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淺析我省循環流化床鍋爐的幾個問題

欄目:綜合論述 發布時間:2018-08-22

內容摘要:本文從我省近幾年投運的循環流化床鍋爐寧常見的幾個問題分析入手,著重對影響該爐型的出力、熱效率等問題進行剖析,并提出相應的建議。

關鍵詞:循環流化床鍋爐  出力  熱效率  無煙煤

 

 

在世界各國越來越重視能源與環境協調發展的今天,循環流化床(CFB)鍋爐作為潔凈燃燒設備,倍愛人們贊賞。1992年,我省第一臺10th低攜帶率循環流化床鍋爐在福州華僑塑料廠投運。之后又有幾臺不同類型的CFB鍋爐在我省建成投運。由于該爐型處于初期發展階段,許多技術問題(包括運行管理)都有待于完善,因此難免有這樣或那樣的問題出現,如鍋爐的出力、熱效率、分離器、磨損、筑爐材料等。針對這些問題,我省于19932月首次召開了福建省循環流化床鍋爐技術研討會,就上述有關技術問題進行了認真的研討,對該爐型的燃燒技術給予充分的肯定。1997年元月,我省第二次召開了研討會,并成立于全國唯一的循環流化床鍋爐技術協作網,這次會議,就我省幾年來應用循環流化床鍋爐的情況作了充分的討論和分析,對CFB鍋爐的燃燒技術在我省推廣應用的有關技術要點達成了共識。并對今后該爐型在我省的發展作了肯定的導向。

1992年我省一臺CFB鍋爐投產以來,至今已形成了各種流派,不同類型的CFB鍋爐已達41886蒸噸(見表一),這批爐子的投運,喜憂摻半。為我省CFB鍋爐的發展提供了寶貴的經驗,人們在鍋爐的選型上從動搖不定的觀望到重點選擇,再也不為鍋爐的出力、熱效率、分離裝置而苦惱,而是考慮連續穩定運行的時間長短,甚至提到脫硫的效率等影響環境保護的問題。

從近幾年的運行實踐表明,產生這些問題的因素很多,不同的爐型反映出的情況各不相同,但從石獅大寶熱電廠35th循環流化床鍋爐的選型設計、安裝運行的經驗分析,以前普遍存在的問題(如出力、熱效率、分離器、磨損、漏風等),最主要的原因在于鍋爐制造廠家對鍋爐本體的設計還不能適應福建類無煙煤的特性及燃燒要求,對爐子的關鍵部件的要求尚缺乏成熟的技術,以及運行管理人員的素質等因素引起的。本文將對這些問題作簡要分析,并提出相應的改進措施。

1.影響鍋爐的出力、熱效率的因素

1燃料特性的制約

眾所周知,福建類無煙煤有著揮發份低、固定碳和灰份的含量高、著火溫度高而灰熔點低等特點。而原煤的篩分結構往往被人們所忽視。據調查,諸多用戶在原煤破碎前未篩分,使本來細煤粉比例就較大的原煤破碎后細煤粉所占的份額就更大,且煤質脆、強度低,這是最關鍵且是最致命的一點。因為這些細煤粉進入爐膛后,立即受高溫煙氣流的沖刷、碰撞并迅速燃燒且被高溫煙氣流沖出爐膛,這時如果沒有高效分離器是很難把這些細煤粉分離下來,造成返料灰減少。為保持爐膛煙氣流(細顆粒)濃度,必須增大給煤量,這樣勢必造成爐膛溫度降低,且飛灰含碳量增大。因此要保證燃燒效率就必須要有足夠高的爐溫和細顆粒在爐內有足夠長的燃燒(停留)時間。先篩分后破碎,可減輕破碎機負擔,又可使煤的篩分特性達到設計要求。比如某化纖公司一臺10thCFB鍋爐,燃用本省永安無煙煤,由于該公司在原煤破碎前未篩分,造成破碎后的細煤粉所占份額≥50%。再者,雖說該爐型屬低攜帶率,但由于爐膛高度不夠,使未燃燼的細煤粉(融熔狀態)受阻力的影響在分離器內形成二次燃燒并結焦,出現分離效率下降、堵塞、返料灰減少(甚至無法循環)等現象。最后被迫拆除分離器,當沸騰爐使用。因此,煤的篩分結構是影響CFB鍋爐出力和熱效率的關鍵因素之一。

1本體結構的設計問題

從我省近幾年投運的循環流化床鍋爐情況分析,問題最多的還是鍋爐的本體設計。究其原因在于鍋爐設計制造廠家對福建無煙煤特性沒有足夠的了解和必要的試驗,以致鍋爐本體結構的設計存在不少缺陷。比如爐膛高度不夠,循環倍率太高,造成細煤粉末在爐膛內燃燼就被煙氣流帶出鍋爐尾部,使飛灰含炭量大大增加,也給環保帶來諸多的問題;其次是分離裝置問題,分離器效果的好壞直接影響到鍋爐的燃燒效率、出力、熱效率和排塵濃度。曾先后有平面流分離器、旋風分離器、迷宮分離器以及擋板分離器等多種分離器在我省投運。但由于福建無煙煤有其獨特的特性,平面流分離器、迷宮式分離器和擋板分離器均難適應,且出現分離效率低、結焦等問題而先后被淘汰。而旋風分離器以其較穩定運行和較高分離效率獨占鰲頭,且能適應福建無煙煤特性。實踐證明,上排氣較下排氣的分離效率更高、磨損少、且運行可靠。第三是返料裝置的設計問題,目前在我省投入使用的有L閥、H型閥和U型閥等。從近幾年的使用情況分析,無論采用何形式,返料都是流化進料的,所以料腿高度是關鍵,要保證物料處于充氣滑移狀態,且不能漏風,以免造成二次燃燒結焦、堵塞等現象發生。但目前投運的無論是何種型式閥,都共同存在一種弊病,就是對料腿高度沒有更直觀的觀察,只能靠對風壓和運行經驗來判斷料腿高度,這樣容易造成返料量不穩,或出現過高堵塞和過低漏風等現象。

