循环流化床锅炉运行调节分析

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  摘 要:随着科学技术的不断发展,循环流化床锅炉也在不断的更新,本文分析循环流化床锅炉运行存在的问题,阐述循环流化床锅炉运行调节策略,以期充分发挥循环流化床锅炉的应用优势,全面提高循环流化床锅炉的运行效率,实现良好的经济效益。
  关键词:循环流化床锅炉;运行;问题;调节措施
  引言
  近年来,中国各领域电力需求大幅度上涨,为了更好地满足社会需求,很多煤矸石热电厂引入循环流化床锅炉,这种锅炉机组具有良好的节能环保效益,而且燃烧效率较高。而实际运行过程中循环流化床锅炉也存在一些问题,为了提高循环流化床锅炉运行安全和经济效益,应结合相关运行要求,优化各环节的运行,提高燃料利用率,采取科学、有效的措施,使循环流化床锅炉高效、稳定运行。
  1循环流化床锅炉运行存在的问题
  1.1回料阀堵塞
  回料阀是循环流化床锅炉中的重要组成部分,如果回料阀出现故障,往往会造成循环流化床锅炉中循环物料不足,其内部气压、气温不断下降,严重影响循环流化床锅炉的运行安全。循环流化床锅炉回料阀堵塞主要有以下几个原因:风压偏小;回料系统发生运行故障;风帽开孔率达不到标准要求,无法达到循环流化床锅炉中物料流化反应所需的返料风量;循环灰落入回料阀下部风室,造成风室流通面积越来越小,导致通风不顺畅。由于这些原因,直接影响循环流化床锅炉物料流化效果,造成回料阀堵塞。
  1.2爆管
  爆管是循环流化床锅炉运行中一种非常严重的故障,锅炉过热器发生爆管主要是由于以下原因:a)过热器区域积累大量飞灰,这些飞灰反复摩擦管壁,造成爆管;b)过热器管径设计不合理,导致过热器管壁温度急剧上升;c)循环流化床锅炉长时间不间断运行,在高温环境中散热困难,使管壁使用寿命越来越短;d)过热器周围有易燃物品或燃料,在温度、压力适宜的环境下,容易发生二次燃烧,引发爆管;e)过热管内部大量结垢、锅炉蒸汽无法及时散发出来,造成过热器管壁温度越来越高,容易发生爆管。为了保障循环流化床锅炉的运行安全,相关工作人员应全面熟悉引起爆管的各种原因,一旦发生爆管,能够准确分析原因,有针对性地采取有效措施,及时进行处理解决。
  1.3结焦
  循环流化床锅炉长时间运行过程中很容易发生结焦,其主要是由于以下原因:
  a)循环流化床锅炉中大量堵灰,炉膛返料器发生大面积结焦;
  b)通风不良,炉膛温度不均匀,造成结焦;
  c)输煤量过大,循环流化床锅炉长时间超过规定标准温度运行,从而产生结焦;
  d)循环流化床锅炉运行过程中,工作人员操作控制不当,造成锅炉局部区域温度过高,造成结焦。
  1.4水冷壁管损坏
  循环流化床锅炉运行过程中,由于水质较差,造成水冷壁管道发生结垢,甚至容易引起爆管。有些循环流化床锅炉的水冷壁存在设计缺陷,长时间运行过程中,使水冷壁管发生损坏,并且循环流化床锅炉运行中水冷壁管受到大量飞灰反复磨损,使管壁厚度不断减小,造成水冷壁管损坏。
  1.5受热面严重磨损
  循环流化床锅炉运行过程中其受热面经常出现磨损,由于受热面金属表面往往铺垫着一层非常脆的氧化膜,当受到敲击或振动影响时,往往会产生新氧化膜,长时间反复如此,使受热面产生磨损。同时,循环流化床锅炉受热面金属表层反复受到燃料的冲击或冲刷,金属部位有时会出现划伤,长期如此往往造成受热面严重磨损。
  2循环流化床锅炉运行调节策略
  2.1床层温度调节和控制
  床温调节和控制对于循环流化床锅炉的安全运行至关重要,在循环流化床锅炉中,热电偶设置在炉膛和密相区位置用于监测床层温度,为了提高锅炉传热系数,减少燃料不完全燃烧损失,减少一氧化二氮、一氧化碳的排放量,床层温度调节较高,但是考虑到为了避免床内结焦、减少污染气体排放量及脱硫效益,床温调节应低一些。对于煤矸石热电厂来说,循环流化床锅炉运行中密相区温度最好控制在830℃~900℃,确保灰初始变形温度适当高于密相区温度100℃以上。同时,循环流化床锅炉运行过程中,应密切观察床层温度变化,如果温度超过1000℃以上,不仅容易造成锅炉结焦,而且会影响脱硫效果和NOx气体排放;如果温度低于600℃,会降低燃烧效率,造成循环流化床锅炉容易灭火。床内温度变化受到多种因素的影响,如一或二次风配比不合理、物料返回量过小或过大、煤质变化或给煤量不均匀、负荷变化影响中煤和风配合不当等,为了有效控制循环流化床锅炉的床层温度,应结合不同影响因素,有针对性地采取有效调节措施:
