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    浅析我省循环流化床锅炉的几个问题

    栏目:综合论述 发布时间:2018-08-22

    内容摘要:本文从我省近几年投运的循环流化床锅炉宁常见的几个问题分析入手,着重对影响该炉型的出力、热效率等问题进行剖析,并提出相应的建议。

    关键词:循环流化床锅炉  出力  热效率  无烟煤

     

     

    在世界各国越来越重视能源与环境协调发展的今天,循环流化床(CFB)锅炉作为洁净燃烧设备,倍爱人们赞赏。1992年,我省第一台10th低携带率循环流化床锅炉在福州华侨塑料厂投运。之后又有几台不同类型的CFB锅炉在我省建成投运。由于该炉型处于初期发展阶段,许多技术问题(包括运行管理)都有待于完善,因此难免有这样或那样的问题出现,如锅炉的出力、热效率、分离器、磨损、筑炉材料等。针对这些问题,我省于19932月首次召开了福建省循环流化床锅炉技术研讨会,就上述有关技术问题进行了认真的研讨,对该炉型的燃烧技术给予充分的肯定。1997年元月,我省第二次召开了研讨会,并成立于全国唯一的循环流化床锅炉技术协作网,这次会议,就我省几年来应用循环流化床锅炉的情况作了充分的讨论和分析,对CFB锅炉的燃烧技术在我省推广应用的有关技术要点达成了共识。并对今后该炉型在我省的发展作了肯定的导向。

    1992年我省一台CFB锅炉投产以来,至今已形成了各种流派,不同类型的CFB锅炉已达41886蒸吨(见表一),这批炉子的投运,喜忧掺半。为我省CFB锅炉的发展提供了宝贵的经验,人们在锅炉的选型上从动摇不定的观望到重点选择,再也不为锅炉的出力、热效率、分离装置而苦恼,而是考虑连续稳定运行的时间长短,甚至提到脱硫的效率等影响环境?;さ奈侍?。

    从近几年的运行实践表明,产生这些问题的因素很多,不同的炉型反映出的情况各不相同,但从石狮大宝热电厂35th循环流化床锅炉的选型设计、安装运行的经验分析,以前普遍存在的问题(如出力、热效率、分离器、磨损、漏风等),最主要的原因在于锅炉制造厂家对锅炉本体的设计还不能适应福建类无烟煤的特性及燃烧要求,对炉子的关键部件的要求尚缺乏成熟的技术,以及运行管理人员的素质等因素引起的。本文将对这些问题作简要分析,并提出相应的改进措施。

    1.影响锅炉的出力、热效率的因素

    1燃料特性的制约

    众所周知,福建类无烟煤有着挥发份低、固定碳和灰份的含量高、着火温度高而灰熔点低等特点。而原煤的筛分结构往往被人们所忽视。据调查,诸多用户在原煤破碎前未筛分,使本来细煤粉比例就较大的原煤破碎后细煤粉所占的份额就更大,且煤质脆、强度低,这是最关键且是最致命的一点。因为这些细煤粉进入炉膛后,立即受高温烟气流的冲刷、碰撞并迅速燃烧且被高温烟气流冲出炉膛,这时如果没有高效分离器是很难把这些细煤粉分离下来,造成返料灰减少。为保持炉膛烟气流(细颗粒)浓度,必须增大给煤量,这样势必造成炉膛温度降低,且飞灰含碳量增大。因此要保证燃烧效率就必须要有足够高的炉温和细颗粒在炉内有足够长的燃烧(停留)时间。先筛分后破碎,可减轻破碎机负担,又可使煤的筛分特性达到设计要求。比如某化纤公司一台10thCFB锅炉,燃用本省永安无烟煤,由于该公司在原煤破碎前未筛分,造成破碎后的细煤粉所占份额≥50%。再者,虽说该炉型属低携带率,但由于炉膛高度不够,使未燃烬的细煤粉(融熔状态)受阻力的影响在分离器内形成二次燃烧并结焦,出现分离效率下降、堵塞、返料灰减少(甚至无法循环)等现象。最后被迫拆除分离器,当沸腾炉使用。因此,煤的筛分结构是影响CFB锅炉出力和热效率的关键因素之一。

    1本体结构的设计问题

    从我省近几年投运的循环流化床锅炉情况分析,问题最多的还是锅炉的本体设计。究其原因在于锅炉设计制造厂家对福建无烟煤特性没有足够的了解和必要的试验,以致锅炉本体结构的设计存在不少缺陷。比如炉膛高度不够,循环倍率太高,造成细煤粉末在炉膛内燃烬就被烟气流带出锅炉尾部,使飞灰含炭量大大增加,也给环保带来诸多的问题;其次是分离装置问题,分离器效果的好坏直接影响到锅炉的燃烧效率、出力、热效率和排尘浓度。曾先后有平面流分离器、旋风分离器、迷宫分离器以及挡板分离器等多种分离器在我省投运。但由于福建无烟煤有其独特的特性,平面流分离器、迷宫式分离器和挡板分离器均难适应,且出现分离效率低、结焦等问题而先后被淘汰。而旋风分离器以其较稳定运行和较高分离效率独占鳌头,且能适应福建无烟煤特性。实践证明,上排气较下排气的分离效率更高、磨损少、且运行可靠。第三是返料装置的设计问题,目前在我省投入使用的有L阀、H型阀和U型阀等。从近几年的使用情况分析,无论采用何形式,返料都是流化进料的,所以料腿高度是关键,要保证物料处于充气滑移状态,且不能漏风,以免造成二次燃烧结焦、堵塞等现象发生。但目前投运的无论是何种型式阀,都共同存在一种弊病,就是对料腿高度没有更直观的观察,只能靠对风压和运行经验来判断料腿高度,这样容易造成返料量不稳,或出现过高堵塞和过低漏风等现象。