部分輔助設備的設計問題

輔助設備的系統設計,將直接影響一臺鍋爐能否長時間的連續穩定運行。實踐證明,輔助系統出現的問題也是造成停爐的重要原因。

2鼓、引風機的配置

CFB鍋爐要求的送風壓力與沸騰爐相似。其風機系統電耗比常規鍋爐高出近一倍。所以優化風機的選型和配置,提高風機系統效率,減少風機故障造成的停爐對CFB鍋爐運行的經濟性具有重要意義。

一般來說,對于大、中型的CFB鍋爐可采用單設一次風機和二次風機的方案,可有效降低電耗,同時在二次風機發生故障時,可在不停爐的情況下(由一次風機維持低負荷運行)進行維修。而對小型的CFB鍋爐來說,為避免分設一、二次風機使送風系統的設計復雜化,平電一大一小兩臺風機是較合理的。同樣,為避免水膜除塵器的帶水引起引風機葉片粘灰、腐蝕,也可配置一大一小引風機作為互換。當然,如果在鼓、引風機的系統設計時,考慮配置變頻調速器,可大大減少電耗。

2給煤機的選型設計

給煤機簡單地可分為螺旋給煤機和刮板給煤機等。目前在我省應用最普遍的是螺旋給煤機。該型機在運行中經常出現的故障是堵塞現象,因此在選型設計中應根據煤種和煤質情況而定,一般選用葉片的螺旋間距要盡量大些較穩妥,避免因煤種或煤質(水份)的變化引起不必要的堵塞。而刮板給煤機主要是防止落煤管堵塞,因此在設計時落煤管的彎曲角度不應過大。同時為防止落煤管銹蝕造成落煤不暢,最好采用不銹鋼管制作落煤管。

2排渣管及其它

排渣管極容易被床內排出的約900℃左右的熱灰渣燒壞。因此在設計時應采用水冷夾套,使其得到充分冷卻,其次是排渣管在一次風室內的熱脹冷縮,造成風室漏風,設計時應盡量考慮膨脹節。第三是風室的排灰()問題,如果風帽被燒壞,床料將漏入風室,如不能及時排出,則會被一次風吹起,將其它風帽堵死燒壞,因此在風室內應布置排渣管。

返料風要返回物料并在床內迅速均勻播散。因此它要求要有較高的壓頭。如單設回料風機,其風量小風壓高,風機很難達到要求,也很難控制。因此,在我省的某些用戶已采用風壓較高的冷一次風作為回料風,基本上能滿足返回物料在床內迅速擴散的要求。

磨損與筑爐材料

凋查表明:目前在我省已投運的CFB鍋爐大都出現不同程度的爐膛漏風、耐火材料脫落以及濃相區、低溫過熱器、分離器的嚴重磨損等現象。它將直接影響鍋爐連續穩定安全運行時間及熱效率,因此爐內(包括分離器、返料器等)的耐高溫、耐磨砌筑和澆注料的選擇是至關重要的。如福州二化熱電廠兩臺35th循環流化床鍋爐(未改前),由于其主床面小,煙氣流速偏高,爐膛高度不夠,使燃料在爐內停留時間很短,一次燃燼率低,磨損嚴重。而且分離器效率低,造成循環灰量少,爐膛內顆粒濃度低。這必然造成煤耗大、熱效率低(出力低)、磨損嚴重等現象,形成惡性循環;改造后,各技術經濟指標有了很大的改觀,就防磨砌筑料而言,該廠經過實地考察,反復比較,最后確定采用江蘇宜興耐磨耐火材料總廠生產的HMS高耐磨標準磚砌筑,經過幾個月來的運行證明,該材料在爐內耐火耐磨的砌筑是可行的。因此,耐磨燒注料首先要選好生產廠家,再就是嚴格按其技術要求配制施工。

運行管理

實踐證明,正確的操作和良好的運行管理是CFB鍋爐安全穩定運行的重要因素。否則即使再好的設備和完善的輔機系統,也不可能有良好的運轉。就石獅大寶熱電廠而言,該廠吸取了省內近幾年CFB鍋爐安裝運行的經驗教訓,在籌建初期,聘請了省內鍋爐和運行司爐專家,使該廠從安裝、調試、運行等都順利進行,并取得了(打破了省內)半年連續安全穩定運行無大事故(無停爐)大關。這充分說明運行操作人員的水平素質是非常重要的。因此,開爐前對司爐人員的培訓和跟班實踐是非常必要的。更重要的是在運行實踐中摸透一臺爐的特性,不斷總結提高操作水平和管理水平。

結束語

隨著人民生活水平的不斷提高,人們對環保要求也越來越嚴。就鍋爐煙塵排放而言,從對其粉塵和黑()度的要求到目前已對SO2實行總量控制,而CFB鍋爐作為潔凈燃燒設備,越來越受到人們贊賞。    從幾年的投運實踐、探索、改造、經驗總結,福建的CFB鍋爐已邁入逐步成熟的階段。相信在本協作網的帶動下,經過廣大同仁的積極努力,CFB鍋爐將會為社會、企業創造更好的社會效益和經濟效益。

 

文章作者:詹玉明  (福建省節能技術服務中心  350001

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