煤矸石热电厂安全运行有措施-Word-文档.doc

.煤矸石热电厂安全运行有措施 来源：资源网 作者：李剑峰 发布时间：2010.03.16 兖州矿业（集团）公司的几个煤泥煤矸石热电厂均采用循环流化床锅炉。多年来，他们在实践中采取了一些改造措施和维护方法，有效的保障了循环流化床锅炉的安全运行。 1循环流化床锅炉碰撞分离器变形断裂治理 东滩煤矿煤矸石热电厂的75t/h煤泥循环流化床锅炉是无锡锅炉厂研制的新型煤泥锅炉，布置在炉膛出口和过热器前的碰撞分离器的重要作用已在锅炉行业得到广泛认可，但是该部件容易发生变形断裂。为此，这个厂开展专题研究，在分析分离器断裂原因的基础上对分离器进行改造，使其消除了变形和断裂现象，保证了锅炉的安全稳定运行。 针对分离器分段组合焊接质量造成的断裂，经与生产厂家协商，采取以下两项措施：大修时，在炉膛内对分离器进行二次焊接，对已出现开焊的焊口进行打磨和清污，用同种材质的焊条补焊，补焊采取对口焊接工艺以减少应力，焊接完后对焊缝进行热处理以消除应力；分段焊接处补焊70mm50mm10mm的连接搭板（材质同分离器），以增强焊缝处的连接强度，使4段分离器形成连续的整体，从而有效地避免分离器从焊接处脱落。 根据锅炉生产厂家的推荐，选购符合800以内可安全运行的分离器材质，分离器的材质由ZG35CR24Ni7SiN变为ZG30CR24Ni9SiN，并且加强了对运到现场的分离器材质的及时验证，保证其技术性能能够符合要求。分离器的底板原先固定在水冷壁的鳍片上，由于水冷壁的膨胀与分离器的膨胀不同步，很容易形成底板阻碍分离器的自由膨胀。为了消除分离器底板对其自由膨胀的限制，对分离器底板固定方式进行改造。现在的固定方式是在每组分离器下部的两侧焊上支撑三角板，底板被支撑在上面，使底板摆脱了水冷壁膨胀的限制，就可随着分离器一起膨胀，还可防止分离器产生摆动。 2循环流化床锅炉密相区水冷壁防磨措施 循环流化床锅炉的防磨措施正确与否对机组的安全运行影响很大，国内的循环流化床锅炉受热面磨损爆管事故时有发生。为此，济宁三号煤矿煤泥热电厂和哈尔滨锅炉厂共同开展了440t/h循环流化床锅炉密相区水冷壁防磨措施的研究。 循环流化床锅炉密相区水冷壁受热面的磨损主要集中在炉膛下部未燃带与水冷壁管密相区域管壁、炉膛四个角落区域管壁和不规则区域管壁，其中以密相区水冷壁受热面的磨损最为严重。炉膛下部未燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因是：在过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，在局部产生涡旋流；沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，因而对水冷壁管产生冲刷。 循环流化床锅炉密相区水冷壁的防磨措施如下： 增设金属防磨盖板。防磨盖板是锅炉传统防磨措施之一。防磨材料根据防磨位置烟气温度选取，一般采用1Cr18Ni9Ti和20G两种材料，板厚为2mm。 防磨堆焊。在需要防磨的金属材料表面堆焊一定厚度的熔焊金属，使母材具有较高的抗磨损性能，主要用于非金属耐磨耐火材料与非保护区之间的过渡处防磨，如水冷壁下部、过热器、风帽和高温再热器等部位。 冷壁管浇注料上部及炉膛出口双面水冷壁工艺改造。440t/h循环流化床锅炉采用超音速电弧喷涂技术。选用耐冲刷磨损和抗高温氧化性能俱佳的LX88A超硬合金丝材制作耐磨涂层加上高温封孔层这一复合涂层进行防护；冷壁管浇注料上部1.5m及炉膛出口双面水冷壁进行陶瓷喷涂施工。 水冷壁管浇注料上部1.5m结构改造。锅炉年利用小时数增加500h以上。 3循环流化床锅炉槽型分离器故障治理 济宁二号煤矿矸石热电厂通过对UG-75/5.3-M16循环流化床锅炉槽型分离器容易发生脱落故障的研究分析，制定出相应对策，延长了锅炉运行周期。 