發(fā)布時(shí)間：2014-09-27 09:59

摘要：440t/h循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際摻燒煤泥生產(chǎn)活動(dòng)中，由于煤泥粘度大、粒度細(xì)、熱值低等特性，對(duì)鍋爐給煤系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了較大影響，通過對(duì)煤倉(cāng)積煤、床溫降低、床壓波動(dòng)、排渣冒灰等問題進(jìn)行分析，提出相應(yīng)解決措施。
關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；煤泥；積煤；措施
 
The influence of each system and improvement measures for blending coal slime in a 440t/h CFB boiler
LI Mingming
Abstract:440t/t CFB boiler in actual mud mixed with coal production activities,as the slime viscosity、fine granularity、low calorific value characteristics,had a greater impact to the stable operation of the coal boiler system, slag systems, combustion systems,through the coal bunker plot, bed temperature decreases, the bed pressure fluctuations, ash slagging issues such as risk analysis,puts forward the measures to solve these problems.
Keywords:circulating fluidized bed;coal slime;integrated coal;measure
1 前言
河南藍(lán)光環(huán)保發(fā)電葉縣分公司#1、2鍋爐分別為哈爾濱鍋爐廠與杭州鍋爐廠制造的單爐膛一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣，超高壓參數(shù)循環(huán)流化床，自然循環(huán)汽包爐。自2010年起為降低發(fā)電及供熱成本，改善附近洗煤廠的煤泥造成環(huán)境污染現(xiàn)狀，開始在兩臺(tái)440t/h循環(huán)流化床鍋爐中開始摻燒煤泥，摻燒比例由最初的8%逐漸增加到60%。隨著摻燒比例的增加，煤泥自身的特性對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的影響也日漸突出，以#2爐為研究對(duì)象，通過對(duì)影響因素的逐一分析，制定切實(shí)可行的改善措施，保證鍋爐在大比例煤泥摻燒工況下安全運(yùn)行。
2 鍋爐主要參數(shù)與煤種特性對(duì)比
鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)（B—MCR工況)見表1。
表1 鍋爐容量與設(shè)計(jì)參數(shù)

過熱蒸汽最大連續(xù)蒸發(fā)量/（t·h-1）	440
過熱器出口汽壓/MPa	13.7
過熱器出口汽溫/℃	540
再熱器進(jìn)口汽壓/MPa	4.45
再熱器出口汽壓/MPa	4.27
再熱器進(jìn)口溫度/℃	383.1
再熱器出口溫度/℃	540
給水溫度/℃	256.1
排煙溫度/℃	138

 
 
 










鍋爐設(shè)計(jì)與校核煤質(zhì)特性見表2
 
表2 鍋爐設(shè)計(jì)與校核煤種特性

煤  種	設(shè)計(jì)煤種	校核煤種
收到基碳分Car(%)	32.76	26.98
收到基氫分Har(%)	2.27	1.91
收到基氧分Oar(%)	3.72	3.93
收到基氮分Nar(%)	0.53	0.55
收到基硫分St.ar(%)	1.00	1.20
收到基灰分Aar(%)	48.74	54.43
收到基全水分Mt(%)	10.98	11.00
干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf(%)	36.03	37.23
收到基低位發(fā)熱量Qnet.v.ar(kJ/kg)	12401	10023

 
入爐煤泥特性見表3

表3 煤泥特性

煤  種	煤泥
收到基碳分Car(%)	24.32
收到基氫分Har(%)	1.35
收到基氧分Oar(%)	4.20
收到基氮分Nar(%)	0.56
收到基硫分St.ar(%)	0.87
收到基灰分Aar(%)	41.12
收到基全水分Mt(%)	28.78
干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf(%)	32.14
收到基低位發(fā)熱量Qnet.v.ar(kJ/kg)	8.9

