??????? 對于運行中煤泥投料塊太大,根據(jù)他們經(jīng)驗和運行效果分析,煤泥入料塊越小越好,因此在煤泥給料機出料口加裝篦子,把煤泥分割成100mm×100mm以下小塊,入爐吸熱過程大為縮短,防止流化床床溫大幅度波動。
??????? 對于風帽損壞嚴重致使床料不能正常流化,停爐更換新風帽,提高風帽材質(zhì)耐火度;運行中盡量減少壓火次數(shù),壓火溫度控制在850℃以下,溫度過高風帽易出現(xiàn)“炸頭”現(xiàn)象。
??????? 對于鍋爐運行周期過長和粒度組成不合理,在床料中出現(xiàn)“圓球形”小顆粒時應(yīng)更換新的床料。
??????? 對于鍋爐運行中爐膛內(nèi)澆注料大面積脫落到燃燒床中及局部沸騰不良,在修理時選擇理化指標較高的循環(huán)流化床專用澆注料和制定合理的施工方案,嚴格烘爐質(zhì)量要求,防止出現(xiàn)大面積脫落現(xiàn)象。
??????? 對于料層太薄致使運行中出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象,及時添加床料,將風室靜壓控制在鍋爐允許范圍內(nèi)。
??????? 對于流化床布風板設(shè)計不合理、開孔率不夠造成流化床上床料不能正常的流化沸騰,重新設(shè)計了布風板結(jié)構(gòu)。
??????? 此外,他們還總結(jié)出了出現(xiàn)高溫結(jié)焦征兆時停止煤泥供應(yīng)、提高引風量、加大一次送風量等方便、快捷的處理方法。
??????? 8 分散控制系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用
??????? 1)國產(chǎn)分散控制系統(tǒng)在40t/h循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用
??????? 南屯煤礦矸石熱電廠1#鍋爐改造工程的熱控系統(tǒng)采用了浙江大學JX300X分散控制系統(tǒng),運行情況達到了系統(tǒng)設(shè)計要求,實現(xiàn)了40t/h循環(huán)流化床鍋爐監(jiān)視、控制和聯(lián)鎖保護,為國產(chǎn)分散控制系統(tǒng)應(yīng)用于小型循環(huán)流化床鍋爐積累了經(jīng)驗。
??????? JX300X是一套全數(shù)字化、現(xiàn)場總線式的DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)的基本功能包括數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、鍋爐聯(lián)鎖保護(PIS)、鍋爐主燃料切斷保護(MFT)控制等功能。
??????? 其中,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)具有操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、趨勢顯示、報警顯示流程圖顯示等顯示,定期記錄、請求記錄、事故追憶記錄、事故順序(SOE)記錄、跳閘記錄等制表記錄,歷史數(shù)據(jù)存儲和檢索,性能計算等多項功能。
??????? 模擬量控制(MCS)主要包括汽包水位控制、主汽壓力控制、主蒸汽溫度調(diào)節(jié)回路、床溫調(diào)節(jié)、床壓調(diào)節(jié)(排渣控制)、爐膛壓力控制(引風量自動調(diào)節(jié))等。
??????? 鍋爐聯(lián)鎖保護(PIS)實現(xiàn)聯(lián)鎖時,高壓風機開啟后才能手動開啟一次風機,引風機停止或高壓風機停止1min時自動停止一次風機,一次風機開啟后才能手動開啟二次風機,引風機和一次風機停止或高壓風機停止1min時自動停止二次風機,引風機開啟后才能手動開啟高壓風機,引風機停止時自動停止高壓風機,高壓風機停止1min后須進行停爐處理,引風機和一次風機停止或高壓風機停止1min時自動停止1#、2#給煤機。
??????? 正??刂茽顟B(tài)時,水位控制和主蒸汽溫度控制獨立按照各自的控制方案進行,專家協(xié)調(diào)控制層監(jiān)控系統(tǒng)行為;一旦兩個控制系統(tǒng)出現(xiàn)矛盾時則啟動智能協(xié)調(diào)方案。
??????? 2)進口分散控制系統(tǒng)在35t/h循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用
??????? 濟東新村熱電廠35t/h 循環(huán)流化床鍋爐可調(diào)參數(shù)較多,控制較為復雜。為此,該廠計算機集散控制系統(tǒng)(DCS)結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐控制特點,采用美國Honeywell公司S9000控制器,并將美國Intellution公司Fix32軟件包作為人機接口(MMI)應(yīng)用軟件,采取相應(yīng)的控制策略和控制方案,實現(xiàn)了各項監(jiān)控功能。
