135MW问题及改进措施Word文档下载推荐.docx

135MW问题及改进措施Word文档下载推荐.docx

《135MW问题及改进措施Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《135MW问题及改进措施Word文档下载推荐.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

表2示出了EVT公司推荐的入炉煤粒度要求。

表2

煤种

褐煤

烟煤

贫煤

无烟煤

Vdaf

%

45～60

38

17

12

5

Aar

＜15

＞15

-

最大粒径

dmax

mm

15

6

11

3

1.7

中位粒径

d50

1.8

1.4

1

0.7

10%通过的孔径

D10

0.5

0.42

0.2

表中可见，随着煤的可燃基挥发分减低，其成灰破碎能力变差，燃尽度也降低，因此要求入炉煤粒度更细，只有这样，才能使床料（含煤粒）在炉内形成合理的循环倍率及灰浓度分布，满足燃烧、传热以及燃尽度的要求，并且为冷渣器提供适合其正常运行的底渣粒度级配。

为了更好地说明煤的成灰特性的影响，现将我们在成灰特性实验台上对开封电厂燃用的贫煤与巡检司电厂燃用的褐煤的实验数据列于表3和表4。

褐煤的入炉煤粗，但形成的灰细，特别是大颗粒煤有1/3碎裂成小于61μm直径的灰粒；

而贫煤尽管着力控制入炉煤粒径，但d＞3.2mm的煤粒成灰后，90%没有爆裂和磨损，说明它们主要是矸石或岩石，而d＜0.5mm的煤粒成灰特性较好，成灰后，其中0～0.2mm的灰粒占86.7%，因此，开封电厂CFB锅炉的床料粒度级配是两头大、中间较小，即成为底渣而排出的粗大颗粒多，一次通过分离器进入尾部烟道的细小颗粒也多，这是一种不适合CFB锅炉运行的床料级配。

