MW循环流化床锅炉运行控制难点

300MW循环流化床锅炉运行控制难点分析国电开远发电有限公司国电开远发电有限公司

2×300MW机组简介

国电开远发电有限公司2×300MW机组新建工程自2005年4月30日开工建设。8号机组从2006年11月25日开始整组启动至12月21日通过168满负荷试运，试运行历时27天。7号机组从2007年5月1日整组启动至5月29日完成168h满负荷试运，试运行历时29天。本工程300MWCFB机组从开始试运到现在已经一年多，积累了一定的300MWCFB机组运行经验。300MWＣＦＢ锅炉岛设备系统简介本工程锅炉采用循环流化床、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、露天岛式布置、全钢架悬吊结构、亚临界自然循环汽包炉。锅炉外部有四个原煤斗、四个旋风分离器、四个外置床。本工程ＣＦＢ调试过程中存在的主要问题影响因素：（1）一次风调节档板特性（2）一次风量测量一次元件（3）一次风差压控制（4）床压高低（5）稀相区灰浓度（△P2）的影响（6）一次风调节档板安装位置

1、翻床（1）一次风调节档板特性电动调节档板在调节过程中，响应较慢，调节迟缓，风量的调节，特别是发生翻床，工况大幅度变化时，风量增减幅值周期较长，床层易“塌死”。（2）一次风量测量一次元件由于一次风量测量不准确，影响对床料流化状态的分析、判断和床压自动调节投入率,给运行人员的调整的操作调整带来困难,容易因人员调节失误而造成翻床。翻床（3）一次风差压控制床压的自动控制是CFB锅炉特有的自动控制项目，其基本控制要素是：空预器出口一次风压空室压力床层差压其中在整个风量自动控制中一次风机入口调节档板用以控制一次风压，并保持空预器出口一次风压与空室压力的在一个恒定的差值范围，两侧热一次风调节档板以床层压差为前置信号，控制一次风速。如差压值选择过低，具影响一次风档板的调节特性，又使得床压调节迟缓性大，当流化工况发生突然变化时，无法及时进行调节，特别是当一次风档板为电动调节时，情况更为突出，若选择过高，虽然一次风调节档板具有良好的特性，但节流损失也较大，档板开度变化率与流化风速变化的线性呈阶跃性，对流化工况的挠动较强，并且使风机电耗较高，不利于经济运行。翻床★★★（4）床压高低