??????? 計算機集散控制系統(tǒng)(DCS)以其可靠性高、靈活性強、性能價格比較優(yōu)的特點,已逐步應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。DCS在電力生產(chǎn)中主要用于大型電站及其煤粉爐的控制。由于循環(huán)流化床鍋爐(CFB)是近年來發(fā)展起來的新技術(shù),其運行控制較為復雜,且國內(nèi)多為中、小型鍋爐,因而為DCS在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用帶來一定難度。
??????? 濟東新村熱電廠設(shè)計裝機容量2×6MW,配備3臺國產(chǎn)YG-3E/3.82-MG型循環(huán)流化床鍋爐??刂品桨赴▋刹糠郑阂皇轻槍FB的特性而設(shè)計的燃燒控制系統(tǒng),包括床高、床溫、石灰石用量、一次和二次風量、爐膛負壓及給煤量控制等;二是汽水系統(tǒng)等常規(guī)控制,如汽包水位、主汽溫度控制等。
??????? 該廠DCS按功能分為數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)(DAS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)三個子系統(tǒng)。整個系統(tǒng)設(shè)有5個操作站,分別對應(yīng)3臺鍋爐和2臺汽輪機的參數(shù)監(jiān)測和控制操作。各操作站間的畫面能任意切換,但不可進行相互操作。5個操作站中可任選1個作為工程師站,以進行參數(shù)下載及軟件組態(tài)等,但需進行密碼權(quán)限轉(zhuǎn)換。
??????? 實踐表明,這個廠的35t/h循環(huán)流化床鍋爐DCS系統(tǒng)取得了較好的應(yīng)用效果。
??????? 9 混合點火方式在循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用
??????? 鮑店煤礦煤矸石熱電廠UG-75/3.82-M23型中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐由原設(shè)計的床下熱煙氣點火方式改為床上木炭點火與床下熱煙氣點火相結(jié)合的混合點火方式,節(jié)約了大量費用,對同類型的鍋爐點火有借鑒價值。
??????? 床下熱煙氣點火耗用大量輕柴油,點火成本高達1.8~2.4萬元;此外,該廠3臺35t/h循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)成功由床上油槍點火改為床上木炭點火,不但成本低,還保證了啟爐升溫曲線符合原先設(shè)計的曲線,且技術(shù)成熟,司爐工人全部掌握此種點火方式;再有,該廠在UG-75/3.82-M23試運行階段已試過床上木炭點火技術(shù),但此種鍋爐為水冷風室,點火時床溫上升緩慢,鍋爐不易點燃,后來決定采用床上木炭與床下熱煙氣加熱的混合點火方式。
??????? 控制點火時間和溫度是循環(huán)流化床鍋爐啟動的關(guān)鍵,汽包壁溫、耐火材料溫升是決定啟動時間的首要因素,鍋爐啟動時首先考慮的是各膨脹符合安全要求。采用混合點火方式要控制啟動升溫速度,以防止爐墻變形與開裂、受壓元件及管壁膨脹過大,特別是冷態(tài)啟動初期要控制溫升速度不大于5~10℃/min,冷態(tài)啟動時間約為2.5h。由于點火前在爐膛內(nèi)加入了一定數(shù)量的木炭,床溫在480~550℃時會迅速上升,此時可減少油槍的出力,投入少量的煤粉。床溫升到650~700℃時關(guān)閉油槍,用給煤量控制床溫。切忌用提高油槍出力的方法來迅速提高床溫,應(yīng)將油壓控制在1.5~2kPa,煙氣發(fā)生器內(nèi)的熱煙氣溫度在850℃以下。整個啟動過程中,可采用控制過量空氣系數(shù)(即加大空氣量)的方法來合理控制床溫上升。
??????? 10 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫
??????? 濟寧二號煤礦煤矸石熱電廠以選煤廠生產(chǎn)的煤泥、洗矸為燃料,現(xiàn)運行2臺蒸發(fā)量為75t/h的循環(huán)流化床鍋爐。他們從2004年開始采用循環(huán)流化床燃燒脫硫技術(shù),平均脫硫效率為79.3%,SO2≤400mg/m3。
??????? 這個廠的經(jīng)驗是:
??????? ①爐溫恒定與控制是SO2排放量達標的關(guān)鍵。現(xiàn)場實際運行修正了理論計算的幾個數(shù)據(jù)。首先是爐溫,當設(shè)定在950℃左右時,Ca/S上升到6.0,實際上SO2排放量波動范圍也較大,達標較困難。當爐溫下降到930℃時,Ca/S也隨之下降,但SO2排放量下降微小。當爐溫下降到870℃時,SO2排放量降低相當明顯,與Ca/S關(guān)系已不大;但如Ca/S下降至理論計算值時,SO2排放量則明顯回升。為保證SO2排放量穩(wěn)定達標,綜合考慮其合適控制溫度為900℃上下波動30℃,Ca/S為3.0(石灰石中CaO≥90%)較保險。實際操作中,爐溫波動如果較大,SO2排放量的放大十分明顯,很容易超標,且SO2排放量滯后性較強。
