强监视,发现参数异常及时通知车间和仪表工。
  c、锅炉运行期间,点检时注意锅炉管道和阀门,尤其是已经存在的露点。
  d、停炉时检查锅炉的人孔门、检查孔及有关风门、挡板关闭是否严密,防止冷风侵入。
  e、在防冻期锅炉停炉后如准备停炉时间超过3天要采用热炉放水余热烘干保养。
  f、停炉后要打開给水管道疏水,定排阀门,后墙定排母管疏水门,省煤器放水门,炉前减温水分配集箱放水门,过热器及蒸汽气管道疏水门等,放掉锅炉内所有存水。
  4、其他设备的防冻
  a、煤气水封,点检时注意煤气水封的出水量,保证要有水溢出。
  b、疏水箱及疏水泵,点检时注意疏水箱内是否结冰,疏水泵在停运时打开放水门,放掉泵内存水。
  五、锅炉偏烧的问题
  锅炉出现偏烧,有时候最大温差能达到100℃以上 ,长期偏烧,对水冷壁以及水循环不利,采用四角燃烧方式的锅炉,运行中容易发生气流偏斜而导致火焰贴墙,从而形成偏烧。为了解决偏烧问题,先看看影响四角切圆燃烧的因素。
  1、邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因
  射流自燃烧器喷口射出后,由于受到上游邻角气流的直接撞击,撞击点愈接近喷口,射流偏斜就愈大;撞击动量愈大,气流偏斜就愈严重。
  2 、射流两侧“补气”条件的影响
  射流自喷口射出后仍然保持着高速流动,射流两侧的烟气被卷吸着一道前进,射流两侧的压力就随着降低,这时,炉膛其它地方的烟气就纷纷赶来补充,这种现象称为“补气”。如果射流两侧的补气条件不同,就会在射流两侧形成压差。向火面的一侧受到邻角气流的撞击,补气充裕,压力较高;而背火面的一侧补气条件差,压力较低。这样,射流两侧就形成了压力差,在压力差的作用下,射流被甚至迫使气流贴墙,引起偏烧。
  
   3、燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大
  燃烧器的高宽比值愈大,射流形状愈宽而薄,其“刚性”就愈差,因而,射流愈容易弯曲变形。
  在大容量锅炉上,由于燃料量显著增大,燃烧器的喷口通流面积也相应增大,所以喷口数量必然增多。为了避免气流变形和减小燃烧器区域水冷壁的热负荷,将燃烧器沿高度方向拉长,并把喷口沿高度分成2~3组,每组的高宽比不超过6,相邻两组喷口间留有空档,空档相当于一个压力平衡孔,用来平衡射流两侧的压力,防止射流向压力低的一侧弯曲变形。
  当燃烧器多层布置时对旋涡直径的影响较大
  上层气流不断的被卷吸到下层气流中,加上气流受热膨胀的影响,使气流容积流量增大,旋涡直径相应增大,一般可使实际切圆直径膨胀到假想切圆直径的7~8倍
  4、切圆直径的影响
  炉内四股气流的相互作用,不仅影响到气流偏斜程度,也影响到假想切圆直径。而切圆直径又影响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳定性。此外,还影响着汽温调节和炉膛容积中火焰的充满程度。
  当切圆直径较大时,上游邻角火焰向下游煤气气流的根部靠近,煤气的着火条件较好。这时炉内气流旋转强烈,气流扰动大,使后期燃烧阶段可燃物与空气流的混合加强,有利于完全燃烧。切圆直径过大,也会带来下述的问题:
  (1) 火焰容易贴墙,引起偏烧;
  (2) 着火过于靠近喷口,容易烧坏喷口;
  (3) 火焰旋转强烈时,产生的旋转动量矩大,同时因为高温火焰的粘度很大,到达炉膛出处,残余旋转较大,这将使炉膛出口烟温分布不均匀程度加大,因而既容易引起较大的热偏差,可能引起过热器超温。
  在大容量锅炉上为了减轻气流的残余旋转和气流偏斜,适当增加炉膛高度或采用燃烧器顶部消旋二次风,对减弱气流的残余旋转,减轻炉膛出口的热偏差有一定的作用,但还不可能完全消除。
  当然,切圆直径也不能过小,否则容易出现对角气流对撞,火焰推迟,四角火焰的“自点燃”作用减弱,燃烧不稳定,燃烧不完全,炉膛出口烟温升高一系列不良现象,影响锅炉安全运行。或者给锅炉运行调节带来许多困难。
  5、气流刚性的大小
  气流刚性越大,越不容易偏斜,刚性越小,越容易偏斜。
   现在可以从以下几个方面入手来调整偏烧问题。
  a、在运行中要注意看火,一是通过现场看火门看火,观察各个燃烧器的燃烧着火,火焰颜色,燃烧器是否烧坏,火焰射流大小以及偏斜情况;二是通过火焰监测器看火,这样可以看到整个炉膛的燃烧情况,各个角火焰的明亮程度,火焰在炉膛的充满程度。
  b、煤气及配风的调整,由于从燃烧器射出的气流是高炉煤气,助燃空气的混合气体,所以在调整的时候不能只调煤气,还要相应的调整配风,在调煤气时,还要考虑到高煤对气流偏斜的影响,使各个燃烧器的热负荷大致相等,各个燃烧器的射流刚性大致相等,使炉内气流速度场和温度场分布均匀。
  c、由于管道阀门故障引起各个燃烧器流量不同。由于高煤调节阀,助燃空气调节阀经常出现故障,导致指定阀位和实际开度不相符;高煤手动阀开关不到位或者卡住,在这样的情况下,即使煤气和助燃空气阀门开度一样,实际燃烧器喷出的煤气和助燃空气量是不同的,这就导致各个燃烧器射流强度不一样,强度大的射流就会撞击邻角火焰,使邻角火焰贴墙,这样就造成了火焰偏斜引起偏烧。
  综上所述,由于影响偏烧的因素很多,并且随着锅炉负荷的变化各个因素作用的大小又有不同,所以调节偏烧需要结合运行工况。以上几点希望与大家共勉,希望在以后运行工作中充分利用能源,发挥能源利用的最大效益,减少对环境的污染,把现代化、高水平的发电项目管理好、运行好,实现双赢。
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