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石獅熱電廠循環流化床鍋爐輔助系統簡析

欄目:綜合論述 發布時間:2018-08-22

內容摘要:關鍵詞:循環流化床鍋爐  鍋爐輔助系統

 

概述

    循環流化床鍋爐及其輔助系統是整個鍋爐系統有機聯系不可分割的組成部分,循環流床鍋爐需要配備與之相適應的輔助系統,否則難以達到預期目的。福建省石獅熱電廠兩臺東方鍋爐廠生產的燃用福建無煙煤的循環流化床鍋爐于1998年底安裝完畢并一次點火成功,至今已連續、安全、穩定、和高效地運行了半年左右,其中,除了鍋爐廠家(采納了我省有關專家的建議)對鍋爐本體的成功設計,我院作為該工程的設計單位,對鍋爐的輔助系統的成功選型也為該鍋爐的成功奠定基礎。在此,本人結合燃用福建無煙煤的特殊要求,對石獅熱電廠的循環流化床鍋爐輔助系統做一簡析。

    2  送風系統

    循環流化床鍋爐的送風系統應根據自身燃燒特點,為燃燒提供足夠的空氣量,并結合鍋爐結構以特定的方式送給所需要參數的空氣,以保證燃燒和換熱正常進行。對于石獅熱電廠的循環流化床鍋爐,由于容量較小,且采用低倍率循環,爐膛燃燒份額較小,燃燒所需的一次風、二次風、播煤風三種型式的風均由一次風機供給。預熱后的一次風經三路風管從底部進入風室,通過布風板進入爐內,使床面物料流化、燃燒,并將部分物料送到爐膛,其中的一路風也作為啟動時油點火配風,以使油點火啟動時,燃油能夠充分燃燒并產生高溫煙氣加熱底料和鍋爐本體,啟動完退出油槍后是否繼續送風視各爐運行要求決定;另從一次風總管接出一路作為二次風從爐床上稀相區進入爐膛;并從給煤口進入六股播煤風以使燃料均勻送到床面并避免因熱煙氣倒入給煤機而損壞設備。

    2二次風分級燃燒系統:

    通過預熱的二次風從爐床上稀相區爐膛左側進入風箱,然后分到前、后墻風箱并沿爐寬均布的二次風口進入爐膛。這種進風方式比以往直接從兩側二次風口送入爐內助燃更有利于爐內燃料的擾動,并延長了進入稀相區的細煤顆粒的停留時間,使其能更充分燃燒,同時也有利于降低NOx和飛灰排放量。

    2單獨的回料風系統

    該循環流化床鍋爐,采用先進的回料裝置,可避免堵灰,分離器與回料器之間設有中間儲灰倉,儲灰倉中的灰通過回料裝置送回床層循環燃燒。為使分離器所收集并存于灰斗和料腿的飛灰均勻送入爐內,專配一臺無級變速回料風機,送入一定壓力的空氣啟動返料閥,使物料松動。在鍋爐運行中可根據分離器出口灰溫來調整回料風機轉速或分離器回料風、松動風調節門以改變回料裝置的用風,從而改變回料量的方法來調節床溫,因此回料風機對四料系統的良好運行起很大作用。

    對于回料裝置,返料太多會造成料位太低,引起返料系統竄風,甚至會使料倉無料而造成分離器失效,同時返料系統竄風也易使返料系統再燃而結焦,料位太高又會降低分離器的分離效率,使返回爐膛的循環灰量減少而降低鍋爐的熱效率和出力。因此對返料量的控制很重要,我院熱控專業在設計中增加了回料裝置料位的監測儀器,但實踐證明,回料系統循環灰量隨鍋爐負荷的變化具有自干衡特性,當回料器的回料風、松動風調節好鍋爐建立起正常的灰循環后,鍋爐運行中循環灰量將隨鍋爐負荷變化而變化:鍋爐負荷增加,更多的灰粒被煙氣帶出爐膛進入分離器,分離器分離下來的灰量增加,回料腿內的灰位上升,通過回料器的循環灰相應增加,反之,循環灰量減少。這是該鍋爐本體設計成功處之一。

    2石獅熱電廠的循環流化床鍋爐的送風系統的設計總體上是成功的,但在實際運行中存在著一些問題:

    23一次風經三個大直徑進風管從底部進入水冷風室后通過定向風帽進入密相區,在整個流化床上形成兩個旋轉流場,但流化床的四個角落有可能形成流化死區,而且,從底部進風需占用較多的爐底空間,否則可降低鍋爐的絕對高度以減少鍋爐本體鋼材用量或提高鍋爐爐膛的相對高度以更有利于無煙煤的燃燼。

    23由于二次風只有一個總調節擋板,只能控制總的燃燒風量,沿爐寬方向的風量分配不能進行調節,這又會造成二次風對爐膛煙溫無法很好的控制調節,左右側回料器的工作狀態不一致。一、二次風均由一次風機供給也給運行帶來一些不便,當需調節一次風機以調節其中之一時,不利于另一種風的穩定運行。

    23該爐型采用床下油點方式。雖說床下點火方式是較先進的一種點火方式,具有床料加熱均勻、升溫快、床內不易結焦、運行人員工作量小等特點。但該鍋爐是將點火油槍安裝在一龐大的點火預燃筒內,該預燃筒占地空間非常大,而且未設火焰監視、熄火保護、煙溫控制等設施,點火時不易掌握啟停的時機而會出現預燃筒風道超溫。