表3巡检司燃煤不同粒径段的成灰数据

煤样分档，dcoal（micron）

宽筛分灰分布（加权）

dash

0-600

600-1000

1000-2000

2000-3200

3200-60000

6000-

0～61

0.3183

0.2700

0.3552

0.3541

0.3106

0.3770

0.3343

61～90

0.1081

0.0415

0.0694

0.0624

0.0650

0.0585

0.0691

90～125

0.2086

0.0786

0.1040

0.0958

0.1046

0.0845

0.1146

125～160

0.0878

0.0440

0.0474

0.0463

0.0325

0.0501

160～200

0.1323

0.0890

0.0722

0.0753

0.0760

0.0607

0.0832

200～250

0.0044

0.0119

0.0075

0.0097

0.0110

0.0054

0.0082

250～300

0.1004

0.1484

0.0534

0.0721

0.0771

0.0799

300～400

0.0093

0.0134

0.0084

0.0129

0.0099

0.0043

0.0094

400～500

0.0307

0.1662

0.347

0.0388

0.0441

0.0444

0.0510

500～1000

0.1395

0.1987

0.1044

0.1035

0.0823

0.0997

1000～2000

0.0525

0.1066

0.0892

0.0737

0.0601

2000～3200

0.0205

0.0363

0.0379

0.0191

3200～6000

0.0264

0.0423

0.0142

6000～

0.0071

表4开封燃煤不同粒径段的成灰数据

0-500

500-1000

0.3692

0.1354

0.0780

0.0445

0.0138

0.0070

0.2378

0.1414

0.0477

0.0252

0.0125

0.0060

0.0018

0.0898

0.1741

0.0511

0.0244

0.0121

0.0072

0.0032

0.1088

0.0935

0.0211

0.0087

0.0037

0.0022

0.0015

0.0569

0.0888

0.0102

0.0051

0.0012

0.0549

0.0047

0.0033

0.0016

0.0009

0.0003

0.0946

0.0355

0.0118

0.0028

0.0597

0.0055

0.0063

0.0023

0.0014

0.0010

0.0257

0.2175

0.0407

0.4584

0.1812

0.0029

0.0723

0.6462

0.1076

0.0079

0.0050

0.0732

0.7936

0.0411

0.0067

0.0621

0.9059

0.0725

0.0744

0.8941

0.0600

3煤质对锅炉运行的影响

煤质（Vdaf、Aar、粒度及成灰特性等）对锅炉运行会产生普遍而深远的影响，设计与运行不重视煤质会引发一系列的问题。

3.1堵煤问题

原煤经破碎后送入煤斗，当入炉煤细粒子多，且其表面水分大于一定值（如12%），则煤斗内煤粘壁压实、搭桥、出煤口不下煤，旋转给料器轮斗粘煤、堵煤。

CFB锅炉运行一旦断煤，虽不会灭火，但对负荷及热力参数扰动极大，往往引发其他事故，夏季多雨没有干煤棚，此类问题更严重。

细粒子多不是堵煤的唯一原因，但是重要因素之一，在改进措施中，除了改变煤斗型线、下煤口结构以及煤斗内衬材料等措施外，应在两级破碎机之间加装转筛机，使已合格的煤粒直接入煤斗，不要在细碎机中进一步破碎，最主要的还是在采购时控制原煤的细粒子份额。

3.2对流化床型冷渣器运行的影响

引进技术生产的135MW、300MWCFB锅炉全都配置该型风水联合冷渣器，其主要优点是容量大，冷却效果好，在国外是广泛使用的定型产品，但在国内众多CFB锅炉上配套使用时，却困难重重，主要是锅炉排出的底渣粒径大。

该型冷渣器由3个室组成，一室为空室，布置有水冷管束的二、三室之间设置了隔墙，依次并列的3个室均在底部安装了布风板，一室流化速度较高，约为1.0～1.3m/s。

而二、三室流化速度为0.3～0.5m/s，炉渣分别经过3个室风水联合冷却后，由第三室后壁中部的溢流口排出。

由此工作原理可见：

它对底渣的粒度级配是有一定要求的，设计要求为dmax=2～3mm，d50＜0.45mm。

表5列出了运行正常的电厂的实测值。

表5

最大粒径dmax（mm）

中位粒径dmax（mm）

云南巡检司135MW（褐煤）

2

0.35

Provence

2.5

0.20

RedHills

0.25

其中巡检司电厂燃用的小龙潭褐煤成灰破碎能力强，煤中很少有矸石，更没掺杂岩石，因此产生的底渣细，一般不用开启一室的粗渣排放口，完全由三室溢流口排放，运行非常成功。

但新乡、开封、新安、白杨河、连州等电厂燃用的贫煤、无烟煤所产生的底渣就满足不了冷渣器对粒径的要求，造成一室被粗渣压死，二、三室根本不能流化，结焦频频发生，往往导致停炉，我们认为如果从煤中杂质及入炉煤粒度控制方面无法改进的话，那么只能放弃这种冷渣器，转而改用对底渣粒度不敏感的滚筒式冷渣器（如新乡、开封、连州等电厂），螺旋式冷渣器（如南票），或强力钢带式冷渣器（如贾旺），前两者为国产、廉价，后者为进口、价格昂贵，但使用效果都很好，能够满足运行要求。

