程昌业——循环流化床锅炉启停问题等探讨.pptx
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1、循环流化床锅炉的启停过程技术分析循环流化床锅炉的启停过程技术分析Technology analysis for CFB boilers during their starting-up&shutting-down 烟台龙源电力技术股份有限公司程昌业 王新光 王晓健 张玉斌 目录目录 摘要 前言 锅炉启动过程中注意到的关键细节 流化床锅炉正常停炉与事故处理 锅炉屏式受热面的变形、热偏差与防护 等离子无油点火技术在流化床锅炉的应用前景 结束语对多数的CFB火电机组来说,似乎已经彻底解决了运行调整的基本技术难题,但笔者认为,锅炉的点火启动、停炉操作、事故处理、屏式受热面的变形保护和节油措施的掌握需要
2、相当细致的过程控制,并非一般意义上的简单作为。本文将一些有关的关键技术内容加以分析探讨,介绍一些实用的运行经验和工程实践概念,以期对提高CFB机组的安全经济性有所贡献,具体的技术环节可供专业人士参考,共分启动、停炉、屏式受热面防护和无油点火/微油点火技术运用前景四个部分予以阐述。摘要摘要循环流化床锅炉CFB技术在设备制造、工程设计和运行调整等几方面都存在着一些工艺问题,需要加以研究分析。解决这些问题的途径有多方面内容需要探讨,而运行操作尤其是启停过程最直接影响用户利益,是我们首先要深刻掌握的技术概念。运行方面的调整和维护正确与否,对锅炉设备的寿命、机组运行性能有着不可分割的关联,事关电厂的企业
3、收益和安全可靠性。关键词:CFB 停炉操作 点火启动 屏式过热器 屏式再热器前言前言一 点火启动要点锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节1.料层试验 通过料层与空板阻力试验,可以全面地了解CFB基本的布风均匀性、料层阻力、空板通风阻力和热态模拟等情况,对于预见性地判断未来热态的调整行为有着非常重要的意义。启动调试的冷态试验中,应当完成:点火风、主流化风和主流化风+点火风这样三种风量组合下的料层试验与前两种状态下的空板阻力特性试验。一般情况下,对应各料层厚度的冷态最低临界流化风量出现时,会在逐步加风升压过程中突然发生风室风压0.150.35kPa的下降值凹陷情况,此点
4、极为重要。为此,建议在一次风机或增压风机作为流化风源料层试验时,在该拐点出现以前的加风幅度应当尽可能小,以便找准关系。一 点火启动要点锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节2.点火启动用风量 点火启动过程中,以冷态试验下所获得的点火料层对应的冷态最低临界流化风量Qmin.1f为基准值,确定点火时床下流化风量Qz.1f应等于1.11.7倍的 Qmin.1f风量,其中包括了1520的播煤风、密封风、膨胀节冷却风和输煤风等辅助用风风量。对于“T”或者“L”类型大孔径风帽取上限,防止漏灰或流化不均匀;对于钟罩式或者蘑菇头类型小孔径风帽取下限,节省点火用油。二次风的风量Qdh.
5、2f应为0.200.60倍的Qz.1f风量。具体数量以保证基本推力(即母管风压要比最低二次风口附近床压高出0.122.0kPa)为好、防止瓦斯返窜,二次风形成扰动即可。一 点火启动要点锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节3.点火筒配风方式 针对目前国产循环流化床锅炉点火筒特点,点火配风时主流化风挡板开度根据关闭时的漏风程度应为015;而点火油枪中心风和夹层冷却风构成的点火风量比例应该为总流化风量的7590。具体的比例以风道走势和截面积分配为准,同时兼顾点火筒及分室各段温度,避免出现“窝火”烧损情况。一 点火启动要点锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意
6、到的关键细节4.投煤操作 在床温达到420650时(按煤种判断),宜采取点动脉冲式试投煤引火方式。试投煤时,单台给煤机出力选择10的给煤量。每次投煤45200秒钟,间隔15分钟。以氧量和床温上升情况以及就地观察火星状态来确认着火可靠后,经两三次后方可连续给煤。一 点火启动要点锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节5.油枪撤出时机 在安全的前提下可适当提前撤油枪的时机,多数情况下650780床温为第一支床下点火油枪撤出的时机,820前可撤出全部点火油枪,以防温升过快结焦和爆燃,形成燃油向纯燃煤的良好温升过渡关系,但必须兼顾返料温度。一 点火启动要点锅炉启动过程中应注意到