1#锅炉槽型分离器是整体浇铸的，中间没有焊接点，通过顶部16mm钢板挂接在22mm的1Cr18Ni9Ti圆钢上，槽型分离器材质较厚，除氧化较严重外，没有断裂和严重变形，但悬挂点圆钢在高温烟气炽烤下逐渐氧化变细，失去应有的金属性能，最后承受不住槽型分离器重量而脱落。2#锅炉槽型分离器由3段6mm槽钢中间用6mm钢板焊接而成，运行中不断被高温氧化、产生热应力并导致热变形，最后在脆弱的地方即焊接处断裂，底部固定钢板严重变形、脱焊。两种槽型分离器原先采用的材料都是1Cr20Ni14Si2，在900工作温度下抗氧化、抗变形性能较差，不能满足使用要求。 他们采取的对策如下： 槽型分离器选材。在运行过程中，锅炉炉膛出口温度高、烟气冲刷氧化严重，槽型分离器工作环境恶劣，须选用耐高温、抗氧化、抗变形及耐磨损的新型高温耐热合金作为槽型分离器材料，且将厚度增大到16mm。为减少中间焊接环节以减少脆弱点，需整体浇铸。底部挡板材料选用同上。 悬挂点处理。采取涂敷防磨涂料、覆盖耐磨混凝土的方法，以防止圆钢被高温氧化而产生热变形。 槽型分离器底部固定钢板焊接。锅炉运行时，槽型分离器受热膨胀，因其顶部与圆钢挂接，故底部与钢板的连接应有一定间隙，允许其在一定范围内自由膨胀，所以底部的钢板要减少焊接点，最好是一块整钢板。 4改造型循环流化床锅炉磨损治理 南屯煤矿矸石热电厂1#锅炉为江西锅炉厂生产的双锅筒横置式35t/h沸腾炉，为降低飞灰含炭量和排渣热损失，2003年5月由哈尔滨锅炉厂将锅炉改造为40t/h循环流化床锅炉，但运行35天后出现受热面泄漏。经过研究后提出检修、运行的改进措施，取得了良好的效果。 经过对水冷壁、风帽和旋风分离器等处磨损情况的深入分析，根据产生磨损的原因采取以下应对措施： 将水冷壁防磨区域的防磨护瓦全部卸下，原先固定防磨护板的开孔全部焊死，重新焊接Y型销钉，在金属防磨护瓦上面再浇筑一层厚度为553mm的碳化硅非金属防磨材料。 采用金属表面处理技术，应用合金粉末氧气乙炔喷焊工艺对膜式水冷壁进行处理，所用合金粉末为Ni60的镍基合金粉末，主要成分为镍、鉻、铁、硅、硼等，喷焊层高度为1000mm，厚度为1mm左右。 针对布风板阻力比原设计大2000Pa的情况，对钟罩式风帽内管切除50mm，以降低风速和增大风量，其结果是有效地控制了烟气的流速、减小了密相区的高度和分离器的磨损。 调整风帽小孔的对应角度，严格按照设计进行找正。 在运行方面则是调整入炉的燃料粒径符合设计要求；严格按照设计计算的数据进行操作，控制床层温度、炉膛出口温度和返料口温度不超过设计的数值；降低锅炉的引风量，保持锅炉在微正压下运行；严格控制锅炉负荷的波动，避免锅炉负荷的频繁变化。 运行实践表明，他们采取的防磨措施是有效的。行家们指出：对于改造型锅炉的设计要考虑到现场的实际条件，避免出现烟气流通面积骤然变化引起烟速改变从而加重磨损的情况，才能延长锅炉的连续运行时间。 5循环流化床锅炉埋管故障治理 东滩煤矿煤矸石热电厂配用的UG-75/3.82-M23循环流化床锅炉，原设计是与前后墙膜式水冷壁通过焊接方式相连，埋管采用倾斜序列加鳍片，鳍片材质为1Cr18Ni9Ti；总埋管数120根，规格为515mm。运行几年来，因埋管故障导致停炉占停炉总数41%，严重影响生产任务的完成，为此开展了此项研究。 该厂的统计数据表明：在全部埋管故障中，埋管拉裂占41.2%，裂纹占35.3%，磨损占23.5%。 在进一步查找埋管损坏原因的基础上，他们有针对性地采取了3项相应的改造措施： 埋管规格改为5110mm，材质仍为20g钢，埋管上的鳍片增加到8道，鳍片材质改为耐高温耐磨损的Cr25Ni20Si2，以加大埋管抗磨能力和运行周期。 