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【摘要】 通过分析和研究C锅炉产汽量低的原因,总结了C锅炉产汽量低对燃烧的经济性及C锅炉本体部分所产生的影响,针对存在的问题提出了相应解决方案,使锅炉产汽量低的问题得到解决。
【关键字】锅炉;产汽量低;影响;处理措施
1 锅炉产汽量低的原因分析
C锅炉装置近年来产汽量低的问题较为明显,最高稳定产汽量仅为158t/h,远远低于额定产汽量。通过对锅炉运行的实际情况进行分析,可以得出C锅炉产汽量低的原因可能有一些几个方面:
1.1 锅炉受热面结焦、积灰严重
2019年锅炉大检修时对锅炉内外部进行全面检查,发现喷燃器周围、屏式过热器积焦较为严重,高温过热器、低温过热器、省煤器、SCR反应器、尾部烟道积灰较严重,将有35%左右的管排、烟道堵塞。燃烧器上部结焦,将严重影响煤粉气流的正常喷射,火焰中心贴墙,如果灰熔点较低时,会使积灰结焦迅速增长,出现积灰积焦的恶性循环;过热器积焦积灰,将会严重影响传热效率,使热量浪费,管壁温度升高,使管子受损甚至爆管;尾部烟道积灰,将会造成引风机电耗增大,布袋除尘器清灰困难,炉膛负压难以调节等危害,且容易堵塞烟气通道,可能造成引风量不足,锅炉增大负荷困难。所有,锅炉受热面积焦、积灰对锅炉产汽量低的影响不可忽视。
1.2. 锅炉燃烧工况不良
目前磨煤机出口煤粉细度达不到要求(200目75%通过率),导致机械不完全燃烧热损失增大,飞灰残炭4.52%、炉渣残炭含量3.89%,煤粉燃烧不充分;一次风、二次风、低氮燃烧风量控制存在偏差,造成煤粉燃烧不完全,影响了锅炉最佳燃烧状态,降低了燃烧效率;锅炉自2014年喷燃器改造冷热态调试后运行至今,仅对一次风速进行了测量调平,调试存在局限性,不能保证锅炉在最优工况下运行。2019年锅炉大检修时发现锅炉大、小风门多数已变形坍塌。
1.3. 布袋除尘器压差高
2014年对C锅炉进.行脱硫脱硝技改之后,特别是对布袋除塵器的改造,能够在很大地程度上提升了锅炉除尘的效率,然而,在实际运行中,特别是布袋运行周期后期,多次因布袋除尘器压差过高,导致锅炉多次减负荷,甚至撤煤投燃气专烧。仅在2018年,因布袋除尘器压差多次高达2500Pa,造成C锅炉减负荷6次,撤煤投燃气专烧1次,为了节约天然气消耗量,布袋除尘器压差高成了影响锅炉产汽量低的主要因素。
1.4. 环保指标制约
近年来,由于受到环保指标烟气NOX、SOX含量的制约,烟气SOX含量常常制约C锅炉产汽量,而C锅炉的脱硫装置采用多循环稳定双碱法烟气脱硫工艺技术,以氢氧化钠作为主脱硫剂循环利用,氢氧化钙再生氢氧化钠,脱硫后的副产物脱硫渣脱水后外送公司工业渣场填埋。由于设备老化,这种技术在实际运用中,存在较大困难,致使脱硫效率低、脱硫塔检修周期短,每次SOX含量超高,都须锅炉减煤或撤煤,为了控制蒸汽成本,又不能过多的增大天然气量,因此这也是制约锅炉产汽量的主要因素。
2 处理措施
针对上述原因分析,特制定如下处理措施:
2.1.1 控制炉膛负压
优化工艺指标,将炉膛负压控制在-50~-70Pa之间,确保锅炉燃烧所产生的灰能及时完全排出。
2.1.2 清灰