7、的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节6.投煤后风量控制 投煤后逐渐加大混合风量及主流化风量。对于没有点火增压风机的哈锅、济锅等炉型,可以直接加大混合风量而无需减小点火风量;而对于设计有点火增压风机的东锅等炉型,在停运点火增压风机前,力求在撤油枪以后的710分钟内逐渐关闭点火风并增加主流化风,维持稳定床压和风室压力,在混合风完全加入后及时停止点火增压风机运行。一 点火启动要点锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节7.邻炉加热系统的使用 为了省油点火、耐火材料预热和舒展炉本体初期膨胀,建议在正式投油以前512小时内适度投入邻炉炉底加热,使得投油枪以前的汽包压力达到2
8、4 kgf/cm2(0.20.4MPa),炉子热量蓄积后点火用油将大大减少。一 点火启动要点锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节8.给煤量的标定 做好启动前给煤机落煤量的标定,精确掌握针对具体设计状况下的给煤量。二 床料粒度的控制锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节1.细灰 不赞成先期对返料器补加细灰。除非所补加的细灰确实为前一段运行中所积累的J阀存灰,而且为矸石类粗大颗粒为主要份额的燃料。自然形成的细灰更易适应返料器特性,而且在低温阶段向高温燃烧的升温过程,短路烟气可使分离器筒体预热充分,膨胀更为顺畅。二 床料粒度的控制锅炉启动过程中应
9、注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节2.颗粒度的微调 对不易积累颗粒的洗中煤,粉状固体燃料或者其他泥煤燃料,如细料量过大。则可通过返料器放灰来实现颗粒度微调。二 床料粒度的控制锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节3.床料补加的时机 为了维持主流化床颗粒和床层厚度,在料层厚度缺失、床压下降的情况下,需要通过补料系统及时补加床料。二 床料粒度的控制锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节4.粗大颗粒床料的处理 对于粗大颗粒过多、细料缺乏的CFB锅炉,一般情况下可延长低负荷存料时间。必要时可以通过排放底渣来实现颗粒成分转化,控制床料增长
10、速度,也可以直接补入细料,避免高温结焦倾向、缩短细料蓄积时间。三 汽温的调节锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节汽温的调节 再热器系统尽量使用烟气挡板,三通短路受热面等手段调温,减少减温水量,以保持热力系统效率,启动中投减温水的时机对汽温控制是很重要的。建议对汽温540要求的炉子,在420450时可开启各段减温水调整门前、后手动分门和总门,根据漏量偏差所造成的各段汽温偏差,即使调整两侧减温水量,使两侧汽温均匀性良好,以后即可跟踪好汽温,直至合格为止。而对于450额定温度的炉子,以360370试投减温为好。四 返料器J阀配风调节锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动
11、过程中应注意到的关键细节1.风量调节的一般概念 从一般的传统概念上来讲,希望分离器下方料腿所正对的返料器松动风风量(或风速)应该比靠近返料斜腿的流化风风量(或风速)小一些。这一说法在很多场合下都是对的,也被实践所证实。但我们确实在调试中多次发现,有时候前后风量分配关系并不是一成不变的。对于特定的锅炉、返料器结构、负荷、风源分配和飞灰特性来说,有时候两者一样多、或者相反的关系反而更有利于建立良好的循环,实现在启动过程中较快速的循环温度稳定,避免循环不畅所形成的栓塞脉动作用。因此,按照我们的经验,希望大家充分重视这一配风关系的调整。四 返料器J阀配风调节锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程
12、中应注意到的关键细节2.导向疏松风的应用 一般不推荐使用料腿上的导向疏松风,但可以适当使用返料器J阀前后的水平导向风,其原因在于不愿意在料腿附近形成非常有利于绝热环境下的快速管内燃烧。这样做可以产生返料体系的内部低温结焦或气体膨胀阻力,这样的现象在类似的CFB锅炉调试中已多次遇到,其证据就是可以在料腿和旋风分离器锥体等部位停炉后看到不少熔岩状疏松挂焦痕迹,运行中甚至发生返料装置堵焦停炉和小的爆燃振动这样的故障,尤其在高床温运行方式下。五 风室漏灰的处理锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节1.主风室漏灰 主流化床风帽漏灰或者四周密封膨胀漏灰后的一个显著特点就是风室温度