 
3 摻燒煤泥對(duì)給煤系統(tǒng)的影響與改善
鍋爐原煤倉(cāng)實(shí)際結(jié)構(gòu)如圖1所示，兩個(gè)容積為550m³的煤斗供給給6臺(tái)出力為40t/h的稱重皮帶式給煤機(jī)通過鍋爐前墻給煤。為防止煤倉(cāng)積煤，在倉(cāng)壁上安裝有振打電機(jī)及液壓疏松機(jī)。
在摻燒比例在10%以下時(shí)，采用原煤與煤泥同煤倉(cāng)混摻的方式，但是隨著摻燒比例的加大，同倉(cāng)混摻出現(xiàn)了棚煤、貼壁、堵煤等現(xiàn)象，機(jī)組負(fù)荷因斷煤從105MW降至60MW～40MW的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響鍋爐的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。                                                                                                                                               
    根據(jù)以上情況，在#3給煤機(jī)入口上部加裝旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)性運(yùn)行，經(jīng)過3個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行，試驗(yàn)效果良好，#3給煤機(jī)斷煤頻率大幅下降，試驗(yàn)期間其余給煤機(jī)斷煤現(xiàn)象仍然嚴(yán)重，于是摻燒方式改變?yōu)槊耗嗯c原煤分倉(cāng)供料，這樣以來即使單側(cè)煤泥倉(cāng)3臺(tái)給煤機(jī)全部斷煤，那么另外的一側(cè)仍能保持80MW負(fù)荷。                                                                                                                       
 
鑒于試驗(yàn)結(jié)果，旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)在解決煤倉(cāng)貼壁和棚煤、積煤?jiǎn)栴}上，的確起到了良好的效果，于是制定以下措施：對(duì)剩余5臺(tái)給煤機(jī)在小修期間同樣加裝旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)，斷煤情況下，只要有四臺(tái)給煤機(jī)的連續(xù)穩(wěn)定出力就可以保證鍋爐正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；同時(shí)上煤方式仍然是煤泥與原煤分倉(cāng)供料；每天進(jìn)行兩次降低煤位作業(yè)，避免煤倉(cāng)上部貼壁現(xiàn)象；一周進(jìn)行一次煤泥與原煤互換煤倉(cāng)，在倒倉(cāng)前對(duì)將要上煤泥的煤倉(cāng)先上100t原煤進(jìn)行砸倉(cāng)，清除煤倉(cāng)壁上的原始積煤，避免大面積棚煤現(xiàn)象。
通過以上措施，煤泥對(duì)給煤系統(tǒng)的影響降到了最低，使鍋爐在大比例摻燒煤泥時(shí)，給煤系統(tǒng)仍能連續(xù)穩(wěn)定出力，保證機(jī)組負(fù)荷處于正常范圍。
4 對(duì)排渣系統(tǒng)的影響與改善
鍋爐除渣系統(tǒng)如圖2所示，由4臺(tái)出力16~20t/h的水冷滾筒冷渣機(jī)和4條出力38t/h的鏈斗輸送機(jī)組成，鍋爐排渣孔位于爐膛左右兩側(cè)緊貼布風(fēng)板處，事故放渣管接于#4冷渣機(jī)下渣管氣動(dòng)閥后。
摻燒煤泥后，由于煤泥顆粒較細(xì)燃燒后產(chǎn)物大部分被煙氣攜帶至電除塵裝置除去，而煤泥的摻入減少了原煤的入爐量，于是冷渣機(jī)排渣量降低，未被煙氣攜帶走的灰顆粒則進(jìn)入冷渣機(jī)，導(dǎo)致冷渣機(jī)出口冒灰現(xiàn)象隨煤泥摻燒比例的增加日益嚴(yán)重，造成了范圍較大的粉塵污染。
為了防止由鍋爐摻燒煤泥產(chǎn)生大面積揚(yáng)塵現(xiàn)象，制定以下措施：在冷渣機(jī)出口（位置處）加裝一根負(fù)壓管，并且對(duì)原來存在的一根負(fù)壓管進(jìn)行補(bǔ)漏作業(yè)，兩個(gè)負(fù)壓管全部由除塵器前煙道引來，確保在冷渣機(jī)出口在微負(fù)壓狀態(tài)，這樣通過冷渣機(jī)排出的粉塵就能被吸進(jìn)除塵器前的煙道；同時(shí)，在發(fā)現(xiàn)單臺(tái)冷渣機(jī)冒灰嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)調(diào)整燃燒，減少距冒灰冷渣機(jī)最近給煤機(jī)的煤泥送入量。由此，冷渣機(jī)出口冒灰造成的環(huán)境污染現(xiàn)象得到了有效的遏制。
 圖2  鍋爐除渣系統(tǒng)圖
5 對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響與運(yùn)行調(diào)整
煤泥與原煤同時(shí)進(jìn)入鍋爐后，煤泥先由團(tuán)狀吸收爐內(nèi)高溫物料的熱量分裂成顆粒狀，然后揮發(fā)分析出，進(jìn)而進(jìn)行燃燒，燃燒后的高溫灰顆粒在爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)作用下向上運(yùn)動(dòng)，與純?cè)�煤相比，摻燒煤泥將�?huì)對(duì)床溫、床壓、分離器效率、尾部受熱面產(chǎn)生一定影響，為了分析研究鍋爐在大比例摻燒煤泥時(shí)對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響，我們?cè)跈C(jī)組負(fù)荷105MW和95MW時(shí)進(jìn)行大比例摻燒煤泥與純?cè)�煤燃燒工況對(duì)比，各工況參數(shù)如表4所示。
表 4 機(jī)組負(fù)荷105MW與95MW時(shí)摻燒煤泥前后鍋爐主要參數(shù)