3.3飞灰含碳量高的问题

CFB锅炉采用低温燃烧技术，当燃用贫煤、无烟煤等难燃煤种时，飞灰含碳量高，这是性能考核试验的锅炉热效率难以达到保证值的主要因素之一。

煤的燃尽程度受两方面因素的影响：

●锅炉结构因素：

炉膛高度、分离器分离效率，飞灰再循环系统；

●锅炉运行参数：

煤质（Vdaf、Aar、粒度级配）、炉膛温度、风煤混合均匀性、炉内停留时间等。

对于同一种炉型的CFB锅炉，结构参数差异不大，运行参数中炉温、二次风供给方式等也变化不大，这种情况下，煤质就成了影响燃尽程度的主要因素。

图1给出了若干台220t/hCFB锅炉燃用不同煤种得出的可燃基挥发分Vdaf与飞灰含碳量Cfa之间的非常强的对应关系，即随着Vdaf减少，Cfa相应增加。

我们又汇集了8台锅炉的性能考核试验数据示于表6，发现它们相当符合图1给出的对应关系。

表6

项目

济宁

运河

白杨河4#

白杨河5#

巡检司

杭热

香海

内江*

锅炉出力D

t/h

442

440

416

422

213

220

410

煤质

38.7

41.28

18.34

20.9

52.7

32.6

35.24

17.9

23.39

27.85

34.38

32.45

11.45

30.59

28.8

25.59

Qnet,ar

MJ/kg

22.2

19.95

19.94

20.49

12.44

21.8

20.83

22.59

未燃碳损失q4

1.69

1.29

5.3

4.45

1.78

3.3

2.48

5.16

飞灰含碳量Cfa

6.59/7.85

7.41

13.8

12.85

4.74

7.05

7.04

18.78

底渣含碳量Cba

0.89

0.98

1.24

1.17

0.8

1.11

4.3

排烟温度t排

℃

160

147

134.9

149

169.5

168

135

下床温度t下床

833~845

887

901

865

832

864

锅炉效率η

91.45

91.29

90.57

91.2

91.39

89.53

89.73

89.58

飞灰底渣比afa/aba

51/49

40/60

62.5/37.5

79/21

65/35

31/69

石灰石系统

投

没投

数据来源

性能验收

运行数据

热工院

山东院（供）

哈锅

浙大

辽宁院

*内江改造飞灰再循环系统后，锅炉效率达到90.79%（Cfa降至约13%）。

那么，在上述大趋势下，如何改善Cfa高的状态，可以有以下三方面的措施：

（1）提高炉膛温度

CFB锅炉的飞灰中，粒径d=40～50μm的灰粒含碳量最高，d＞70μm灰粒的Cfa则比较低，估计前者多为分离器分离不下来而一次通过分离器的灰粒，它与煤粉炉（PC炉）中的灰粒直径为一个数量级。

表7列出了CFB与PC炉的炉温与Cfa的对应关系，可以认为它们的Cfa的差别与炉膛温度有很大关系，在确保SO2及NOx排放指标合理的前提下，适当提高燃用难燃煤种的CFB锅炉的床温是降低Cfa的有效措施，但降低幅度不会太大。

表7

炉温（床温），℃

Cfa，%

褐煤、烟煤

贫煤、无烟煤

CFB

850～870

880～920

3～8

12～25

PC

1300～1400

1400～1600

0.5～4

5～15

（2）解决CFB锅炉炉膛中心缺氧问题

在保证过量空气系数为设计值的前提下，减少一次风量，适当增加二次风量，既可提高下床温，又能增加二次风的穿透能力，有利于解决中心缺氧问题；

降低下床压，减少床存量，也能改善二次风的均匀混合效果，但是二次风的引入标高及风口直径已被结构所固定，它是否满足不同标高处的燃烧份额的需要，二次风的动量是否足够等因素还需通过设备改造和运行调整来解决。

（3）发挥CFB锅炉的特点，提高煤粒在炉内的停留时间

CFB锅炉的床料内循环及外循环方式增加了灰粒（煤粒）在炉内停留时间，有利于煤粒燃尽，参与内循环的床料直径约为0.3～1mm，而参与外循环的床料直径约在0.09～0.3mm，它们均能在炉内停留足够时间而燃尽。

在上述范围以外的粗粒子，只能在密相区翻腾，时间过长（10～30min），它会石墨化，反应活性下降而“失活”，而d＜0.09mm的细粒子大部分以飞灰形式一次经过分离器而离开锅炉，由于停留时间短，Cfa也会高。