在2019年锅炉大检修停车时,锅炉灭火后,保持炉膛负压在在-50~-70Pa,送、引风机继续运行至少15~20分钟,对炉膛、受热面、烟道积灰进行吹扫;大检修时C锅炉全炉膛进行搭架子,一是对水冷壁用高压水射流清洗,彻底清洗了管壁上的积灰及结晶粘着物,二是对屏式过热器、高温过热器、低温过热器、省煤器、尾部烟道进行了人工清灰,逐排进行疏通,确保烟气通道畅通;三是对上层SCR反应器催化剂进行了更换,和用空气对下层催化剂进行了孔对孔吹扫,确保烟气通道畅通;四是将空气预热器蓄热元件拆除至空地,用高温蒸汽进行了孔对孔吹扫,将蓄热元件内积存的灰尘和硫酸氢铵等结晶体彻底清理干净;五是对电除尘阴极丝、阳极板利用压缩空气进行吹扫,确保阴极丝、阳极板上陈灰彻底清理干净。
2.1.3 解决结焦问题
锅炉四角喷燃器,四角大、小风门已累计运行高达43200小时,多数已由于结焦烧损变形,在2019年大检修时更换了四角喷燃器,修复了锅炉四角大、小风门,通过做锅炉冷态通风试验调平了一、二风。保证炉内受热面受热均匀,防止贴壁燃烧和出现热偏差等现象。
2.2.1 确定风粉比
摸索、试验制粉系统一次风、煤粉风粉比例,既能降低设备、管线磨损,又能保证煤粉燃烧所需风量建立煤粉细度分析标准规范,每日分析煤粉细度,根据检测数据,控制风粉比,调整磨煤机出口折向挡板,监控磨煤机运行工况和出力水平,及时调整盘、磨辊间隙,用煤粉细度指导燃烧工况的优化,通过三个月试验摸索得出:给煤量/一次风挡板开度=1/0.7~0.9,即给煤量每增加1%的给煤量,将一次风挡板开度开大0.7%~0.9%,这样锅炉燃烧最佳,锅炉产汽量相对较高。
2.2.2 确定四角一、二次风门开度
在2019年大检修结束时,做了锅炉冷态通风试验,通过飘带示踪试验和炉膛烟花试验调平了一、二次风,确定了具体开度,确保锅炉配风更合理,燃烧更充分。 一通过调节一次风可调缩口,确定了一次风流量:
2.2.3 低氮燃烧系统对锅炉燃烧的影响
Rofa挡板开度、Sofa挡板开度越小对锅炉燃烧越有利,为了控制NOX,综合考虑下Rofa风挡板开度控制在20%~35%,Sofa风挡板开度控制30%~35%为最佳。
3.2.4 适当提高炉膛氧含量
烟气氧含量是锅炉燃烧重要指标,氧含量过低,锅炉缺氧燃烧,增加化学未完全燃烧损失和物理未完全燃烧损失。为减少煤粉不完全燃烧损失,在确保氮氧化物达标排放的前提下,将烟气氧含量从3%~4%提高至4%~5%,确保煤粉充分燃烧。
2.3.1 严格控制锅炉烟气氨逃逸量,防止“糊袋”
通过优化氨水喷枪喷嘴、及时调整喷枪压缩空气的手段以及燃烧调整,在保证氮氧化为达标排放的情况下,降低氨逃逸至5ppm以下,可有效降低飞灰粘度,提升静电除尘器的效率,降低“糊袋”的可能性。
2.3.2 保证反吹风机脉动压力
对反吹风机进风口进行调整,移位至引风机出口管段,形成引风机与反吹风机串联的运行模式;同时,调整反吹风机出口风管上脉动阀的间隙,提高脉动压力至750Pa以上,保证了布袋的清灰能力。
2.3.3 防止布袋压差增高后的恶性循环
当布袋压差有了明显的升高后,采取合理的反吹方式,避免恶性循环。具体做法为:锅炉降负荷运行,对送风和引风进行调整,保证吹灰能有效发挥作用。