  a)物料循环量。物料循环量对于循环流化床锅炉的床温影响非常明显,由于循环灰量比较大时,能够从密相区带走部分热量,因此当床温升高时,应适当增加返料量,从而保持床温的稳定性。根据循环流化床锅炉运行要求,构建可靠、稳定的物料循环,使循环流化床锅炉保持良好的传热和传质,提高炉膛燃烧效率,合理调节炉膛温度梯度变化;
  b)一、二次风量。通常情况下,一次、二次风量减少时,床温上升;一次、二次风量增加时,床温下降。为了优化循环流化床锅炉运行调节,在压火和点火再启动过程中,合理控制一、二次风量,有效控制床温变化;
  c)煤质变化和给煤量。煤质变化、给煤不均匀、给煤量过小或过大对于床温变化都有影响。通常情况下,在料层流化良好的条件下,煤质变差或给煤量减少时,床温下降;煤质变好或给煤量增加时,床温上升。但是应特别注意一种情况:当料层流化较差或给煤量过大时,通过增加给煤量,往往会造成床温下降,这是因为大量煤堆积或缺氧燃烧,工作人员应特别注意这种情况,避免循环流化床锅炉发生低温结焦。燃烧室是循环流化床锅炉中的重要部件,和普通锅炉不同,为了有效调节循环流化床锅炉运行,在调整给煤量时,可以采用减量调节法、冲量调节法和前调节法。减量调节法是指在循环流化床锅炉床温上升过程中,减少给煤量,维持2min~5min,密切观察床温变化,若床温停止上升,再恢复正常的给煤量。冲量调节法是指当循环流化床锅炉床温下降时,将给煤量立即加大,维持2min~5min,若床温没有变化,再重复一次,使床温缓慢上升。前提调节法是指根据循环流化床锅炉的负荷变化或炉温变化,适当调节燃料量,确保循环流化床锅炉稳定、安全运行。
  2.2料层高度控制
  保持稳定的炉膛压降或床高对于保障循环流化床锅炉安全、高效运行非常关键。循环流化床锅炉运行过程中,床层过低或过高对于流化质量都有直接影响,很容易造成结焦,为了有效稳定床高,可以采取放渣的方法,若对循环流化床锅炉进行连续放底渣,这时要根据底渣份额、燃料灰分、给煤速度等确定合适的放渣速度,并且放渣速度要适应冷渣器或排渣机构的运行条件。若定期放渣,根据控制点压力或床层压降上限及循环流化床锅炉具体运行情况,开始放底渣,按照压力下限或设定压降,停止放渣。定期排渣过程中应坚持少排和勤排。
  2.3负荷调節
  通过调节风量和投煤量可以有效调节循环流化床锅炉运行负荷,负荷调节过程中要注意床温变化,结合不同的煤种和循环流化床锅炉运行要求,采用以下方法合理调节负荷:
  a)调整一次、二次风量配比,改变传热系数,对循环流化床锅炉受热面传热量进行有效控制,实现负荷调节;
  b)调整循环灰量,利用炉前灰渣斗或循环灰量收集器,通过减灰渣量、减风、减煤等方式减小负荷,反之,增加负荷;
  c)通过烟气再循环,改变锅炉内供氧量和物料状态,调整物料燃烧率,从而实现负荷调节。
  结语
  当前,煤矸石热电厂的循环流化床锅炉运行中还存在一些问题,为了提高其运行效率,实现良好的节能效益,可以采用科学、合理的方法进行调节,坚持少调、勤调,确保循环流化床锅炉的运行安全。
  参考文献
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  [2]李斌,李建锋,盛建华,等.300MW级循环流化床锅炉机组运行分析[J].中国电力,2012(2)
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  (作者单位:新疆圣雄能源股份有限公司)
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