炉膛下部在标高9800mm处为改造拼接点，将前后墙下部水冷壁去掉，更换成新的流化燃烧室。改造后的流化床炉底标高比原来降低450mm，埋管与炉底距离增加100mm，减轻底料对埋管的强力冲刷。因为离炉底越远，较粗底料上冲动能越小，对埋管磨损也越小。 将锅炉埋管系统与膜式水冷壁分开布置，把埋管两端拉到流化室外，增设埋管上集箱和下集箱，重新布置下降管，使埋管部分单独形成独立的水循环回路，埋管受热时能向前后自由膨胀，消除应力集中造成的事故隐患，彻底解决原先锅炉埋管因膨胀产生的弯曲和焊口拉裂损坏。 改造后至今几年中，各运行参数均在正常范围内，尚未发生过埋管弯曲和埋管两端与膜式水冷壁连接处的丁字焊口拉裂，且埋管出现纵向裂纹与磨损程度也比大为减轻，消除了因埋管故障造成的停炉。 6循环流化床锅炉点火器烧熔治理 济宁二号煤矿矸石热电厂配有2台浙江大学与无锡锅炉厂联合研制的UG-75/5.3-M16型次高温、次高压、单锅筒横置式自然循环锅炉，采用床下点火启动。他们针对锅炉点火启动中点火燃烧器严重烧熔的情况，结合有关燃烧理论和优化试验，对点火启动过程进行调整，取得了良好效果。 将东、西一次风门开度调整到一致。首先是改变了“点火启动期间，为了确保床料完全流化，必须尽可能开大一次风门”的观念。实践证明，只要一次风总风量不变，将一次风门开到25%，使一次风量从点火助燃风门进入点火燃烧器吸收携带柴油释放的热量进入锅炉风室，床料流化能达到同样风量下的效果。东、西床料流化不均匀，主要原因是布风板阻力不平衡、床料粒径不一样（从东炉门上床料造成粗大颗粒积聚在东部）。东、西风门开度不一致，并不能消除东、西料床的流化差别，只会影响东点火燃烧器安全启动。 加快床料温升速度。通过合理控制回油压力和一次风量，点火2h后，床料沸下温度一般达到400，可少量人工间断投入干细粉煤；温度升至450时，间断给煤机给煤；升至550时连续给煤；600时增大一次风门开度，提高一次风量，同时少许加大给煤量；750以上并有继续上升趋势时，将一次风门全开，撤出油枪，加大给煤量至正常状态。 提高耐火温度。点火燃烧器筒壁长度由2900mm减为2470mm，严格按ZU-75A点火装置使用安装说明书中对铝酸盐耐火混凝土的配比配料。 改变点火燃烧器内的热电偶位置。为使热电偶反映真实温度，将其移到燃烧筒内，躲避一次风对热电偶的冷却。 7煤泥循环流化床锅炉防高温结焦 鲍店煤矿煤矸石热电厂根据多年运行经验，总结出煤泥循环流化床锅炉燃烧调整过程中容易出现高温结焦事故的原因以及防范措施，具有显著的借鉴作用。 对于运行操作不当造成床温超温而结焦，应加强司炉工的业务技术培训；对于一次风量低于最小流化风量，应对风道、风室和风门及时巡回检查，发现设备缺陷及时处理；做好冷态试验，确定临界风速、冷态最小风量，运行中最小风量不得低于冷态最小风量的60%。 对于运行中煤泥投料块太大，根据他们经验和运行效果分析，煤泥入料块越小越好，因此在煤泥给料机出料口加装篦子，把煤泥分割成100mm100mm以下小块，入炉吸热过程大为缩短，防止流化床床温大幅度波动。 对于风帽损坏严重致使床料不能正常流化，停炉更换新风帽，提高风帽材质耐火度；运行中尽量减少压火次数，压火温度控制在850以下，温度过高风帽易出现“炸头”现象。 对于锅炉运行周期过长和粒度组成不合理，在床料中出现“圆球形”小颗粒时应更换新的床料。 对于锅炉运行中炉膛内浇注料大面积脱落到燃烧床中及局部沸腾不良，在修理时选择理化指标较高的循环流化床专用浇注料和制定合理的施工方案，严格烘炉质量要求，防止出现大面积脱落现象。 对于料层太薄致使运行中出现穿孔现象，及时添加床料，将风室静压控制在锅炉允许范围内。 对于流化床布风板设计不合理、开孔率不够造成流化床上床料不能正常的流化沸腾，重新设计了布风板结构。 