2.3.4 更换布袋除尘器布袋
2019年锅炉大检修时,更换C锅炉布袋除尘器3000条布袋,并修复了受损的布袋笼骨,检修后对布袋除尘器做了荧光粉试验,确保了布袋除尘器无积灰无漏风。
2.4. 提高脱硫效率
⑴加强脱硫运行与锅炉运行的联系,根據脱硫运行的情况反馈,燃料运行在一定范围内尽可能将低硫煤与高硫煤混合使用,保持入炉煤含硫量不要与设计值偏离太大,尽量选用低硫,低灰份煤种。
⑵当烟气含硫量增加时,可适当提高浆液的pH值以增加吸收塔反应的强度,但沉淀池浆液的pH值不能过高,过高会降低钙的利用率,沉淀池的pH值应控制在10.0~11.9之间。
⑶增加氧化空气量,氧含量增加时,CaSO4·2H2O的生成速度加快,有利于SO2的吸收。
⑷控制烟气流速,保证将吸收塔内烟气流速控制在工艺指标范围内。
3 结论
根据对C锅炉日常运行情况的观察和总结,得出影响C锅炉产汽量的四个主要因素,制定了相关的控制措施和检修措施,检修措施在2019年锅炉大检修期间已实施,在C锅炉启动后,锅炉产汽量能稳定在175t/h左右,达到了锅炉的经济负荷,锅炉效率有了明显提高但目前仍存在锅炉天然气消耗量过大的问题,这将是我们下一阶段研究的重点课题。
参考文献
[1] 中国石油兰州石化分公司《C锅炉装置操作规程》Q/SY LS(CG)02-02-2017.
[2] 荣銮恩,袁振幅,刘志敏,等. 电站锅炉原理[M]. 中国电力出版社,1997.
[3] 高广安,刘曼青. 锅炉制造工艺与检验,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1987.
[4] 徐旭常,毛健雄,曾瑞良,陈昌和. 燃烧理论与燃烧设备,北京:机械工业出版社,1990.
【关键字】锅炉;产汽量低;影响;处理措施
1 锅炉产汽量低的原因分析
C锅炉装置近年来产汽量低的问题较为明显,最高稳定产汽量仅为158t/h,远远低于额定产汽量。通过对锅炉运行的实际情况进行分析,可以得出C锅炉产汽量低的原因可能有一些几个方面:
1.1 锅炉受热面结焦、积灰严重
2019年锅炉大检修时对锅炉内外部进行全面检查,发现喷燃器周围、屏式过热器积焦较为严重,高温过热器、低温过热器、省煤器、SCR反应器、尾部烟道积灰较严重,将有35%左右的管排、烟道堵塞。燃烧器上部结焦,将严重影响煤粉气流的正常喷射,火焰中心贴墙,如果灰熔点较低时,会使积灰结焦迅速增长,出现积灰积焦的恶性循环;过热器积焦积灰,将会严重影响传热效率,使热量浪费,管壁温度升高,使管子受损甚至爆管;尾部烟道积灰,将会造成引风机电耗增大,布袋除尘器清灰困难,炉膛负压难以调节等危害,且容易堵塞烟气通道,可能造成引风量不足,锅炉增大负荷困难。所有,锅炉受热面积焦、积灰对锅炉产汽量低的影响不可忽视。
1.2. 锅炉燃烧工况不良
目前磨煤机出口煤粉细度达不到要求(200目75%通过率),导致机械不完全燃烧热损失增大,飞灰残炭4.52%、炉渣残炭含量3.89%,煤粉燃烧不充分;一次风、二次风、低氮燃烧风量控制存在偏差,造成煤粉燃烧不完全,影响了锅炉最佳燃烧状态,降低了燃烧效率;锅炉自2014年喷燃器改造冷热态调试后运行至今,仅对一次风速进行了测量调平,调试存在局限性,不能保证锅炉在最优工况下运行。2019年锅炉大检修时发现锅炉大、小风门多数已变形坍塌。