13、的持续升高,并且伴随着风压的波动。当风室温度高到一定程度时,需及时排除风室存灰。严重时必须停炉灭火,彻底加以清除。按其他循环流化床经验,暂定为480550停炉灭火。在此温度下,一般堆灰量已占到风室体积的很大份额,必须停炉清灰。主流化风室清灰时需非常小心,缓慢开启底部放灰管并同时加大一些风量,保持起码的流化风压水平,必要时也可以适当降低负荷和控制料层厚度。五 风室漏灰的处理锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节2.J型阀漏灰 返料器J阀风室漏灰时,小风室压力显著下降并摆动,且伴随着罗茨风机电流升高现象;这一状况往往与入口滤网堵塞情况相近。但一旦排除滤网堵塞或电机原因,多
14、数情况需要及时进行小风室放灰工作,此放灰过程每次不宜超过35分钟,应少量多次直至消除为止。六 二次风的调节锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节1.二次风调节原则 点火操作过程中,可以暂时考虑上下二次风基本处于同一开度或者上大下小方式的操作,这主要是因为对床温初期升温过程中尽量不产生降温影响;而在投煤点火成功以后,必须保持上大下小的原则,这主要是因为二次风所对应的炉内料层压力不同,其差异可达5kPa以上,即所谓“背压”不同产生不同的二次风喷口注入阻力不同的风量平衡要求。二次风的调整应当兼顾播煤风、输煤风、密封风等辅助性用风,那些直接进入炉膛部分的风量实际上已经起到了二
15、次风的作用。六 二次风的调节锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节2.作用 相同条件下,适当提高二次风率,尽量提高使用下层二次风比例。这样做确实可以带来很多好处:形成良好的颗粒水平流化湍动,加强燃料扩散;加强氧量、灼热灰粒子与燃料固体颗粒的传质传热,提高燃烧室炉渣的燃烬效率;减少一次风用量,减轻风帽磨损程度;使得上层的二次风相对减少,减弱了悬浮段水冷壁直接冲刷磨损;试验分析证明,一般情况下确实可以降低飞灰可燃物含量;改善了循环返料条件,飞灰复燃效率提高,炉温相对均匀。七 一次风的调节锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节一次风调节原则 在同样
16、的料层厚度和运行条件下,尽可能降低一次风率将可以显著增加CFB锅炉燃烧调整裕度,减轻风帽磨损,实现良好的分级送风,提高石灰石脱硫剂的脱硫效果。多数情况下,一次风率起码可以降低到45以下。但过低的一次风率有可能恶化垂直流化状态,降低燃料适应性和劣质煤消化能力。一次风量产生的硫化影响也可以间接地从床温上反映出来,假如我们的下部料层温度测点确实位于布风板耐火浇注料表面以上450mm520mm高度,那么我们就可以通过比较床压判断那些床温显著偏低的部位流化不良,需要适度提高一次风风量,至少保证床温偏差不超过8090,才可以获得整床的均匀流化。八 料层厚度的调节锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程
17、中应注意到的关键细节1.料层厚度调整的一般原则 同等条件下,布风板越大则所需要的启动和运行床料厚度则相对越厚,使得流化层均匀性增强。多数情况下,50MW以下等级的CFB锅炉最理想的点火与正常运行料层厚度分别为350450mm和550700mm;而50MW以上等级的CFB锅炉最理想的点火与正常运行料层厚度则分别为550650mm和7001100mm。八 料层厚度的调节锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节2.料层厚度的调节 在上述允许范围内,料层厚度越厚,则流化均匀性越好、飞灰和大渣含碳量越低、蓄热力越强、粗大颗粒越多、床温相对越高,但是风机电耗稍高、燃烧室上部耐火边沿
18、环形区域磨损相对高一些、且容易发生流化失稳状态;反之则相反规律,需辩证应对。一般来说,对于绝对床面积小于60m2的锅炉来说,每增加一平方米的布风板面积应同时增加711mm的料层厚度,方可帮助CFB在较好的颗粒宽筛分特性下,具有均匀的良好完全流化而不产生分层、沟流或局部死料问题。九 播煤风(输煤粉)等辅助风的合理运用锅炉启动过程中应注意到的关键细节锅炉启动过程中应注意到的关键细节辅助风的合理运用 实践证明,只要播煤风(输煤粉)风压超过7.0kPa就可以满足目前绝大多数的循环流化床播煤、料层封堵、搅拌、扩散、管口冷却、正压密封等一系列基本功能要求。一般我们偏好选择一次风机出口压力冷风作为播煤风、密