    部分辅助设备的设计问题

    辅助设备的系统设计,将直接影响一台锅炉能否长时间的连续稳定运行。实践证明,辅助系统出现的问题也是造成停炉的重要原因。

    2鼓、引风机的配置

    CFB锅炉要求的送风压力与沸腾炉相似。其风机系统电耗比常规锅炉高出近一倍。所以优化风机的选型和配置,提高风机系统效率,减少风机故障造成的停炉对CFB锅炉运行的经济性具有重要意义。

    一般来说,对于大、中型的CFB锅炉可采用单设一次风机和二次风机的方案,可有效降低电耗,同时在二次风机发生故障时,可在不停炉的情况下(由一次风机维持低负荷运行)进行维修。而对小型的CFB锅炉来说,为避免分设一、二次风机使送风系统的设计复杂化,平电一大一小两台风机是较合理的。同样,为避免水膜除尘器的带水引起引风机叶片粘灰、腐蚀,也可配置一大一小引风机作为互换。当然,如果在鼓、引风机的系统设计时,考虑配置变频调速器,可大大减少电耗。

    2给煤机的选型设计

    给煤机简单地可分为螺旋给煤机和刮板给煤机等。目前在我省应用最普遍的是螺旋给煤机。该型机在运行中经常出现的故障是堵塞现象,因此在选型设计中应根据煤种和煤质情况而定,一般选用叶片的螺旋间距要尽量大些较稳妥,避免因煤种或煤质(水份)的变化引起不必要的堵塞。而刮板给煤机主要是防止落煤管堵塞,因此在设计时落煤管的弯曲角度不应过大。同时为防止落煤管锈蚀造成落煤不畅,最好采用不锈钢管制作落煤管。

    2排渣管及其它

    排渣管极容易被床内排出的约900℃左右的热灰渣烧坏。因此在设计时应采用水冷夹套,使其得到充分冷却,其次是排渣管在一次风室内的热胀冷缩,造成风室漏风,设计时应尽量考虑膨胀节。第三是风室的排灰()问题,如果风帽被烧坏,床料将漏入风室,如不能及时排出,则会被一次风吹起,将其它风帽堵死烧坏,因此在风室内应布置排渣管。

    返料风要返回物料并在床内迅速均匀播散。因此它要求要有较高的压头。如单设回料风机,其风量小风压高,风机很难达到要求,也很难控制。因此,在我省的某些用户已采用风压较高的冷一次风作为回料风,基本上能满足返回物料在床内迅速扩散的要求。

    磨损与筑炉材料

    凋查表明:目前在我省已投运的CFB锅炉大都出现不同程度的炉膛漏风、耐火材料脱落以及浓相区、低温过热器、分离器的严重磨损等现象。它将直接影响锅炉连续稳定安全运行时间及热效率,因此炉内(包括分离器、返料器等)的耐高温、耐磨砌筑和浇注料的选择是至关重要的。如福州二化热电厂两台35th循环流化床锅炉(未改前),由于其主床面小,烟气流速偏高,炉膛高度不够,使燃料在炉内停留时间很短,一次燃烬率低,磨损严重。而且分离器效率低,造成循环灰量少,炉膛内颗粒浓度低。这必然造成煤耗大、热效率低(出力低)、磨损严重等现象,形成恶性循环;改造后,各技术经济指标有了很大的改观,就防磨砌筑料而言,该厂经过实地考察,反复比较,最后确定采用江苏宜兴耐磨耐火材料总厂生产的HMS高耐磨标准砖砌筑,经过几个月来的运行证明,该材料在炉内耐火耐磨的砌筑是可行的。因此,耐磨烧注料首先要选好生产厂家,再就是严格按其技术要求配制施工。

    运行管理

    实践证明,正确的操作和良好的运行管理是CFB锅炉安全稳定运行的重要因素。否则即使再好的设备和完善的辅机系统,也不可能有良好的运转。就石狮大宝热电厂而言,该厂吸取了省内近几年CFB锅炉安装运行的经验教训,在筹建初期,聘请了省内锅炉和运行司炉专家,使该厂从安装、调试、运行等都顺利进行,并取得了(打破了省内)半年连续安全稳定运行无大事故(无停炉)大关。这充分说明运行操作人员的水平素质是非常重要的。因此,开炉前对司炉人员的培训和跟班实践是非常必要的。更重要的是在运行实践中摸透一台炉的特性,不断总结提高操作水平和管理水平。

    结束语

    随着人民生活水平的不断提高,人们对环保要求也越来越严。就锅炉烟尘排放而言,从对其粉尘和黑()度的要求到目前已对SO2实行总量控制,而CFB锅炉作为洁净燃烧设备,越来越受到人们赞赏。    从几年的投运实践、探索、改造、经验总结,福建的CFB锅炉已迈入逐步成熟的阶段。相信在本协作网的带动下,经过广大同仁的积极努力,CFB锅炉将会为社会、企业创造更好的社会效益和经济效益。

     

    文章作者:詹玉明  (福建省节能技术服务中心  350001

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