因此，必须根据该煤质的成灰特性，调整入炉煤的粒度级配，尽量减少粒径偏大或偏小的床料，其中，控制入炉煤中d＜0.2mm粒子的份额对降低Cfa尤为重要。

总之，通过对几台燃用贫煤的135MWCFB锅炉的测试发现，实测的未燃碳损失均比按EVT规范预估值大1.0%～1.5%，仅此一项就吃掉了锅炉热效率计算中的“制造裕量”，我们认为严格测定的话，燃用贫煤的135MWCFB锅炉保证热效率不应高于90%，否则，较难通过验收。

另外，还应注意飞灰/底渣分配比的确定，一般在现场较难测定，都是在试验前双方约定，这个比值也和煤质（主要是Vdaf、Aar）有关。

表8给出一个经验值（不考虑石灰石）。

表8

褐煤

烟煤

贫煤

灰分Aar

＜20

＞20

飞灰/底渣比

70/30

60/40

50/50

因为计算未燃碳损失要用飞灰与底渣的质量加权平均值，而底渣含碳量较低，故飞灰/底渣比的大小对计算该项损失有较大影响。

我们控制入炉煤的细粒子份额，不但可降低Cfa，对减少飞灰的比例也是至关重要的。

3.4过热器及再热器喷水量偏大及排烟温度高的问题

（1）后燃现象应该是问题的重要原因，所谓“后燃”是指细粒子在分离器内继续燃烧，表现为分离器出口烟温高于其入口烟温，这个烟温差与Vdaf有关，贫煤难燃，如开封及淄博电厂的△t可达30～70℃，负荷越高，越接近上限；

而燃用褐煤的巡检司电厂，△t=0℃，甚至为负值。

“后燃”使尾部烟道入口烟温升高，增大了Ⅲ级过热器、Ⅰ级过热器以及低温过热器等对流受热面的吸热量，也提高了排烟温度；

为了不使喷水量过大，这些受热面尽量不吹灰（只吹省煤器、空预器），这也使排烟温度无法降下来。

（2）EVT的热力计算软件用于贫煤和无烟煤是否准确也值得商榷，究竟是我们炉内灰浓度工况组织得不符合设计要求，还是EVT规范选取的炉内传热系数有问题，需要加以分析。

新乡、开封、淄博等几个燃贫煤的锅炉已将炉膛上部布置的高温再热器及Ⅱ级屏式过热器分别减少21%及10%的传热面积，改造效果不明显，对比各受热面的温升，可见低温再热器吸热量大大超过设计值，所以减少低再受热面可以把再热器事故喷水量减下来；

同时，增加省煤器受热面积，有助于调整蒸发受热面与过热、再热受热面吸热比例的失调，还可把排烟温度降下来。

另外，在合理布置CFB受热面的基础上，通过运行调整使炉膛中气固两相流的“运行流态”符合“设计流态”也是确保热力参数达到设计值的重要手段。

但是直接测量炉膛内的飞灰携带率（或飞灰浓度分布）是很困难的。

目前，我们采用置于炉膛下部耐磨耐火层区域的上、中、下三层床压测点的测量值间接反映上述指标。

但上层床压测点距布风板仅5米，尚不能很准确地代表炉膛中、上部的灰浓度，根据国外经验建议采用炉顶至布风板下面的差压测点的测量值△P总代表炉膛内床料质量与布风板风帽压降的总和，对于锅炉某一特定负荷，△P总为一定值，可通过排放底渣进行调整；

同时采用炉顶测点与炉顶以下19米处测点之间的差压值△P上代表炉膛至分离器入口的灰浓度，△P上没有直接控制手段，但它受床存量、风量、炉温和床料粒径级配等因素的影响，可通过这些因素间接改变△P上。

