循環(huán)流化床鍋爐存在的典型問題包括:鍋爐受熱面磨損爆管、耐磨料脫落、爐膛結(jié)渣、鈣硫比高、入爐煤粒徑達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、污染物排放超標(biāo)、連續(xù)運(yùn)行周期短等問題,這些問題毫無例外均不同程度的與鍋爐燃燒有關(guān),如何使鍋爐燃燒達(dá)到最佳狀態(tài),保證循環(huán)流化床鍋爐長周期安全運(yùn)行和提高流化床經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。
一、鍋爐啟動過程節(jié)能措施:循環(huán)流化床機(jī)組從冷態(tài)啟動到并網(wǎng)發(fā)電,需要8-10小時(shí)甚至更長,消耗大量的煤、水、油、電,因此,點(diǎn)火啟動過程中應(yīng)采取有效的節(jié)能措施,達(dá)到節(jié)能降耗目的。
(1)料層厚度的選擇:循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火要有一定的料層厚度,主要是點(diǎn)火過程中有部分床料會被帶出爐膛,造成床層過低,易造成吹空和局部高溫結(jié)渣,啟動時(shí)間延長,增加耗電。床層過高會造成加熱床料所需的熱量增加,流化所需的風(fēng)量增加,造成加熱升溫階段時(shí)間延長浪費(fèi)燃油。一般料層厚度選取主要是考慮流化質(zhì)量和有利于提高床溫,提前達(dá)到投煤條件,降低啟動初期燃油消耗和各風(fēng)機(jī)的耗電率。
(2)點(diǎn)火一次風(fēng)量選擇:鍋爐啟動過程中一次風(fēng)量控制爐內(nèi)微流化狀態(tài)(正常運(yùn)行最小流化風(fēng)量約為1.3倍的臨界流化風(fēng)量),減少熱損失,降低一次風(fēng)機(jī)電耗。在任何情況下,一次風(fēng)量不能低于臨界流化風(fēng)量。
(3)點(diǎn)火過程一次風(fēng)量控制:臨界流化風(fēng)量是在常溫狀態(tài)下試驗(yàn)確定的,高溫下的臨界流化風(fēng)量遠(yuǎn)小于常溫下的臨界流化風(fēng)量,隨著床溫的上升應(yīng)適當(dāng)減少流化風(fēng)量,減少空氣帶走熱損失。一般床溫400℃左右,最好減少20%左右一次風(fēng)量,以提高床溫升高速度,降低油耗。
(4)確定給煤投煤的燃燒溫度:投煤溫度是關(guān)鍵參數(shù),過低燃燒不穩(wěn),造成結(jié)渣,過高造成油耗增加。因此要根據(jù)煤質(zhì)情況確定投煤溫度,鍋爐啟動前(具備條件的)一般應(yīng)在鍋爐的空煤倉兩側(cè)上發(fā)熱量較高且水分較少的煤,以降低投煤允許溫度,縮短啟動時(shí)間,減少燃油消耗。
(5)優(yōu)化啟動方式,降低汽水損失和風(fēng)機(jī)電耗:1)單側(cè)引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)能滿足出力的,采用單側(cè)風(fēng)機(jī)啟動。不能滿足要求時(shí),可采用雙引、雙一次風(fēng)機(jī)、單二次風(fēng)機(jī)啟動。高壓流化風(fēng)機(jī)滿足要求時(shí),可采用單臺或兩臺風(fēng)機(jī)啟動滿足流化狀態(tài)。2)備用時(shí)間較長的鍋爐,啟動前進(jìn)行全面沖洗,再上水到正常水位點(diǎn)火啟動,縮短啟動后排污時(shí)間,減少汽水及熱量損失。機(jī)組的定連排,必須按水質(zhì)情況及時(shí)調(diào)節(jié)。
2、鍋爐運(yùn)行燃燒優(yōu)化調(diào)整節(jié)能措施
(1)一次風(fēng)量應(yīng)采用燃燒調(diào)整試驗(yàn)得出的最佳一次風(fēng)量控制。在床溫、分離器進(jìn)出口溫度、主再熱蒸汽參數(shù)正常的情況下,應(yīng)盡量開大一次風(fēng)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)風(fēng)門(一般不低于50%),以降低一次風(fēng)母管壓力,減小系統(tǒng)阻力,降低一次風(fēng)機(jī)耗電率,減少空氣預(yù)熱器一次風(fēng)漏風(fēng)。