負(fù)荷/MW	105	105	95	95
總煤量/(t·h-1)	133	104	112	96
煤泥量/(t·h-1)	77	0	57	0
摻燒比例/%	58%		51%
主汽壓力/MPa	11.4	11.3	10.3	10.9
一次風(fēng)總量/(萬m³·h-1）	252	251	246	245
二次風(fēng)總量/(萬m³·h-1）	80	78	63	59
床壓/KPa	7.4	7.9	6.5	6.9
返料室風(fēng)壓/KPa	28	30	28	30
平均床溫/℃	893	938	863	908
主汽溫度/℃	536	537	536	534
平均氧量/%	5.3	5	5.4	4.9

5.1對(duì)床溫的影響
煤泥由于粘度大在進(jìn)入爐膛時(shí)，以團(tuán)狀形態(tài)吸收爐內(nèi)熱量，該過程集中在爐膛下部密相區(qū)進(jìn)行，隨著煤泥團(tuán)的吸熱破裂煤泥較小粒徑的特性被體現(xiàn)出來，在鍋爐流化風(fēng)的作用下煤泥顆粒開始向爐膛上部運(yùn)動(dòng)，煤泥揮發(fā)分的析出與燃燒過程集中在爐膛中部運(yùn)行，當(dāng)煤泥燃燒后成為高溫灰顆粒時(shí)已達(dá)到爐膛頂部稀相區(qū)，而原煤由于粒徑較大，燃燒過程集中在爐膛下部密相區(qū)，但在相同機(jī)組負(fù)荷下，大比例摻燒煤泥后原煤入爐量將明顯降低，所以鍋爐床溫將相應(yīng)發(fā)生變化，在相同機(jī)組負(fù)荷下大比例摻燒煤泥后床溫變化如圖3所示。從圖中可以
圖3 相同負(fù)荷下?lián)綗�煤泥后床溫變化趨�?shì)
看出無論是高負(fù)荷還是低負(fù)荷，隨著煤泥的摻入床溫將下降，下降幅度為40~50℃，在高負(fù)荷情況下床溫過高會(huì)增加鍋爐結(jié)焦的機(jī)率，所以煤泥的摻入對(duì)于防止流化床鍋爐高溫結(jié)焦也起到一定的作用。
5.2對(duì)床壓的影響
煤泥燃燒后形成的灰顆粒，由于粒徑較細(xì)在通過高溫絕熱旋風(fēng)分離器的時(shí)候，只有很少一部分被分離下來返回爐膛，大部分被負(fù)壓作用，吸進(jìn)對(duì)流尾部煙道，造成分離器效率下降，所以經(jīng)分離器分離進(jìn)入自平衡“U”型回料閥內(nèi)的物料量將隨煤泥摻燒量的增加而減少，同時(shí)返料風(fēng)室的風(fēng)壓將有所降低，在鍋爐一次風(fēng)量和二次風(fēng)量不變的情況下，鍋爐的床壓將下降，如圖4所示，在煤泥摻燒比例達(dá)到50%及以上時(shí)，相同負(fù)荷下床壓將下降0.5KPa~1.0KPa，正常的鍋爐床壓在6~8KPa之間，當(dāng)床壓過低時(shí)一次風(fēng)能夠吹穿床料較薄的地方，形成“溝流”使流化工況惡化，造成床壓波動(dòng)，影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)床壓過高時(shí)，局部流化不良造成鍋爐結(jié)焦，嚴(yán)重時(shí)被迫停爐，大比例摻燒煤泥時(shí)，鍋爐上部稀相區(qū)物料濃度大，一旦DCS
圖4 相同負(fù)荷下?lián)綗�煤泥后床壓變化趨�?shì)
