循环流化床锅炉燃烧调整及运行分析.pdf

2 0 0 8年第 2 6卷第 1期 内 蒙 古 电 力 技 术 I NNE R MONGoL I A E L E CT 1 L I C P OWE 1 L 3 5 循环流化床锅炉燃烧调整及运行分析 C o m b u s t i o n A d j u s t m e n t a n d O p e r a t i o n A n a l y s i s o f C i r c u l a t i n g F l u i d i z e d B e d B o i l e r 王利军 ( 包头第一热 电厂 ， 内蒙古 包头0 1 4 0 1 0 ) f 摘要1简要介绍了循环流化床锅炉的结构特点及不同于常规锅炉的燃烧与传热机理 ； 结 合 实际经验 论述 了循 环流 化床 锅 炉运 行 时床 温 、 返 料 温度 、 床层 差 压 、 炉膛 差压 、 返料 量 、 风 量等各参数的影响及其控制与调整 问题。 关键词1循环流化床锅 炉； 参数 ； 燃烧调整； 运行 中图分类号1 T K 2 2 7 ， 1 ； T M6 2 1 2 【 文献 标识码】B 文章编 号1 1 0 0 8 6 2 1 8 ( 2 0 0 8 ) O l 一 0 0 3 5 0 3 循环流化床锅炉是一种高效 、低污染的节能产 品。自问世 以来 ， 在 国 内外得 到迅 速推广 与发展 。由 于循环流化床锅炉 自身的特点 ，在运行操作时不同 于层 燃炉 和煤 粉炉 。如不 能满 足其对热 工参数 的 特 殊要 求 ， 极 易酿成 事故 。 本文根 据包头 第一热 电厂 及 华 宁电 厂锅 炉现场 运行 的经验 ，简述对 循环 流化 床 锅 炉运行参 数 的控制与 调整 。 1 循环流化床锅炉 的结构 循环流化床锅炉主要 由燃烧系统 、气固分离循 环系统 、 对流烟道 3部分组成 ， 其中燃烧系统包括风 室、 布风板 、 燃烧 室 、 炉膛 、 给煤系统等部分 ， 气 固分 离循环系统包括物料分离装置和返料装置 2部分 ， 对 流烟道包 括 过热器 、 省煤器 、 空气预 热器 等部分 。 2 循环流化床锅炉燃烧及传热特性 循 环流化 床锅炉属 低温燃 烧 。燃 料 由炉 前给 煤 系统送入炉膛 ， 送风一般设有一次风和二次风， 有 的 还加设三次风。 一次风由布风板下部送入燃烧室 ， 以 保证料层流化 ； 二次风沿燃烧室高度分级多点送入 ， 主要用来增加燃烧室的氧量 ， 保证燃料燃烬 ； 三次风 是进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在流化风作用 下。 发生剧烈扰动 ， 部分固体颗料 由高速气流携带进 入炉膛 。其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下 流动 。 较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置 ， 炉膛 内形成 气 固两 相流 ，进入分 离装置 的烟 气经过 气固分离。被分离下来的颗料沿分离装置下部的返 料装置送回到燃烧室 ，经过分离的烟气通过对流烟 道内的受热面吸热后， 离开锅炉。 因为循环流化床锅 炉设有高效率的分离装置 ，被分离下来的颗料经过 返料器又被送 回炉膛 ，使锅炉炉膛 内有足够高的灰 浓度。