此外，他们还总结出了出现高温结焦征兆时停止煤泥供应、提高引风量、加大一次送风量等方便、快捷的处理方法。 8分散控制系统在循环流化床锅炉应用 1）国产分散控制系统在40t/h循环流化床锅炉应用 南屯煤矿矸石热电厂1#锅炉改造工程的热控系统采用了浙江大学JX300X分散控制系统，运行情况达到了系统设计要求，实现了40t/h循环流化床锅炉监视、控制和联锁保护，为国产分散控制系统应用于小型循环流化床锅炉积累了经验。 JX300X是一套全数字化、现场总线式的DCS系统。该系统实现的基本功能包括数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、锅炉联锁保护（PIS）、锅炉主燃料切断保护（MFT）控制等功能。 其中，数据采集系统（DAS）具有操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警显示流程图显示等显示，定期记录、请求记录、事故追忆记录、事故顺序（SOE）记录、跳闸记录等制表记录，历史数据存储和检索，性能计算等多项功能。 模拟量控制（MCS）主要包括汽包水位控制、主汽压力控制、主蒸汽温度调节回路、床温调节、床压调节（排渣控制）、炉膛压力控制（引风量自动调节）等。 锅炉联锁保护（PIS）实现联锁时，高压风机开启后才能手动开启一次风机，引风机停止或高压风机停止1min时自动停止一次风机，一次风机开启后才能手动开启二次风机，引风机和一次风机停止或高压风机停止1min时自动停止二次风机，引风机开启后才能手动开启高压风机，引风机停止时自动停止高压风机，高压风机停止1min后须进行停炉处理，引风机和一次风机停止或高压风机停止1min时自动停止1#、2#给煤机。 正常控制状态时，水位控制和主蒸汽温度控制独立按照各自的控制方案进行，专家协调控制层监控系统行为；一旦两个控制系统出现矛盾时则启动智能协调方案。 2）进口分散控制系统在35t/h循环流化床锅炉的应用 济东新村热电厂35t/h循环流化床锅炉可调参数较多，控制较为复杂。为此，该厂计算机集散控制系统（DCS）结合循环流化床锅炉控制特点，采用美国Honeywell公司S9000控制器，并将美国Intellution公司Fix32软件包作为人机接口（MMI）应用软件，采取相应的控制策略和控制方案，实现了各项监控功能。 计算机集散控制系统（DCS）以其可靠性高、灵活性强、性能价格比较优的特点，已逐步应用于工业控制领域。DCS在电力生产中主要用于大型电站及其煤粉炉的控制。由于循环流化床锅炉（CFB）是近年来发展起来的新技术，其运行控制较为复杂，且国内多为中、小型锅炉，因而为DCS在循环流化床锅炉上的应用带来一定难度。 济东新村热电厂设计装机容量26，配备3台国产型循环流化床锅炉。控制方案包括两部分：一是针对CFB的特性而设计的燃烧控制系统，包括床高、床温、石灰石用量、一次和二次风量、炉膛负压及给煤量控制等；二是汽水系统等常规控制，如汽包水位、主汽温度控制等。 该厂DCS按功能分为数据采集监测系统（）、顺序控制系统（）、模拟量控制系统（）三个子系统。整个系统设有5个操作站，分别对应3台锅炉和2台汽轮机的参数监测和控制操作。各操作站间的画面能任意切换，但不可进行相互操作。5个操作站中可任选1个作为工程师站，以进行参数下载及软件组态等，但需进行密码权限转换。 实践表明，这个厂的35t/h循环流化床锅炉DCS系统取得了较好的应用效果。 9混合点火方式在循环流化床锅炉的应用 鲍店煤矿煤矸石热电厂UG-75/3.82-M23型中温中压循环流化床锅炉由原设计的床下热烟气点火方式改为床上木炭点火与床下热烟气点火相结合的混合点火方式，节约了大量费用，对同类型的锅炉点火有借鉴价值。 