130t／h高温高压循环流化床锅炉调试运行.doc

130th高温高压循环流化床锅炉调试运行2003年第5期(总第133期)山东电力技术SHANDONGDIANUJISHU130t/h高温高压循环流化床锅炉调试运行RunningandDebuggingO11130t/hHighTemperatureandPressureCirculatingFluidizedBedBoiler孙正才,张伟,王毅,邹广仁,丁伟,张春虎(1.山东烟台发电厂,山东烟台264002;2.山东新汶矿业集团张庄煤矸石热电厂,山东泰安271000)摘要:对130t/h高温高压循环流化床锅炉的调试,运行及试验研究进行了全面的分析总结.重点介绍了冷态试验,热态试验,设备改造情况和运行分析总结.关键词:循环流化床;冷热态试验;运行AbsU.sct:ThispaperindicatesdebuggingandnmningOUt130ffhhightemperatureandpressureCFBboileratZhangzhuangPowerPlant.Thecoldtest,thehottest,retrofit0ffadlityandtheanalysis0frunninga|eintroduced.Keywords:CFBboiler;coldandhottest;running中圈分类号:TK268.1文献标识码:B文章编号:100799o4(2oo3o5一OO46051前言山东新汶矿业集团于2001年新建一座煤矸石热电厂,一期容量为225MW机组,3台130ffh高温高压循环流化床锅炉,该厂于2002年5月试运,8月份投产.该炉由哈尔滨锅炉有限责任公司设计制造,型号为HG一130/9.8一L.MN19,为国内首台已投产运行的130t/h高温高压循环流化床锅炉.2设备简介2.1锅炉技术规范表1锅炉规范宓额定蒸过热蒸过热蒸排烟燃料锅炉一次二次设计杯发量汽压力汽温度温度消耗量总风量风率风率热效率鏊-30t/hMPa540-%s%2.2燃料特性设计煤质:煤泥+煤矸石混合比例:2:3煤的粒度:煤泥0一lmm煤矸石010rnnl表2燃料特性2.3锅炉整体布置该炉主要由四部分组成:燃烧室,高温旋风分离器,非机械回料阀和尾部对流烟道.燃烧室位于锅炉前部,四周和顶棚布置有膜式水冷壁,底部为略有倾斜的水冷布风板,布风板下方布置有水冷风室,水冷布风板材质为15Mo3,燃烧室上部与前墙垂直布置四片屏式二级过热器,材质为12CrlMoVG.燃烧室后有两个平行布置的高温旋风分离器,非机械回料阀位于旋风分离器下,与燃烧室和分离器相连接.尾部对流烟道在锅炉后部,布置与常规煤粉炉基本相同.2.4煤泥系统本MNS煤泥管道输送系统是由中矿机电工程技术研究所专门为张庄煤矸石热电厂设计的,该系统与DCS通讯,能够实现燃料供给的自动控制.主要参数如表3表示:表3主要参数煤泥由外部给料设备送人上料螺旋,再由上料螺旋送进矩形搅拌缓冲仓,煤泥在搅拌缓冲仓中被充分搅拌均匀保水后,由预压螺旋喂人浓料泵中,最终由浓料泵以高压定量的方式泵出,泵出的煤泥山东电力技术SHANDONGDIANLIJISHU2OO3年第5期(总第133期)经高压输送管道,管路分配器,多功能给料器输送到锅炉内燃烧.3锅炉冷态试验3.1锅炉风量标定标定工作采用标准毕托管和测压计对锅炉风系统的所有机翼测风装置进行标定.通过标定得出如下计算式:Q=232.34?A?zxpj.?(Plct+H.),(273+t)o.5Q折算至标准状态下的气体体积流量(NI3,h)Kd标定的流量系数A风道截面积(l2)Pj机翼测速装置输出差压值(Pa)P就地实测大气压(Pa)H.管道内气流静压(Pa)标定结果表明:除左右上二次风由于机翼安装位置前后直管段长度不符合要求而造成风量指示偏差大之外,其余各机翼测风装置的标定系数均较稳定,偏差不大.3.2锅炉布风板阻力特性试验在布风板不铺床料的情况下,启动引风机和一次风机,调整一次风量,记录布风板差压值,根据这些数据绘制布风板阻力与风量关系曲线,见图1:从图1可以看出一次风温为50和200时不同风量对应的布风板阻力.量2180遨16淄1412匿10恬2420由曲线可以看出临界流化风量约>40000Nm31h,当料层高度增加时,临界流化风量变化不大.为保证床料充分流化,实际运行时控制流化风量大于45000Nl3lh.对于新投运的流化床锅炉,由于床压测点安装位置不同或运行人员经验不足,往往无法根据床压值判断出炉内床料高度.