    以上這些問題可在今后工程中進一步改進及完善,如可將一次風改為從爐側進風,將一、二次風機分開、改變點火預燃筒的大小等。

  2風機的選型

  鍋爐燃燒所需的總風量按常規確定,對于循環流化床鍋爐還要考慮到流化床流化速度的要求,使運行風速保持在適宜的水平(一般在3ms左右)以保證細煤粒通過爐膛有較長的時間以助燃燼,因此送風量不能過大,但又必須保證鍋爐的床料能夠流化、沸騰,對確定的布風板面積,其送風量的范圍實際上已確定,可見循環流化床鍋爐風量的選擇和控制是很重要的,實踐證明調節一次風對鍋爐的燃燒尤其是控制床溫非常有效。

    循環流化床鍋爐所需的風壓比一般鍋爐高,這是因為它不僅要克服系統所通過各種設備(包括料層)的阻力,還要足夠的壓頭將一定濃度的物料送到爐膛上部。我院在做工程設計時除精心設計熱風道布置方式以降低管道阻力外,還要求鍋爐廠在設計時盡量減少本體阻力,如對風帽進行改進以降低布風板的阻力,這些都能適當降低鍋爐送風機風壓以提高機組運行經濟性。同樣,循環流化床鍋爐由于本體裝有旋風分離器,吸風系統阻力比一般鍋爐要高,因此送、吸風機的風壓均要求較高,往往難以選到所需風量和風壓相匹配的風機,這是目前普遍遇到的問題。

    石獅熱電廠兩臺35th的循環流化床鍋爐,最終選擇的是鞍山風機廠的產品,所選型號的風機的風量、風壓與計算值相近。

    送風機:AGX75—1No16D型,風量Q=49326m3h;風壓P=14936Pa,  內功率296kw,配315kw的電機。

    引風機:AYX35—lA—No16D型,風量Q=78450  m3h;風壓P=3307Pa,內功率926kw,配132kw的電機。

    為保證所選用的風機性能滿足運行需要,一般都考慮裕量系數K,通常對于循環流化床鍋爐風量裕量系數KQ>I10,風壓裕量系數Kp>120;本工程中取Ko=115,Kp=125。實踐表明送風機出力具有足夠的裕量,能夠滿足鍋爐負荷(40th)時的要求,在今后運行中可逐步提高床壓,在保證送風的前提下,高床料運行方式下布風,床溫將更均勻,鍋爐抗干擾能力也更強,運行更穩定。同時,在今后的風機選型中,可考慮適當降低裕量系數,以免造成不必要的損失。

    3  煤的制備系統

    循環流化床鍋爐對入爐煤的粒度及顆粒度分配有其特定的嚴格要求,要求顆粒度≤8mm,而且≤4mm的顆粒必須大于70%、≤2mm的顆粒必須大于50%、≤lmm的顆粒必須大于30%,這對煤的制備系統提出了較高的要求。從我省無煙煤的篩分比例中得知:≤04mm的顆粒約占30%、≤lmm的顆粒約占50%左右、≤3mm的顆粒約占70%左右,且其全水分為12%左右,因此我省無煙煤顆粒較細,且水分較高,容易造成煤的制備系統的堵塞。針對這一特點,石獅熱電廠的制備系統采用的一篩一破系統,選用沈陽電站輔機廠生產的專為循環流化床鍋爐輸煤系統設計的能提高破碎比、防止堵塞的PCHX80x90型細碎環破碎機,在破碎機前設的篩子采用一較大出力(200th)的莫根森篩分機以免煤在篩子處堵塞;而且在該系統前還設一旁路以備系統檢修時給鍋爐供細煤用,以上這些措施提高了輸煤系統的安全系數。半年多的運行顯示煤的運行狀況良好,基本上能達到鍋爐進煤的要求。

    4  除塵系統

    循環流化床鍋爐的出口排煙含塵濃度比較高,石獅熱電廠的鍋爐廠家提供的鍋爐出口煙氣含塵量高達3168sNm3,為使排煙達到環保對鍋爐煙塵排放量要低于150mgNm3的要求,除塵效率需達9953%以上。目前國內只有電除塵器的效率能達此要求,因此石獅熱電廠采用的是龍凈集團的單室三電場電除塵器,除塵效率高達996%以上,除塵后煙氣含塵量可小于150mgNm3,達到環保要求,在電廠現場只能看到煙囪飄出的縷縷白煙。與傳統的文丘里水膜除塵器相比,電除塵器的前期一次性投資及廠用電耗電較大,但它具有除塵效率高且系統阻力小(250Pa左右,僅為文丘里水膜除塵器的20%左右),不耗水(每臺文丘里水膜除塵器需耗水20th左右)的優勢,因此對循環流化床鍋爐采用電除塵器除塵是合適可行的,也是今后環保要求的趨勢。

    5  小結:

循環流化床鍋爐的應用和發展需配備與之相適應的燃燒輔助系統,運行經驗表明,輔助系統出現問題是造成停爐的重要原因。除了上述的送風系統、燃燒制備系統和除塵系統外,還有燃燒監測與控制系統、排灰渣系統等,均需予以足夠的重視。搞好設計工作是保證這些系統正常有效地工作的前提。設計時必需充分了解循環流化床鍋爐的結構和性能特征及對輔助系統的要求。設計單位要加強與鍋爐廠、各輔機制造廠之間的聯系與配合,及時協調處理出現的問題,總結循環流化床鍋爐燃用福建無煙煤的經驗,提高循環流化床鍋爐的實用水平,為福建省的循環流化床鍋爐燃用福建無煙煤作出有益的貢獻。

 

文章作者:陳端瑩(福建省電力勘測設計院 350003)

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