(2)二次風(fēng)量應(yīng)保證風(fēng)量與投煤量的正常匹配,控制最佳運(yùn)行氧量,一般為2-4%左右。當(dāng)煤種發(fā)生變化時(shí),須對最佳氧量控制曲線進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。表盤氧量必須定期進(jìn)行校驗(yàn),確保準(zhǔn)確性。
(3)嚴(yán)格控制床溫在850-900℃之間,盡可能保持高床溫上限以降低底渣、飛灰的含碳量,但應(yīng)防止床溫過高引起結(jié)焦??刂拼矞貞?yīng)通過調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的比例、爐膛床壓等手段進(jìn)行。
(4)保持合適的一二次風(fēng)比例。 通常規(guī)程規(guī)定一/二次風(fēng)量比例為4:6,或4.5:5.5,但部分電廠實(shí)際運(yùn)行中一/二次風(fēng)量比例倒掛,達(dá)到6.5:3.5甚至更高,一方面明顯增加了風(fēng)機(jī)電耗;同時(shí)造成密相區(qū)燃燒份額減少,稀相區(qū)燃燒份額增大,且上部物料濃度增大,不僅加劇了上部水冷壁磨損,還由于助燃的二次風(fēng)量不足,使鍋爐高溫分離器內(nèi)存在嚴(yán)重的后燃現(xiàn)象,
造成結(jié)焦和排煙溫度升高。一次風(fēng)量比例過高的原因,可能是排渣不暢、燃料粒度過粗,造成爐底大顆粒多,流化不好,應(yīng)采取措施進(jìn)行調(diào)整。
(5)試驗(yàn)證明,最佳床壓控制值對穩(wěn)定燃燒、降低飛灰底渣含碳量、廠用電率影響較大。在開大一次風(fēng)調(diào)門的同時(shí),控制一次風(fēng)壓以保持床層差壓,一般大機(jī)組一次風(fēng)壓在13-15KPa的范圍內(nèi)盡量保持下限運(yùn)行,小機(jī)組可根據(jù)試驗(yàn)控制更低的一次風(fēng)壓。
(6)燃料粒度是一個(gè)很重要的控制參數(shù),過粗過細(xì)都會增加不完全燃燒損失。對于熱值高灰分小的燃料粒度可大些,而熱值低灰分大的燃料粒度可小些,但不論在什么情況下都不要超出設(shè)計(jì)范圍。運(yùn)行中要控制入爐煤粒度,盡可能達(dá)到實(shí)際級配要求,保證入爐煤粒度符合粒徑曲線。粒徑小于1mm不超過35%,顆粒度盡可能控制在10mm以內(nèi),最大粒徑不超過13mm。
(7)回料器的運(yùn)行穩(wěn)定對循環(huán)倍率和飛灰含碳量影響較大,高壓風(fēng)(流化風(fēng))應(yīng)在最佳范圍內(nèi)以保證物料循環(huán)。所有的高壓風(fēng)風(fēng)壓和流量不隨負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)節(jié),避免飛灰含碳量升高。
(8)鍋爐過熱蒸汽溫度應(yīng)首先通過調(diào)整運(yùn)行風(fēng)量、床料量、改變一/二次風(fēng)比率、吹灰次數(shù)、改變循環(huán)灰量、加大物料流量等方式進(jìn)行控制,其次考慮采用減溫水來調(diào)整過熱蒸汽溫度。
(9)鍋爐再熱蒸汽溫度應(yīng)通過改變物料流量或外臵床錐形閥開度增減物料流量進(jìn)行調(diào)整控制,除負(fù)荷變化或給煤機(jī)啟停等過程中可采用噴水減溫外,穩(wěn)定運(yùn)行狀況下應(yīng)盡量避免噴水減溫。
3、運(yùn)行調(diào)整降低鍋爐排煙溫度
引起排煙溫度升高主要有受熱面積灰、尾部漏風(fēng)、入爐風(fēng)量過大、分離器效率下降、空預(yù)器漏風(fēng)、給水溫度高、空預(yù)器入口風(fēng)溫高等原因。
(1)正常運(yùn)行時(shí)氧量控制在2-3%。不允許缺氧運(yùn)行,以免因缺風(fēng)延長煤粉燃燒時(shí)間,使尾部煙井煙溫升高。
(2)注意加強(qiáng)對后煙井各段煙溫的監(jiān)視,應(yīng)根據(jù)空預(yù)器入口溫度和排煙溫度變化規(guī)律優(yōu)化吹灰方式,保持各受熱面清潔。
(3)鍋爐運(yùn)行制定吹灰的定期工作和吹灰器缺陷管理制度。