这时可用风室静压减去相应风量下的布风板阻力得到料层压降值Ap,大量统计数据表明,在流化状态下料层阻力同单位面积布风板上的流化床层物料的重量大致相等.即:Ap=KpdgHd(1)K由煤种决定的比例系数.烟煤K=0.77,矸石K=0.91.0pd床料堆积密度(kg/m)Hd静止料层高度(m)从公式(1).-j-以看出料层阻力与静止料层厚度成正比例关系,料层越厚,阻力越大.经过试验检验,燃烧烟煤时,静止料层高度增加0.1m,则料层阻力增加700750Pa;燃烧矸石时,静止料层高度增加0.1m,则料层阻力增加100001100Pa.该试验结果与计算结果相接近,且当静止料层高度Hd>0.3m后,两种结果误差很小.在实际操作中,运行人员可以根据水冷风室压力及布风板阻力直接换算出炉内床料高度.为了检验布风板布风是否均匀,做完流化试验后,还做了平料试验.即在床料流化状态下,突然停止一次风机,床料下落,检查床料平整情况,检查l:.:41.I?,.-j.:_.一_ill!-_一Il_一20o5O图1阻力与风量关系曲线3.3床料流化试验和平料试验在布风板上铺上一层床料,床料粒度控制在12ram以下,分别测量料层高度为800ram,)0InIn,500ram,400InIn时的料层阻力与流化风量,作出冷态流化风量与料层阻力特性曲线,见图2:发现床层表面比较平整,无明显凹凸不平现象,说明风帽布风均匀性较好,能实现床料良好流化.4设备改造80901004.1启动燃烧器改造一次风量(k.Nm3)该炉启动方式为床下启动,在锅炉炉底两侧布置两台床下启动燃烧器.整个启动燃烧器配风分四级供给,第一级油枪配风,供燃油所需的空气;二,三,四级配风统称混合风,其作用是将油点燃后产生的高温烟气逐渐冷却而又不影响油枪的稳定着火和燃烧,最后将高温烟气混合至850C左右,通过水冷风室,风帽进入床内加热床料.主流化风从启动燃烧器472OO3年第5期(总第133期)山东电力技术SHANDONGDIANLIJIsHU侧面垂直引入.具体结构见图3:正确反映出启动燃烧器内温度情况.根据上述原因对设_:.:.:.-:.t.r曩0.:皇譬-:_:_:.:l:.=_掌:/.:.,-:.:0:-F-.一i一:?.:._二一:.:0|蔷:蕊.:i:0奠互j曩-:笔妻互;0.:_毛;氆.:0:-.:一:.:.:缮.:_=.备进行了改造:a.油枪配风和混合风改用一次风机出口处的冷风.b.加装油枪配风和混合风风门控制挡板和流量监测装置.C.将油枪位置进行0?.003040060708090了调整,枪头退回与稳一次风量(kN/h)燃罩平齐.80o岫料层数据彻mm料层数据d.重新调整两个温500mm料层数据x伽衄料层数据度测点,使之能正确反图2料层阻力曲线映出实际壁温和烟气温度.图3启动燃烧器结构图锅炉首次点火20小时后便发现启动燃烧器局部烧穿.打开启动燃烧器检查发现:(1)启动燃烧器内部上侧二,三级配风口之间耐火材料脱落严重.且该处燃烧器不锈钢筒局部烧化.(2)-_-级配风口严重氧化变形.(3)油枪伸进稳燃罩150ram,枪头烧坏,氧化严重.分析认为造成上述现象的原因:a.油枪配风和混合风风量不足,且两股风均采用一次热风,造成烟温太高降不下来.b.油枪配风和,混合风无风门控制挡板进行风量调节,无风量监测装置,无法根据风量调节配风比例.C.油枪安装位置错误.d.壁温和烟温两个测点安装位置不合理,无法48经过上述设备改造及运行操作改进,启动燃烧器恢复后,运行效果良好.4.2给煤系统改造该炉原设计采用两台螺旋给煤机炉前给煤,煤从炉前仓经过两个倾斜的梯形落煤管进人两台给煤机.由于落煤管从煤仓到给煤机逐渐缩口而且与水平夹角约60.,结果造成给煤机经常断煤,无法正常运行.我们将给煤系统进行了改造:将螺旋给煤机改为刮板给煤机,煤由炉前仓直接进人给煤机,并将给煤机主动轮改在炉膛侧,增加了煤层厚度调节挡板和压链器,改造后给煤机实现了长期连续平稳运转.4.3播煤风和密封风改造该炉原设计播煤风由二次风机供给,并且没有设计密封风,试运过程中出现炉膛内的高温烟气从给煤机返出来的现象,将落煤管膨胀节烧坏,并且停炉检查时发现炉膛内进煤口处有积煤现象,说明播煤风压和风量不足.于是在给煤机出口落煤管处加装了一路密封风,采用一次冷风,并将播煤风改用一次热风,播煤风量和风压增大了许多.改造后运行效果良好.5热态运行5.1冷态启动冷态启动时,应严格按照点火升温曲线来进行.