因此 ， 循环流化床锅炉不同于常规锅炉 ， 不仅 可以辐射传热 ， 而且还可以对流及热传等， 提高了炉 膛的热传导系数 ， 确保锅炉能达到额定出力。 3 循环流化床锅炉运行参数的调整和分析 3 1床 温 床温是指燃烧室密相区内流化物料 的温度 ， 它 是影响锅炉安全稳定运行的关键参数。床温的测定 一 般采用不锈钢套管热电偶作一次元件，布置在距 布 风板 2 0 0 5 0 0 m m 燃烧 室密 相层 中 ，插 入 炉墙 的 深度 为 l 5 2 5 m m， 数 量不 能太少且 布置要 合理 。在 运行过程中要加强对料层温度监视 ，将床温控制在 8 5 0 9 5 0。温度过高， 容易使流化床体结焦 ， 造成 【 收稿 日期】2 0 0 7 - 1 0 2 3 【 作者简介】王利军( 1 9 7 4 一 ) ， 男 ， 内蒙古人 ， 毕业 于华北 电力大学 ， 工学学士 ， 现从事 电厂集控运行工作 。 维普资讯 3 6 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 0 8 年第 2 6 卷第 1 期 停 炉事故 ； 温度 太 低 ， 易 发 生低 温结 焦 及灭 火 ， 并 且 在排 渣时 由于 有大量 未燃尽 的煤 ，容 易在冷 渣器 内 二次 燃烧而结 焦 ， 使冷 渣器无 法正 常运 行 。 在锅炉 运 行中， 当床温发生变化时 ， 可通过调节给煤量 、 一次 风量 及送 回燃 烧室 的返料量 ，使床温 控制在 合理 范 围之内。 如床温过高 ，应适当减少给煤量 ， 相应增加 一 次风量并减少返料量， 加大石灰石投入量 ， 使床温 降低 ； 如床温过低 ， 首先检查是否有断煤现象 ， 然后 适当增加给煤量， 在氧量合格范围内减少一 、 二次风 量， 尤其是二次风量 ， 并加大返料量 ， 使床温升高。 一 旦床温低于 7 0 0， 应做压火处理 待查明原因后再 启动。 3 2返料 温度 返 料温度 是指 由返料器送 回到燃 烧室 中的循环 灰 的温度 ， 它 可 以起 到调节料层 温度 的作用 。 对于 采 用高温分离器的循环流化床锅炉， 其返料温度较高 ， 一 般高出料层温度 2 0 3 0， 以保证锅炉稳定燃烧 ， 同时起 到调整燃烧 的作用 。在 锅炉运行 中必须 密切 监视返 料温度 温 度过 高有可 能造 成返 料器 内结 焦 ， 特别是燃用较难燃的无烟煤时，因为存在燃料后燃 的情况 ， 温度 控制不好 极易发 生结焦 。 返料 温度最 高 不能超 过 l 0 0 0 ，它 可以通 过调整 给煤 量 和返料 风量来调 节 ， 如 温度过 高 ， 可适 当减少给 煤量并 加大 返料 风量 ， 同时检查 返料 器 有无 堵 塞 ， 及 时 清 除 ， 保 证返料 器 的通 畅 。 3 3 床层 差压 床层差 压 是一 个反 映燃 烧 室料 层厚 度 的参 数 。 通 常将 所测得 的风室 与燃 烧室 上界 面之问 的压力差 值作为床层差压监测数值 ，通过监视床层差压值来 得到料层厚度。 床料层厚度越大， 测得的差压值亦越 大 。 在 锅炉运 行 中 ， 床 料层厚度 直接影 响锅炉 的流化 质量 。如果床 料层过厚 ， 增加 一次风机 压头 ， 床 内气 泡增大 ， 电耗增加 ， 效率下降 ， 甚至造成炉膛结焦或 灭火 ； 床层过薄 ， 料层容易被吹穿而形成沟流， 使流 化 不均 而 引 起局 部 结 焦 。床 层 差 压一 般 应 控 制 在 3 0 0 0 6 0 0 0 P a 之间( 不同的炉型大小不 同) 。