循环流化床锅炉安全稳定运行制约因素及对策

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  • 更新时间2018-05-21
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  摘要:随着社会的发展,我国的锅炉电厂发展迅速。循环流化床锅炉的安全稳定运行,一直是火电行业的一个热点和难点问题,由于循环流化床锅炉的特殊技术,从设计、制造、安装到运行、维护等各环节要求较高等因素的制约,锅炉在运行中常常出现各种事故隐患,严重影响机组安全、经济和稳定运行。本文结合多年的工作实际,将经验和教训予以总结,对治理和改造后取得效果进行了分析,围绕循环流化床锅炉安全稳定运行制约因素及对策展开论述,期望为有关人员提供重要的参考资料。


  关键词:循环流化床锅炉;安全稳定;制约因素


  近年来,人们对能源的需求量不断增加,对环境的要求也在不断提高。作为近年来国际上发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃烧锅炉,循环流化床锅炉得到了迅速地推广。采用计算机技术、自动化技术实现循环流化床锅炉综合自动化是目前过程控制的主要研究方向之一,是一项具有重要实际意义的研究课题。


  1造成循环流化床锅炉不稳定运行的因素


  1.1煤种和煤质的影响


  循环流化床锅炉运行的动力来源于原煤。进入燃烧系统后,容易出现煤质的变化,与设计的煤种的要求发生偏离。例如煤种的发热量按照锅炉的设计热量應为5323KCAL/KG,但是真正进入锅炉后,实际的煤质发生了变化,发热量大幅度降低。这是由于煤中的杂质等较多,因此不同煤质的煤种燃烧的特性也不同,呈现了不同的挥发份,导致炉内的燃烧工况出现了问题,受到的影响较大。


  1.2炉内风速引发受热面磨损而出现爆管的影响


  出于磨损机理和煤粉炉的构造,大量的烟气和固体颗粒在上升过程中冲刷着水冷壁管。再加上内循环的作用,固体颗粒沿着炉膛出现很大的回落,水冷壁管的磨损带来了剧烈的冲刷。由于风量的加大,炉内的燃烧非常剧烈,水冷壁的磨损量也较大。


  1.3给料系统的影响


  锅炉的入炉煤没有经过风热干燥的处理,所以,在煤中的水分等结构无法按照入炉煤的特点进行设计。给很多锅炉运行带来了堵塞的问题。煤的不稳定造成了床温和负荷的波动,出现堵煤、卡煤等情况,煤的水分大,颗粒小带来了一系列的难以下料的棚煤问题。


  2解决影响安全稳定运行的对策


  2.1加强给煤系统的运行和维护管理


  在日常的巡检和点检中要将给煤机的皮带跑偏、积煤清扫链和振打装置的运行、刮板的咬合和润滑问题等作为重点。发现缺陷要遵循“小缺陷不过班,大缺陷不过天”的消缺原则。必要时要利用夜间低负荷时进行停运处理。对煤仓堵煤的问题,要积极引进空气炮、手动插板门或对煤仓和振打系统进行一体化改造的方案彻底解决。


  2.2锅炉本身动力场烟气流速分布不均匀带来严重磨损的情况


  锅炉在运行的过程中,首先要确保床料的流化,然后对风量进行降低,维持氧气量的充足。将相区的高度适当降低,延长燃煤的颗粒在炉中的停留时间,将水冷壁管的冲刷尽量减少,降低飞灰中的含碳量,根据负荷的变化选择合适的差压、密度以及流速,提高旋风分离器的分离效率,延长固体颗粒在炉中的停留时间。


  2.3煤质变化导致的燃烧系统不稳定的情况


  要对进煤量进行掌控,尤其是计算煤质的发热量。然后根据计算结果对不同的煤质进行配置;对于高挥发性的易燃煤,因释放过多的热量,应采用比较高的二次风燃烧掉需要的氧气量。锅炉下层的床温一般较低,因此在运行调整中要适当降低一次风量,提高床温,保证燃烧在二次风率的前提下保持稳定;对于挥发粉较低的难燃煤种,应该将较多的热量放置在炉膛的下部,使用比例较高的一次风率提供氧气释放到炉膛的上部,增大炉膛下部的燃烧份额。


  3解决问题的理论分析


  3.1碳热量平衡的负荷控制理论


  在锅炉的大能量和多物质积蓄的系统中,机组在某个时间点的能量要保持参数的稳定,必须对物质进行平衡和控制。通过一段时间的累积方能平衡能量和物质。在负荷变化的初期,不必过多地考虑负荷和风以及煤的对应关系,主要对煤量和风量进行调节,保证在负荷变化的中期进行热量平衡的控制,减弱时间内的煤量和送风量。对于少量的细粉和燃烧热量,应该逐渐采用燃烧放热的方法,利用炉膛内存储的碳热量,增加风量和炉膛内的热量的释放。


  3.2对于机组进行协调控制


  协调控制只要包含三个核心的组成部分,在一定的范围内,要对电网的符合指令进行响应。在合理的运行中存储热量,将负荷变化控制在小范围内;调整锅炉的过程要缓慢,利用锅炉调整的特性,决定负荷变化的特性,避免系统的稳定性被干扰。例如当燃烧发热量不是当前给煤量的时候,应该将炉膛内的给煤量和送风量进行适当地调整,得到机组的负荷变化的适应性,利用炉膛燃烧的蓄热,维持负荷变化,达到整个动态过程的能量平衡。


  3.3煤量的控制系统


  在事前要对碳的燃烧发热量进行事前的矫正,克服锅炉侧的惯性和延迟的燃料前馈,提高机组的负荷响应速率。在给煤量出现升负荷的过程中,固定碳的动态热量发生了调节性的超调动作,对于升负荷过程中的锅炉余热量是一种损失的弥补,能够将过程平稳控制,将煤量的波动范围设定在负荷指令的给定值范围内,保持机组的动态和静态工况的稳定和良好。


  4结语


  经过工作的多次实践,对于锅炉的运行特性有了充分了解后,积累了运行经验,采取了优化措施,最终的结果是使循环流化床锅炉安全稳定经济地运行。


  参考文献: 

  [1]许秀启.135MW循环流化床锅炉一次风室数值模拟与改造措施[D].上海:上海交通大学,2013. 

    作者:白彦龙