1.3. 布袋除尘器压差高
2014年对C锅炉进.行脱硫脱硝技改之后,特别是对布袋除塵器的改造,能够在很大地程度上提升了锅炉除尘的效率,然而,在实际运行中,特别是布袋运行周期后期,多次因布袋除尘器压差过高,导致锅炉多次减负荷,甚至撤煤投燃气专烧。仅在2018年,因布袋除尘器压差多次高达2500Pa,造成C锅炉减负荷6次,撤煤投燃气专烧1次,为了节约天然气消耗量,布袋除尘器压差高成了影响锅炉产汽量低的主要因素。
1.4. 环保指标制约
近年来,由于受到环保指标烟气NOX、SOX含量的制约,烟气SOX含量常常制约C锅炉产汽量,而C锅炉的脱硫装置采用多循环稳定双碱法烟气脱硫工艺技术,以氢氧化钠作为主脱硫剂循环利用,氢氧化钙再生氢氧化钠,脱硫后的副产物脱硫渣脱水后外送公司工业渣场填埋。由于设备老化,这种技术在实际运用中,存在较大困难,致使脱硫效率低、脱硫塔检修周期短,每次SOX含量超高,都须锅炉减煤或撤煤,为了控制蒸汽成本,又不能过多的增大天然气量,因此这也是制约锅炉产汽量的主要因素。
2 处理措施
针对上述原因分析,特制定如下处理措施:
2.1.1 控制炉膛负压
优化工艺指标,将炉膛负压控制在-50~-70Pa之间,确保锅炉燃烧所产生的灰能及时完全排出。
2.1.2 清灰
在2019年锅炉大检修停车时,锅炉灭火后,保持炉膛负压在在-50~-70Pa,送、引风机继续运行至少15~20分钟,对炉膛、受热面、烟道积灰进行吹扫;大检修时C锅炉全炉膛进行搭架子,一是对水冷壁用高压水射流清洗,彻底清洗了管壁上的积灰及结晶粘着物,二是对屏式过热器、高温过热器、低温过热器、省煤器、尾部烟道进行了人工清灰,逐排进行疏通,确保烟气通道畅通;三是对上层SCR反应器催化剂进行了更换,和用空气对下层催化剂进行了孔对孔吹扫,确保烟气通道畅通;四是将空气预热器蓄热元件拆除至空地,用高温蒸汽进行了孔对孔吹扫,将蓄热元件内积存的灰尘和硫酸氢铵等结晶体彻底清理干净;五是对电除尘阴极丝、阳极板利用压缩空气进行吹扫,确保阴极丝、阳极板上陈灰彻底清理干净。
2.1.3 解决结焦问题
锅炉四角喷燃器,四角大、小风门已累计运行高达43200小时,多数已由于结焦烧损变形,在2019年大检修时更换了四角喷燃器,修复了锅炉四角大、小风门,通过做锅炉冷态通风试验调平了一、二风。保证炉内受热面受热均匀,防止贴壁燃烧和出现热偏差等现象。
2.2.1 确定风粉比
摸索、试验制粉系统一次风、煤粉风粉比例,既能降低设备、管线磨损,又能保证煤粉燃烧所需风量建立煤粉细度分析标准规范,每日分析煤粉细度,根据检测数据,控制风粉比,调整磨煤机出口折向挡板,监控磨煤机运行工况和出力水平,及时调整盘、磨辊间隙,用煤粉细度指导燃烧工况的优化,通过三个月试验摸索得出:给煤量/一次风挡板开度=1/0.7~0.9,即给煤量每增加1%的给煤量,将一次风挡板开度开大0.7%~0.9%,这样锅炉燃烧最佳,锅炉产汽量相对较高。
2.2.2 确定四角一、二次风门开度