点火升温曲线见图4:098765432l0一鞋幽喽山东电力技术SHANDONGDIANLIJISHU2003年第5期(总第l33期)结团现象,床温低时,会使煤泥形成凝聚团后还未干燥就很快沉积到流化床底部的布风板区域,影响到床料的流化.一般床温高于700,才能投煤泥运行.萋_:-=_l_.ll:?I.l.|lllj-潞.开始芸由于CFB锅炉内衬有大量耐磨耐火材料,并且由于耐火材料与金属材料的热膨胀系数相差很大,因此在启动(特别是冷态启动)过程中,应严格控制床温升温率,以免热应力过大造成耐火材料裂纹甚至脱落.我们采用循环流化方式点火,点火前即开启高压风机,通入少量返料风,这样即有利于提高床温,又可使高温旋风分离器和回料阀内耐火材料缓慢升温,且能防止油烟气污染返料阀内的床料及风帽.在点火时可通过更换油枪雾化片和调节油压改变油枪出力,根据床温增长情况及冷态启动曲线,可逐渐增加油枪出力,并相应调整配风量,将床温增长速率基本控制为每小时不大于100.点火期间,投煤前主流化风要严密关闭(国产门的漏风量足够冷却喷口用),油枪配风和混合风过剩空气系数分别取1.2和1.8,点火过程中可以根据油枪出力及时调整配风及混合风量,严格控制启动燃烧器的烟气温度不超过900.若采用烟煤作为点火煤,当床温达到550左右时,即可进行试投煤.当床温达到650时,开启主流化风并迅速停止油枪.将油枪配风和混合风控制挡板关至30%,一小时后关闭.5.2连续运行从通过72小时试运行后,锅炉投入连续运行,到目前为止,单炉单次连续运行最长时间达到三个多月.煤泥从炉顶给料口由煤泥给料器给入,从炉前给煤机处给入矸石和原煤,在不加原煤的情况下,只要煤泥和矸石能连续均匀给入,燃烧工况一般很稳定.与燃煤相比,燃烧煤泥时锅炉飞灰量增大,排烟温度也明显升高510左右0煤泥具有凝聚脱硫.由于炉前无专用的石灰石给料系统,只能从圆筒仓处调节石灰石与矸石的掺混比例,所以调节不够灵活及时.经过多次测量,脱硫效果不理想,且石灰石利用率不高.锅炉连续运行后,对锅炉热效率进行了测量计算.锅炉飞灰可燃物一般在5%8%左右,炉渣中可燃物平均在0.8%左右.由于汽机高加和锅炉吹灰器不能正常投运,锅炉排烟温度在l60左右,比设计值偏高.其他经济指标均良好.锅炉效率达到88%,若将排烟温度降至正常水平,则锅炉效率接近于设计值.5.3低负荷运行由于上网负荷限制,该炉曾长时间低负荷运行,锅炉蒸汽流量只有40tlh左右.锅炉在30%MCR时,床温一般在700C多,不需燃油仍然能够稳定燃烧.但烟气流速低,燃料含灰量大,长期低负荷运行尾部受热面积灰严重,锅炉排烟温度高.所以低负荷运行时必须加强受热面吹灰.6总结经过4个月的冷热态调试及部分设备改造,现该厂三台锅炉已基本能够达到正常运行.该炉能够在正常运行参数条件下,达到满负荷运行,锅炉燃烧稳定,调节性能良好,煤种适应性强,且具有优异的低负荷稳燃能力.在锅炉的启停及连续运行过程中,从未发生结焦现象.除由于汽机高加和锅炉吹灰器不能正常投运等原因导致锅炉排烟温度偏高外,其他经济指标均良好,燃烧效率高,锅炉效率也接近于设计值.7遗留问题(下转第64页)49蛳聊獭枷鳓蹴jli锄lY1.lll,v赠7.0lll一.02003年第5期(总第133期)山东电力技术SHANDONGDIANLIJISHU用.要彻底消除这种现象,就必须对回路进行改造,使断路器的闭锁重合闸接点DYK2真正起到作用,而不仅仅是发出?个信号,通过认真检查我们将DYK2的接点引入闭锁回路中,对回路进行了改造,改造后的回路见图2.#gillItt一211111千/tDlB图1原开关图纸设计的控翩及重合闸充电圆路图对改造后的回路进行分析:当断路器操作压力降到1.43MPa时DYK2接通,此时继电器2YJJ失电,2YJJ3返回通过保护装置的闭涣回路闭锁重合闸,2YJJ4返回发出信号提醒运行人员,当压力再次降低到1.20MPa虽然控制回路仍然断开,rWJ返回,重合闸充电回路由于2YJJ3的接通放电将不会充电,断路器压力恢复正常后也不会进行重合闸.这样改造后就消除了以上缺陷,保证了断路器的安全稳定运行.口图2改造后开关的控制回路图参考文献:1西安高压断路器厂的LW4110型s断路器技术说明书2电力工程电气设计手册2(电气二次部分),能镧【部西北电力设计院,中国电力出版社,1996(收耩日期:20030311)-,k,llt*lt*lit*lit-(上接第49页)(5)有的非金属膨胀节耐压耐温性能不足或膨(1)石灰石从原筒仓下来时不易控制给料量,