??????? ②石灰石與爐溫的聯(lián)動是控制重點。測試數(shù)據(jù)表明,爐溫上升時石灰石投入量要隨之加大。如果聯(lián)動遲滯時間長而銜接不上,會造成SO2排放量長時間超標,石灰石使用量急劇上升。
??????? ③石灰石與煤泥混合充分均勻是前提。必須做到兩次攪拌時間有保證,加水量適當加大,使入爐燃料呈糊狀。切勿隨加隨燒,這樣易導致SO2排放量時高時低陷入高了加、加了高的惡性循環(huán),很難再調(diào)整回來。
??????? ④及時放渣是連續(xù)運行的保證。由于煤泥中混入了石灰石,可降低灰熔點約50℃,控制不好易形成大量小焦塊,嚴重時局部結(jié)焦,只好停運,因此應(yīng)加強放渣,保證脫硫時鍋爐連續(xù)運行。
??????? 11 循環(huán)流化床鍋爐參與電網(wǎng)調(diào)峰性能研究
??????? 440t/h循環(huán)流化床鍋爐其負荷調(diào)節(jié)比高達3:1~4:1。隨著燃燒控制水平的提高,當負荷降至額定負荷30%以下時仍能穩(wěn)定運行,所以適于大幅度調(diào)峰運行。最近,濟寧三號煤礦煤矸石熱電廠和哈爾濱鍋爐廠開展了循環(huán)流化床鍋爐參與電網(wǎng)調(diào)峰性能的研究。
??????? 流化床鍋爐變負荷運行是一個動態(tài)的過程,就是通過適當?shù)牟僮鞣椒ò堰\行負荷從一個數(shù)字穩(wěn)定到另一個所需值,在這個變化過程中要求鍋爐蒸汽參數(shù)穩(wěn)定,流化狀態(tài)良好,床溫保持在允許變化范圍內(nèi),既不低于熄火溫度也不高于結(jié)焦溫度。
??????? 調(diào)節(jié)負荷意味著改變鍋爐蒸發(fā)受熱面產(chǎn)生的蒸汽量,亦即改變蒸發(fā)受熱面的吸熱量。一般有以下三種調(diào)節(jié)方法:
??????? ①改變給煤量,促使床溫變化,致使床溫達到新的平衡點。簡單地說就是高負荷時增加給煤量,低負荷時減少給煤量,風量則配合給煤量維持床溫在某個允許的范圍內(nèi)。
??????? ②調(diào)節(jié)靜止料層高度或者說風箱壓力,使床中顆粒濃度變化而使傳熱系數(shù)發(fā)生變化,吸熱量也隨之改變。試驗表明,當床溫和粒子尺寸不變時,換熱系數(shù)和粒子濃度的變化呈正比。高負荷時保持高顆粒濃度,低負荷時通過排放底料、控制循環(huán)灰量來保持低顆粒濃度,床溫則由給煤量和風量一起控制。
??????? ③對大型循環(huán)流化床鍋爐停止部分爐床的流化運行,進行熱備用壓火處理。這是一種既減少給煤量又降低傳熱系數(shù)和受熱面積的辦法,適用于多床結(jié)構(gòu)的大型循環(huán)流化床鍋爐較低負荷時運行。
??????? 床溫和負荷對給煤量的變化較敏感,給煤量又極易調(diào)節(jié),因此在運行中通常用第一種方法來調(diào)節(jié)鍋爐負荷;當負荷變化較大時,第一、二種方法配合使用;對多床結(jié)構(gòu)的循環(huán)流化床鍋爐,還可考慮使用第三種方法。
??????? 12 電廠鍋爐引風機的變頻調(diào)速
??????? 鍋爐引風機是發(fā)電廠的主要負荷之一,屬于耗電大戶,素有“電老虎”之稱。在煤炭自備電廠中,僅引風機的耗電量就占到全廠用電量的25%左右。同時,為了維護鍋爐膛的負壓及正常燃燒,人們通常采用傳統(tǒng)的手動調(diào)節(jié)引風機風門擋板的方式進行風量調(diào)節(jié),這樣會給生產(chǎn)造成很多問題,從而危及鍋爐安全穩(wěn)定運行。近年來,南屯煤礦矸石熱電廠與山東礦業(yè)學院濟南分院科技開發(fā)公司合作,在鍋爐引風機上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)后,使上述這個困擾多年的問題終于得到了解決。
??????? 南屯煤礦矸石熱電廠于1998年5月對1#爐的引風機安裝了變頻調(diào)速控制系統(tǒng),由于不再需要調(diào)節(jié)風門,故將風門擋板拆除,不但完全消除了節(jié)流損失,節(jié)約了大量電能,而且大大降低了引風機故障率,減少了壓火停爐次數(shù),維持了鍋爐運行穩(wěn)定。在正常情況下,變頻器運行在“自動”工作方式,實時跟蹤爐膛負壓,自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速,保持爐膛負壓穩(wěn)定在設(shè)定值上,減輕了運行人員勞動強度。
??????? 實踐表明:控制器操作簡便,運行方式靈活,運行參數(shù)變化一目了然。引風機啟動時,由于頻率能手動或自動調(diào)整,不僅不會對供電電網(wǎng)造成沖擊,還能使開關(guān)設(shè)備故障率大為減少,延長了開關(guān)電器使用壽命,減少了設(shè)備維護工作量。
??????? 為了將爐膛負壓設(shè)定值穩(wěn)定維持在-20Pa(正常范圍為0~-50Pa),將電機運行頻率調(diào)整到較佳的36~38Hz,此時電機輸出功率在80kW左右,一年就可節(jié)約電能50萬kWh,年節(jié)約效益達20萬元,變頻器全部投資費用1~2年內(nèi)完全回收。
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