在锅炉运行中，运行人员应该根据负荷大小，改变上述因素使△P上达到一个预先给定值。

总之，△P上代表了在某一给定烟气流量下的循环质量流量，它会影响炉膛的换热、炉膛上、下部的温差以及后燃现象等等。

锅炉设计工况是考虑加石灰石脱硫的，而实际运行时用户往往不投石灰石，这会对床料粒径级配产生相应的影响，由此产生的热力参数偏差也必须加以弥补。

EVT的性能规范更适合褐煤及烟煤（巡检司电厂的热力参数符合设计值就是证明），规范中各条曲线的烟温上限仅在880～890℃似乎没有仔细考虑燃用贫煤及无烟煤的需要，EVT燃用难燃煤种的业绩也鲜为人见，因此，我们必须在这方面消化、创新、摸索出一套适合中国煤质的设计计算方法。

3.5炉膛内受热面磨损问题

该问题在锅炉运行初期出现较多，这主要与制造、安装质量有关，分以下几种情况：

（1）密相区耐火耐磨层上沿装设有防磨盖板，制造时没有贴紧变径的水冷壁管，盖板上端间隙大，在贴壁下降的灰流冲刷下，磨损严重，并危及到水冷壁管。

解决方法是采用热校法消除间隙，然后采用超音速金属喷涂及非金属喷涂方法加强了此处（灰粒软着陆区上沿）防磨能力，问题已经基本解决。

（2）水冷壁（下部）鳍片在安装时，扁钢条上、下错位，或焊瘤较大，造成灰流在水冷壁管之间形成的沟槽中流动阻滞，以致将鳍片磨穿而漏灰。

通过打磨消除阻碍物，此类故障已基本消除。

（3）双面水冷壁下联箱穿前、后墙处，炉内耐火耐磨层的敷设，如果终止于水冷壁的沟槽内，它就会加速且改变灰流的方向，造成水冷壁磨损而泄漏，这类一过性事故，是比较容易消除的。

（4）Ⅱ过、高再屏弯曲变形造成凸侧管壁磨损，此问题同设计时膨胀量的计算以及上部金属膨胀节与弹簧吊架的选取和安装质量有关系，真正那种因素起决定作用还有待于进一步讨论。

另外，当床料粗粒子份额偏多时，为使中、上床压达到设计值，一次风量往往偏大，这也会增加炉内磨损的程度。

4结论

（1）根据煤质（Vdaf、Aar、成灰特性）规定合理的入炉煤的粒度级配要求，是保证炉内能形成满足燃烧、传热所需要灰工况的主要手段，设计及运行人员对此必须有清醒的认识。

（2）由于煤质问题，不能得到风水联合冷渣器流化所需的合理的底渣粒径级配是该型装置不能正常运行的根本原因。

若煤质不能改变，则必须改用对灰渣粒度不敏感的冷渣器型式，如改用滚筒式已是大势所趋。

（3）CFB锅炉具有清洁燃烧、稳燃性能好及煤种适应性强等优点，但它并非燃烧效率高，因为其炉温低，在使用难燃煤种时，不要对它的燃烧效率期望过高。

（4）CFB锅炉的燃烧工况的组织比煤粉炉复杂，炉内灰工况偏离设计工况，实际的循环倍率达不到设计要求，这会降低炉内传热系数，造成炉膛蒸发受热面与尾部过热、再热受热面的吸热比例失调，从而引发锅炉过热器及再热器减温水量增大、排烟温度高等问题出现。

参考资料

[1]吕俊复，等.循环流化床锅炉的飞灰含碳量问题.动力工程，2004（4）.

[2]刘永，等.循环流化床锅炉几个主要问题分析.全国CFB协作网技术交流资料汇编（四）.

[3]殷春根，等.杭热CFB锅炉性能试验测试报告.浙江大学热能所，1999.

[4]姜义道.燃用褐煤的大容量CFB锅炉运行实绩.锅炉制造，2004（4）.