(4)正常運(yùn)行時(shí)控制床溫在850-900℃。注意通過試驗(yàn)掌握床溫對排煙溫度的影響,避免因床溫過高影響排煙溫度。
(5)合理配比一/二次風(fēng)量,合理控制二次風(fēng)上下排比例,控制高溫各段過熱器入口煙溫不超過規(guī)定值,減少兩側(cè)排煙溫度偏差。觀察高溫分離器入口溫度和回料溫度,判斷是否存在后燃和結(jié)焦現(xiàn)象,控制好物料循環(huán)量。
4、運(yùn)行調(diào)整降低飛灰、灰渣可燃物
(1)根據(jù)負(fù)荷和給煤量變化,針對性進(jìn)行一、二次風(fēng)比例配比。低負(fù)荷給煤量少、床溫低、床壓低,通過減少一次風(fēng)比例、適當(dāng)增大氧量、提高上二次風(fēng)比例,以維持密相區(qū)相對高床溫和稀相區(qū)高氧量。高負(fù)荷給煤量大、床溫高、床壓高,通過增大一次風(fēng)比例,氧量適當(dāng),提高下二次風(fēng)比例,以維持相對全爐膛高床溫和密相區(qū)高氧量。
(2)對難燃煤種,可通過試驗(yàn)采取提高二次風(fēng)量措施,并加大下二次風(fēng)量比例。適當(dāng)提高二次風(fēng)壓,增大下二次風(fēng)門的開度,提高下二次風(fēng)的剛度和穿透力,消除鍋爐存在的核心貧氧區(qū),減少后燃份額。
(3)采取偏臵給煤機(jī)給煤量的方式,平衡爐內(nèi)物料顆粒分布,以適應(yīng)爐內(nèi)的動力工況。
5、鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能
(1)循環(huán)流化床鍋爐一、二次風(fēng)機(jī)的風(fēng)量阻力特性曲線明顯偏離相似工況曲線,相對于設(shè)計(jì)工況,當(dāng)風(fēng)量減小時(shí),風(fēng)壓降低不大。風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)壓頭偏大、運(yùn)行效率低的,可考慮對風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行改造或進(jìn)行降速、變頻改造。其中:125MW及以上機(jī)組的一/二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和流化風(fēng)機(jī)可進(jìn)行變頻改造或高效離心風(fēng)機(jī)改造;帶基本負(fù)荷的小機(jī)組,宜優(yōu)先進(jìn)行葉輪改造或降速改造,以降低勺管調(diào)節(jié)時(shí)的節(jié)流效率損失。
(2)應(yīng)盡量開大一、二次風(fēng)調(diào)門和流化風(fēng)管道的調(diào)節(jié)門,同時(shí)對一、二次風(fēng)道以及流化風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行管道優(yōu)化,以降低管道阻力,優(yōu)化風(fēng)量分配。
(3)監(jiān)視好引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓,對尾部煙道漏風(fēng)、空預(yù)器漏風(fēng)和阻力大進(jìn)行治理。
6、脫硫系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行降低石灰石耗量措施
提高脫硫效率,降低脫硫劑耗量。主要優(yōu)化內(nèi)容包括:床溫調(diào)節(jié)、石灰石粒徑優(yōu)化、鈣硫比確定,以及鍋爐輔助設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)。
(1)鍋爐正常運(yùn)行保持床溫在850-900℃,維持氧量2%-3%,脫硫效果最佳。
(2)脫硫效率隨鈣硫比增加而增加,在排放滿足環(huán)保要求的情況下,不要盲目降低SO2
排放值,這樣會使石灰石粉消耗成倍增加。
(3)對特定的石灰石應(yīng)選用一個(gè)最佳的石灰石粒徑曲線,粒徑在0.1-0.5mm范圍內(nèi)的石灰石在爐內(nèi)停留時(shí)間最長,可達(dá)到最佳的脫硫效率。