床料 层的厚度f 即床层差压) 可 以通过炉底放渣管排放底 料的方法来调节 。 用户在使用过程中， 应根据煤种设 定料层差 压 的上限和下 限 ，作 为排放 底料开 始和终 止的基准点。 3 4炉膛 差压 炉膛差压是反映炉膛 内固体物料浓度的参数。 通常将燃 烧室上 界面 与炉膛 出 口之 问的压力差 作 为 炉膛 差压 的监测 数值 。 炉膛差 压值越大 ， 说 明炉膛 内 的物料浓度越高， 炉膛的传热系数越大， 则锅炉负荷 也越大， 因此 ， 应根据所带负荷的要求调节炉膛差压 。 炉膛差压通过锅炉分离装置下的放灰管排放的循环 灰量控 制 ， 一 般炉膛 差压控 制在 5 0 0 2 0 0 0 P a 。 用 户 根据燃用煤种的灰分和粒度 ，设定炉膛差压的上限 和下限， 作为开始和终止循环物料排放的基准点。 此外，炉膛差压还是监视返料器是否正常工作 的一个 参数 。在锅炉 运行 中 ， 如果物 料循环停 止 ， 炉 膛差压会突然降低 ， 因此在运行中需要特别注意。 3 5返料量 控制返料量是循环流化床锅炉运行时不同于常 规锅炉 之处 ，根 据前 面提 到的循 环 流化床 锅炉燃 烧 及 传热 的特性 返料量 对循环 流化 床锅炉 的燃烧 起 着重要作用。 返料灰实质上是一种热载体 ， 它将燃烧 室里的热量带到炉膛上部 ，使炉膛内的温度场分布 均匀 ， 并通过传热方式与水冷壁进行换热 ， 因此有较 高的传热系数f 传热效率约为煤粉炉的 4 6倍) 。通 过调整返 料量可 以控制 料层温 度和炉 膛差压 ，并进 一 步调节锅炉负荷。 另外，返料量的多少与锅炉分离装置的分离效 率有直接关系， 分离器的分离效率越高， 分离出的烟 气 中的灰量越大 ，从而锅炉对负荷的调节富裕量就 越 大 ， 操 作运行 相对更 容易 。 3 6风量 在锅炉运行过程中 ，许多用户往往只靠风门开 度调节风量 ，但循环流化床锅炉对风量的控制要求 比较严格 。 对 风量 的调整原则 是在一 次风 量满足 流化 的前 提 下 ， 相 应调整 二次风 。 因 为一次 风量直接 关 系到 流 化的质量，循环流化床锅炉在运行前要进行冷态试 验 ， 并作 出在不同床料层厚度f 床层差压) 下 的临界 流 化风量 曲线 ， 在运行 时据此 确定风 量调 整的下 限 。 如果风量低于此值 ， 床料层有可能流化不好 ， 时间稍 长就会发生结焦 。对二次风量的调整主要依据烟气 中含氧量 的多少 ， 通常 以过热 器后 的氧量 为准 ， 应 控 制在 3 5 左右。 如含氧量过高 ， 说明风量过大 ， 会 增加锅炉的排烟热损失；如含氧量过小又会引起燃 烧 不完 全 ，增加 化学不 完全燃 烧损 失和机 械不完 全 燃烧损失 。 如果在运行中总风量不够， 应逐渐加大鼓 引风量 ， 以满足燃烧要求 ， 并不断调节一、 二次风量 ， 使锅炉达到最佳的经济运行指标。 3 7给煤粒 度 给煤 粒度决 定锅炉 内密相 区 和稀 相 区的燃烧 份 额 ，影响锅炉的燃烧效率和炉 内的磨损。给煤粒过 维普资讯 2 0 0 8 年第2 6 卷第 1 期 内 蒙 古 电 力 技 术 3 7 粗 ， 则锅炉的循环物料减少 ， 燃烧效率降低 ， 可能影 响锅炉 的出力 ， 而 排渣量 的增 大 ， 加重 了冷 渣器 的工 作 负担 ； 给煤 粒过 细 ， 锅 炉 的床 层膨 胀加 大 ， 大量 细 颗粒在炉膛上部燃烧， 炉膛出口温度 、 排烟温度将升 高 尾部受热面增大 ， 电耗增加 ， 效率下降 ， 且不利于 安 全 。 