在2019年大检修结束时,做了锅炉冷态通风试验,通过飘带示踪试验和炉膛烟花试验调平了一、二次风,确定了具体开度,确保锅炉配风更合理,燃烧更充分。 一通过调节一次风可调缩口,确定了一次风流量:
2.2.3 低氮燃烧系统对锅炉燃烧的影响
Rofa挡板开度、Sofa挡板开度越小对锅炉燃烧越有利,为了控制NOX,综合考虑下Rofa风挡板开度控制在20%~35%,Sofa风挡板开度控制30%~35%为最佳。
3.2.4 适当提高炉膛氧含量
烟气氧含量是锅炉燃烧重要指标,氧含量过低,锅炉缺氧燃烧,增加化学未完全燃烧损失和物理未完全燃烧损失。为减少煤粉不完全燃烧损失,在确保氮氧化物达标排放的前提下,将烟气氧含量从3%~4%提高至4%~5%,确保煤粉充分燃烧。
2.3.1 严格控制锅炉烟气氨逃逸量,防止“糊袋”
通过优化氨水喷枪喷嘴、及时调整喷枪压缩空气的手段以及燃烧调整,在保证氮氧化为达标排放的情况下,降低氨逃逸至5ppm以下,可有效降低飞灰粘度,提升静电除尘器的效率,降低“糊袋”的可能性。
2.3.2 保证反吹风机脉动压力
对反吹风机进风口进行调整,移位至引风机出口管段,形成引风机与反吹风机串联的运行模式;同时,调整反吹风机出口风管上脉动阀的间隙,提高脉动压力至750Pa以上,保证了布袋的清灰能力。
2.3.3 防止布袋压差增高后的恶性循环
当布袋压差有了明显的升高后,采取合理的反吹方式,避免恶性循环。具体做法为:锅炉降负荷运行,对送风和引风进行调整,保证吹灰能有效发挥作用。
2.3.4 更换布袋除尘器布袋
2019年锅炉大检修时,更换C锅炉布袋除尘器3000条布袋,并修复了受损的布袋笼骨,检修后对布袋除尘器做了荧光粉试验,确保了布袋除尘器无积灰无漏风。
2.4. 提高脱硫效率
⑴加强脱硫运行与锅炉运行的联系,根據脱硫运行的情况反馈,燃料运行在一定范围内尽可能将低硫煤与高硫煤混合使用,保持入炉煤含硫量不要与设计值偏离太大,尽量选用低硫,低灰份煤种。
⑵当烟气含硫量增加时,可适当提高浆液的pH值以增加吸收塔反应的强度,但沉淀池浆液的pH值不能过高,过高会降低钙的利用率,沉淀池的pH值应控制在10.0~11.9之间。
⑶增加氧化空气量,氧含量增加时,CaSO4·2H2O的生成速度加快,有利于SO2的吸收。
⑷控制烟气流速,保证将吸收塔内烟气流速控制在工艺指标范围内。
3 结论
根据对C锅炉日常运行情况的观察和总结,得出影响C锅炉产汽量的四个主要因素,制定了相关的控制措施和检修措施,检修措施在2019年锅炉大检修期间已实施,在C锅炉启动后,锅炉产汽量能稳定在175t/h左右,达到了锅炉的经济负荷,锅炉效率有了明显提高但目前仍存在锅炉天然气消耗量过大的问题,这将是我们下一阶段研究的重点课题。
参考文献
[1] 中国石油兰州石化分公司《C锅炉装置操作规程》Q/SY LS(CG)02-02-2017.
[2] 荣銮恩,袁振幅,刘志敏,等. 电站锅炉原理[M]. 中国电力出版社,1997.
[3] 高广安,刘曼青. 锅炉制造工艺与检验,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1987.
[4] 徐旭常,毛健雄,曾瑞良,陈昌和. 燃烧理论与燃烧设备,北京:机械工业出版社,1990.