(4)應(yīng)根據(jù)煤種含硫量和二氧化硫排放濃度,進(jìn)行石灰石投量試驗(yàn),制定耗煤量、SO2排放量、石灰石耗量的近似關(guān)系,指導(dǎo)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié),降低石灰石耗量。
7、影響鍋爐正常運(yùn)行設(shè)備節(jié)能維護(hù)
(1)CFB風(fēng)量測量系統(tǒng)對運(yùn)行調(diào)整來說是非常重要的。檢修后一、二次風(fēng)、流化風(fēng)主風(fēng)道及分支風(fēng)道應(yīng)進(jìn)行風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)。
(2)對于采用床上燃燒器點(diǎn)火的鍋爐啟動前必須對油槍霧化進(jìn)行檢查,并進(jìn)行試驗(yàn),確保油槍霧化良好。
(3)啟動前和運(yùn)行中應(yīng)進(jìn)行給煤線檢查試驗(yàn),確保給煤線狀態(tài)良好,防止發(fā)生故障斷煤。
(4)停爐后對回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器各部間隙進(jìn)行調(diào)整和消缺,對空預(yù)器進(jìn)行清灰,確保干凈、無堵灰。運(yùn)行每月進(jìn)行兩次空預(yù)器漏風(fēng)檢查,大于8%(管式空預(yù)器超過4%)時(shí)及時(shí)查漏堵漏。
(5)加強(qiáng)鍋爐磨損規(guī)律研究,采取有效的防磨措施:
1)運(yùn)行調(diào)整方面:在保證床料充分流化的前提下,盡量降低一次風(fēng)量;在維持氧量的前提下適當(dāng)調(diào)整二次風(fēng)量,合理搭配上下二次風(fēng)量,保持合適的過??諝庀禂?shù)。適當(dāng)降低密相區(qū)高度,延長燃煤顆粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間,減小對水冷壁管的沖刷,同時(shí)也會降低飛灰含碳量。根據(jù)負(fù)荷變化選擇合適的床層差壓、床層密度及煙氣流速。提高旋風(fēng)分離器分離效率,延
長固體顆粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間。
2)加強(qiáng)來煤管理,控制矸石含量。及時(shí)進(jìn)行煤質(zhì)化驗(yàn),控制來煤的篩分粒度,經(jīng)常根據(jù)燃料顆粒度分布情況調(diào)整碎煤機(jī)錘頭間隙,盡量采用二級破碎系統(tǒng),提高煤顆粒的均勻度,減小大顆粒在來煤總量中的比例。
3)檢修改造方面:杜絕水冷壁管屏表面的凸起現(xiàn)象,檢修結(jié)束后將水冷壁管焊口打磨圓滑,水冷壁管鰭片應(yīng)該滿焊,不能留下縫隙或漏洞。在水冷壁管加裝防磨護(hù)板,應(yīng)注意防磨護(hù)板與水冷壁管間的間隙不能太大以防形成凸臺。采用讓管技術(shù)。選擇質(zhì)量較好的耐磨澆筑料和技術(shù)水平高的施工隊(duì)伍,澆筑料軟著陸時(shí)不能形成斜坡,以免附近水冷壁管的磨損加劇。
規(guī)范施工工藝,確保耐磨澆筑料在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)不脫落。
4)對密相區(qū)埋管以上的裸露水冷壁管進(jìn)行熱噴涂。由于循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損問題比較嚴(yán)重,而一時(shí)難以找到有效的手段去徹底解決,目前熱噴涂成為一種有效的方法來降低磨損。熱噴涂是利用一定熱源,例如高溫電弧,將用于噴涂的材料加熱至熔化,并獲得高速度,噴射并沉積到經(jīng)過預(yù)處理的工件表面,形成具有較強(qiáng)耐磨功能并與基體牢固結(jié)合的覆蓋
層的一項(xiàng)表面加工技術(shù)。按熱源分類,基本上可分為火焰噴涂、電弧噴涂和等離子噴涂。熱噴涂技術(shù)具有以下特點(diǎn):涂層的致密性好;涂層硬度高;涂層耐磨性能高;涂層與管道基體結(jié)合強(qiáng)度大。進(jìn)行過熱噴涂的水冷壁管抗磨損和抗腐蝕壽命可以提高2-4倍。
5)在不影響鍋爐吸熱量的前提下對水冷壁管進(jìn)行埋管處理。水冷壁襯里是用焊在管子表面上的金屬銷釘將較密的耐磨耐火材料固定在煙氣側(cè)的鍋爐管件上。