故障或一次風(fēng)機(jī)跳閘，鍋爐將發(fā)生“塌床”事故，延長(zhǎng)機(jī)組事故恢復(fù)時(shí)間，加大公司經(jīng)濟(jì)損失。
5.3 對(duì)尾部受熱面的影響
在鍋爐尾部對(duì)流煙道內(nèi)由上到下依次布置著高溫過熱器、低溫過熱器、低溫再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器，大比例摻燒煤泥時(shí)，通過尾部煙道的高溫?zé)煔鈱⒈燃冊(cè)�煤燃燒時(shí)所攜帶的固體顆粒量高30%左右，提高了對(duì)尾部受熱面的沖刷力度，使尾部受熱面的爆管機(jī)率增加，同時(shí)臥式布置的空氣預(yù)熱器在長(zhǎng)時(shí)間摻燒煤泥的工況下，漏風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重，在機(jī)組負(fù)荷上升到110MW以上時(shí)，煙氣含氧量下降到2%~3%之間，低渣含碳量升高至8%左右，鍋爐效率由88%下降到83%，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。
煙氣顆粒濃度的增加導(dǎo)致受熱面積灰嚴(yán)重，降低了傳熱效果，連續(xù)3個(gè)班不進(jìn)行吹灰的情況下，主蒸汽溫度在減溫水全關(guān)時(shí)仍然低于530℃，此時(shí)，燃燒劇烈波動(dòng)將會(huì)因主汽溫度低于480℃，造成汽機(jī)打閘，釀成重大事故。
5.4運(yùn)行調(diào)整措施
在機(jī)組負(fù)荷高于100MW時(shí)，應(yīng)將摻燒比例維持在50%以上，床壓維持在7.5KPa左右，以降低床溫避免結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生；在機(jī)組負(fù)荷低于100MW時(shí)，摻燒比例不高于50%，床壓控制在6.5KPa左右，防止床溫過低脫硫效率下降；任何情況下不應(yīng)使床溫高于1000℃，床溫低于650℃及時(shí)投油助燃。
每班進(jìn)行一次吹灰作業(yè)，蒸汽吹灰壓力不低于1.0MPa，吹灰時(shí)控制過熱蒸汽溫度不高于540℃，否則應(yīng)停止吹灰作業(yè)。
維持爐膛出口負(fù)壓在0Pa左右，除緊急情況需要拉大負(fù)壓外，不應(yīng)高于100Pa，防止尾部煙道再燃燒發(fā)生。
合理配置一、二次風(fēng)量，維持氧量在5%～6%之間，降低不完全燃燒熱損失，提高鍋爐燃燒效率。
6 結(jié)語
循環(huán)流化床鍋爐摻燒煤泥不僅可以提高脫硫效率和機(jī)組經(jīng)濟(jì)效率，而且由于煤泥著火速度快，在機(jī)組調(diào)整負(fù)荷時(shí)能夠快速響應(yīng)。對(duì)于摻燒煤泥所產(chǎn)生的不利影響，經(jīng)過對(duì)相應(yīng)問題的詳細(xì)分析后制定以上措施并認(rèn)真落實(shí)，使鍋爐在大比例摻燒煤泥的情況下取得了連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行131天的佳績(jī)。
 
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