3 8灰量 灰量的大小对运行有监视作用 ，它既可监视除 尘器 的工 作状态 又可监 视炉膛 是 否泄漏 。 当发生 泄 漏时，尤其是装有受热面的高温旋风分离器发生泄 漏时， 由于灰中带有一定的水分， 使分离装置的分离 效率下降 从而导致排灰量显著增大。因此 ， 当发现 汽水流量差值增大时 ，可将灰量是否异常作为炉膛 泄漏 的辅 助判据 。 ( 上接第 3 4页)积流量的增加使蒸汽通过调速汽门 的节流损失减小 ； 在速度级中的部分进汽损失减小， 鼓风损失减小 ； 在通流部分摩擦损失减小 ， 漏汽损失 减小； 在末级的余速损失减小。 高压缸相对内效率提 高。 ( 2 )降压运行后 ， 高压缸实际焓降比定压运行 减少 4 1 2 k J k g 汽耗 率 2 8 7 2 5 k g k Wh ， 净热耗增 加 1 8 1 k J l ( Wh 汽 轮 发 电机组 效 率 4 2 1 5 5 ， 汽 机 循环热耗增加 4 2 9 k J k wh ， 这说明降压运行后对高 压缸焓降的影响较小。 ( 3 )降压运行使高缸排汽的熵增加。定压运行 高缸排气熵 6 6 5 7 k J ( k g K) ， 降压运行高缸排汽熵 7 0 3 3 8 k j ( k g K) ， 增加 了 0 3 7 6 8 k j ( k g K) 。熵 的 增加意味着系统做功能力的损失 ， 即冷源损失增加。 此损失可以进行定量计算，假设机组排汽温度 3 5 ， 绝对 温度 3 0 8 K， 损 失 的热 量 A q = T ( S - S ) = 3 0 8 ( 7 0 3 3 8 6 6 5 7 ) = 1 1 6 0 5 k J k g ，汽 耗 2 8 7 2 5 k g k Wh ， 热耗增加 3 3 3 3 7 k J k Wh ， 加上降压运行后 焓降降低而损失的热量 4 2 9 k J l ( wh 合计 3 7 6 3 k J k Wh ， 与运行数据分析的热耗率增加一致。 3 3 正 平衡 发 、 供 电煤 耗分析 三单元正平衡计算煤耗手段齐全，人炉煤机械 采样、 电子皮带秤、 动态循环链码校验装置均安装了 北京通尼公司设备 ， 运行正常， 实现分炉计量。 5号 、 6号炉各台磨煤机人口装有徐州拉姆齐封闭称重式 给煤机 。 ( 1 )按皮带秤计量 ， 降压运行 比定压运行发电 煤耗增加了 3 4 1 g k Wh ，按给煤机皮带秤计量增加 9 5 3 g k Wh 。 4 结语 合理调整循环流化床锅炉运行参数对保证锅炉 安全稳定运行至关重要。在运行中应结合所燃用煤 质及负荷情况 严格监控料层差压 、 温度 、 炉膛差压 和返料温度 ， 通过不断调整给煤量 、 风量及返料量 ， 使锅炉达到最佳的运行效果 ，最大限度地发挥循环 流化床锅炉的高效率。 参考文献】 1 】吕俊 复 ， 岳光溪 ， 刘 清， 等 7 5 异型水冷分 离器循环 流 化床锅炉的设计运行【 J 1 中国电力， 1 9 9 9 ， ( 4 ) ： 6 2 - 6 4 编辑 ： 张俊 英 ( 2 )按皮带秤计量 ， 降压运行 比定压运行供电 煤 耗 增 加 3 2 7 g k Wh 按 给 煤 机 皮 带 秤 计 量 增 加 5 4 9 g k Wh 。 因皮带秤校 验次 数多 ， 准确性 较高 。 ( 3 )对 5号 、 6号机组 用皮带秤计量煤量使用 的是 同