19、封风等一般辅助分风源。其好处是密度高、风压高以后加强了基本作用,管子尺寸相对可以小一些,而且有助于促进料层温度均匀。技术之关键在于采用合理的管径、布置和喷嘴工艺设计,切入角度适当、性状良好是成功的要素。冷态试验过程中要适当打开这部分辅助风挡板,建立良好的动态模拟过程,形成理想的运行自适应风平衡条件。一 锅炉的正常停炉过程控制流化床锅炉正常停炉与事故处理流化床锅炉正常停炉与事故处理停炉过程控制(1)循环流化床锅炉的停炉操作具有不同于煤粉锅炉的基本要点,在停炉操作时要充分注意炉内大量的灼热物料的流态化燃烧根本所在。循环过程的细物料热惰性也决定了主床料降温过程与循环过程之间所存在的热延迟过程,如果风
20、机的停运没有照顾到这一重大区别的话,会带来许多的麻烦甚至是事故。再者,应为细物料在返料器和料腿内沉积以后的死灰复燃的可能,即使是主燃烧室布风板上面的粗大料层,在床温较高的情况下贸然停炉也有相应的许多问题。一 锅炉的正常停炉过程控制流化床锅炉正常停炉与事故处理流化床锅炉正常停炉与事故处理停炉过程控制(2)除此以外,由于CFB锅炉有着非常多的耐火浇注料内衬,而耐火浇注料曾与金属构件、非金属膨胀节、受热面管束之间存在着明显的膨胀和传热性能差异,就要求我们在停炉和启动操作过程中十分地留意这方面的因素。很多情况下,停炉操作和启动工况一样也决定了锅炉的寿命影响,有太多的工程实力可以证明鲁莽的启停操作对锅炉
21、安全经济型和设备寿命有很大的恶劣影响,早期采用床上点火的低流速循环流化床的最短正常使用服役期仅有十年左右,就是说有三分之二的寿命由于启停、运行操作、检修维护、检验和故障处理等不当的行为而丢失。一 锅炉的正常停炉过程控制流化床锅炉正常停炉与事故处理流化床锅炉正常停炉与事故处理停炉过程控制(3)为此我们想给大家介绍一些停炉操作方面的内容,供参考运用。停炉的前期,要有针对性地检查好各部位的炉本体和辅助系统是否存在有烧损变形、连接部位开裂、运动部件的卡涩、密封件的泄露、膨胀异常、流量等测量数据的不准确性等等一系列情况,假如停炉前没有做好这方面的全面检查,许多内容不可能采取静态诊断的方法定量地准确检查出
22、来,无法对检修维护提供良好的治理依据。无法想象停炉后可以很清晰地描述出运行过程的动态行为,一般情况下除了电力调度或热力调度要求以外,大多是因为预先发现了某些问题而被迫停炉的,有时是十分经济的受热面泄漏、结焦等严重故障的强迫停炉。一 锅炉的正常停炉过程控制流化床锅炉正常停炉与事故处理流化床锅炉正常停炉与事故处理停炉过程控制(4)正常停炉时要求对物料温度、风机停运方式、烟气氧量、燃料减缓方式等进行很好的控制。停炉时,首先要做的事是逐渐锅炉热负荷至最低稳燃负荷,而降温过程要很平缓。一般情况下,CFB机组可以达到的最低稳燃料层温度为770795,突破这个温度将会产生非常不稳定的燃烧工况,也对后部炉膛、
23、烟道安全性不利,尤其是在煤油混烧工况的降温过程更应注意。一 锅炉的正常停炉过程控制流化床锅炉正常停炉与事故处理流化床锅炉正常停炉与事故处理停炉过程控制(5)二次风的操作也要及时地根据负荷对应关系依次顺序操作。在50%以上的负荷下,我们要求上二次风开度显著地小于下二次风,以免产生二次风的下小上大比例关系,保证良好的流化燃烧和循环返料过程。但是当负荷在继续降低的期间,要适度地放大上二次风量降低下二次风比例,以防止对料层温度的降温影响,减缓床温波动。一 锅炉的正常停炉过程控制流化床锅炉正常停炉与事故处理流化床锅炉正常停炉与事故处理停炉过程控制(6)最低稳燃负荷一般CFB锅炉最大热负荷的28%35%,
24、此时下二次风的最小比例和总二次风量的控制以物料不产生对下二次风口的翻料堵塞和床温保持良好为准。当然启动过程也需要反过来进行对应,但程序化操作没有停炉那么的复杂性,升温过程与降温过程分别较大。多数情境下,启动过程表盘床温比实际床内最高温度低大约60150;而停炉降温过程表盘床温又比实际最高床温高大约4090,有了这样的数据对应关系概念,处理停炉问题就有了依据。一 锅炉的正常停炉过程控制流化床锅炉正常停炉与事故处理流化床锅炉正常停炉与事故处理停炉过程控制(7)此后,等炉内最低负荷稳定后根据锅炉油枪配置情况或等离子点火装置配置状态采取辅助稳燃手段,减缓由于突然停止给煤后过于迅速的床温下降,必要时间辅
25、助点火燃烧器投入“扶持”一段降温稳燃过程,将降温速度控制好,最好不超过30/min38/min,这样对炉本体会有很大好处。中断给煤后,最好按照23/min29/min的降温速率逐步降低床温,等到床温和炉内最高烟温降至399、且炉膛出口(一般布置在省煤器附近)氧量不低于18%s时,就可以放心地完成正常停炉过程了。一 锅炉的正常停炉过程控制流化床锅炉正常停炉与事故处理流化床锅炉正常停炉与事故处理停炉过程控制(8)停炉时先停止一次风机,接着停运二次风机,引风机的停运以能够保证维持炉膛负压-200-400Pa为准,只要可以实现这个目标就可以停运引风机,而是否需要关闭引风机的入口挡板也以此为据。最后我们
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