床下热烟气点火耗用大量轻柴油，点火成本高达1.82.4万元；此外，该厂3台35t/h循环流化床锅炉已经成功由床上油枪点火改为床上木炭点火，不但成本低，还保证了启炉升温曲线符合原先设计的曲线，且技术成熟，司炉工人全部掌握此种点火方式；再有，该厂在UG-75/3.82-M23试运行阶段已试过床上木炭点火技术，但此种锅炉为水冷风室，点火时床温上升缓慢，锅炉不易点燃，后来决定采用床上木炭与床下热烟气加热的混合点火方式。 控制点火时间和温度是循环流化床锅炉启动的关键，汽包壁温、耐火材料温升是决定启动时间的首要因素，锅炉启动时首先考虑的是各膨胀符合安全要求。采用混合点火方式要控制启动升温速度，以防止炉墙变形与开裂、受压元件及管壁膨胀过大，特别是冷态启动初期要控制温升速度不大于510/min，冷态启动时间约为2.5h。由于点火前在炉膛内加入了一定数量的木炭，床温在480550时会迅速上升，此时可减少油枪的出力，投入少量的煤粉。床温升到650700时关闭油枪，用给煤量控制床温。切忌用提高油枪出力的方法来迅速提高床温，应将油压控制在1.52kPa，烟气发生器内的热烟气温度在850以下。整个启动过程中，可采用控制过量空气系数（即加大空气量）的方法来合理控制床温上升。 10循环流化床锅炉炉内脱硫 济宁二号煤矿煤矸石热电厂以选煤厂生产的煤泥、洗矸为燃料，现运行2台蒸发量为75t/h的循环流化床锅炉。他们从2004年开始采用循环流化床燃烧脱硫技术，平均脱硫效率为79.3%，SO2400mg/m3。 这个厂的经验是： 炉温恒定与控制是SO2排放量达标的关键。现场实际运行修正了理论计算的几个数据。首先是炉温，当设定在950左右时，Ca/S上升到6.0，实际上SO2排放量波动范围也较大，达标较困难。当炉温下降到930时，Ca/S也随之下降，但SO2排放量下降微小。当炉温下降到870时，SO2排放量降低相当明显，与Ca/S关系已不大；但如Ca/S下降至理论计算值时，SO2排放量则明显回升。为保证SO2排放量稳定达标，综合考虑其合适控制温度为900上下波动30，Ca/S为3.0（石灰石中CaO90%）较保险。实际操作中，炉温波动如果较大，SO2排放量的放大十分明显，很容易超标，且SO2排放量滞后性较强。 石灰石与炉温的联动是控制重点。测试数据表明，炉温上升时石灰石投入量要随之加大。如果联动迟滞时间长而衔接不上，会造成SO2排放量长时间超标，石灰石使用量急剧上升。 石灰石与煤泥混合充分均匀是前提。必须做到两次搅拌时间有保证，加水量适当加大，使入炉燃料呈糊状。切勿随加随烧，这样易导致SO2排放量时高时低陷入高了加、加了高的恶性循环，很难再调整回来。 及时放渣是连续运行的保证。由于煤泥中混入了石灰石，可降低灰熔点约50，控制不好易形成大量小焦块，严重时局部结焦，只好停运，因此应加强放渣，保证脱硫时锅炉连续运行。 11循环流化床锅炉参与电网调峰性能研究 440t/h循环流化床锅炉其负荷调节比高达3：14：1。随着燃烧控制水平的提高，当负荷降至额定负荷30%以下时仍能稳定运行，所以适于大幅度调峰运行。最近，济宁三号煤矿煤矸石热电厂和哈尔滨锅炉厂开展了循环流化床锅炉参与电网调峰性能的研究。 流化床锅炉变负荷运行是一个动态的过程，就是通过适当的操作方法把运行负荷从一个数字稳定到另一个所需值，在这个变化过程中要求锅炉蒸汽参数稳定，流化状态良好，床温保持在允许变化范围内，既不低于熄火温度也不高于结焦温度。 调节负荷意味着改变锅炉蒸发受热面产生的蒸汽量，亦即改变蒸发受热面的吸热量。一般有以下三种调节方法： 改变给煤量，促使床温变化，致使床温达到新的平衡点。简单地说就是高负荷时增加给煤量，低负荷时减少给煤量，风量则配合给煤量维持床温在某个允许的范围内。 调节静止料层高度或者说风箱压力，使床中颗粒浓度变化而使传热系数发生变化，吸热量也随之改变。试验表明，当床温和粒子尺寸不变时，换热