床压高，炉内物料循环量大，在两侧床压差△P1同等的情况，物料在循环过程中发生偏床的份额相应在增加，同时由于床料的增加，一次风速也增加，炉内气固两相流挠动增加，两床失稳的情况加剧，形成一个恶性循环。因此根据机组负荷曲线，应控制床压在一个合理的范围。（5）稀相区灰浓度（△P2）的影响锅炉在运行中应合理控制△P2，其过高当锅炉风量发生变化时，锅炉内循环容易发生突变，造成两侧床压失衡翻床,甚至导致塌床。△P2过低影响炉内吸热，床层温度和分离器出口温度过高，影响机组带负荷能力。翻床（6）一次风调节档板安装位置一次风调节档板在设计安装时，一次风档板执行器与一次风管间的距离较近，且在进行管道保温施工时，将执行器下部包在保温材料内,造成运行中多次出现执行器超温保护动作，使一次风量调节失灵，引起锅炉两床失稳。翻床2、外置床外漏灰。主要部位为外置床回灰至炉膛部位，其次主要是外置床金属外壳在进行焊接时没有完成进行满焊,虽然有内部用保温浇筑料进行了全密封,但因保温浇筑料经过烘炉或运行后有一定的膨胀间隙，加之床料的穿透性能强，从未焊接点处仍有床料漏出。3、锅炉尾部烟道振动大。通过在锅炉尾部烟道加装导向板后，振动问题得以解决。本工程ＣＦＢ调试过程存在的主要问题CFB锅炉运行控制的难点（1）影响床压调节锅炉一次风量、或二次风量测量DCS显示值与实际值偏差过大，特别是在左、右侧不均匀的条件下，容易造成两床床压偏差，导致失稳。（2）影响锅炉配风及燃烧效率一、二次风测量不准确，给锅炉的合理配风带来困难，使密相区、稀相区的燃烧份额发生改变。一、二次风量过大，一方面使床料损失过多，同时又降低了床温，使煤耗增加。一、二次风量过低，稀、密相区供氧不足，使CO含量增加，化学不完全燃烧热损失增加，锅炉效率降低。（3）降低自动投入率一、二次测量不准确，锅炉燃烧自动投入率低，可靠性低，容易引发其它不安全情况。1、一、二次风量测量的不准确2、锅炉床料的的控制（1）在机机组启动阶阶段由于整个开开机工作时时间约为12小时，，锅炉从点点火升压至至投入煤，，并达到一一定的投煤煤量所需时时间较长，，且一、二二次风在50%额定定负荷分别别控制在总总风量的40%和30%维持持不变，因因此床料损损失较大，，如遇有启启动时间延延长，则床床料损失更更加严重，，若床料补补充不及时时和补充量量小于损失失量，严重重时机组将将被迫停运运，因此在在锅炉启动动前应做好好几方面工工作：锅炉尽可能能保持较高高的床层厚厚度保证底灰存存量充足，，并做好相相关的材料料和人员准准备做好设备管管理，优化化机组启动动操作程序序，减少机机组启动延延误时间根据煤种或或煤质的不不同，循环环流化床锅锅炉对床料料量的控制制有不同的的要求。CFB锅炉炉运行控制制的难点（2）机组组运行由负荷—床床压曲线可可知随着机机组负荷的的增加，床床压差减小小；差压控控制的较高高如前所述述容易引起起锅炉“翻翻床”，使使机组的稳稳定工况受受到影响，，特别是发发生“塌床床”时，处处理比较困困难。增加一次风风机出力，，使辅机电电耗增加；；床压过低低，循环物料量过过小，容易易造成床温温高。炉内内传热比例例发生改变，对流流换热减少少，辐射传传热相应增增加，稀、、密相区燃烧份额额发生改变变，容易造造成炉膛出出口或分离离器出口烟温过高高，使排烟烟温度升高高，过热器器或再热器器减温水量量大幅度增增加，严重重时机组被被迫降负荷荷运行。外外循环受到到破坏，如如床压过低低，且一、、二次配比比不当，将将会造成烟烟气短路，，使燃烧工工况进一步步恶化。从实际运行行工作中不不仅要重视视床压高问问题，也应应该重视床床压低的问问题，300MW机机组排渣问问题在各单单位都得到到重视，排排渣设备的的可靠性各各燃料管理理都得到提提高，因此此，在床压压高时处理理较为顺利利，而床压压低则决定定于燃料、、运行工况况、机组负负荷等因素素，尽管配配备床料头头加注系统统，但其床床料补充能能力，因其其出力和连连续运行能能力等因素素影响，而而小于床料料损失率，，需要有相相应的应急急方案3、机组启动动过程中主主、再热蒸蒸汽温度的的控制在锅炉启动动过程中，，由于循环环流化床锅锅炉过热器器和再热器器受热面布布置的特殊殊性，在锅锅炉启动过过程中再热热汽温往往往低于过热热汽温，如如控制不当当就会延长长开机时间间而造成燃燃料等方面面的经济损损失。为此此应当注意意以下几方方面：（1）在启启动初期，，将高低旁旁路调节器器节门尽量量开大，提提高蒸汽流流量，使过过热器和再再热器管道道能得到充充分的暖管管加热；如如果高旁调调节器门开开度过小，，经过其后后的蒸汽流流量降低，，使再热器器的暖管加加热爱到影影响。CFB锅炉运运行控制的难难点（2）正确使使用过热器、、再热器疏水水门。由于300MW循循环流化床锅锅炉的低温对对流过热器，，中温对流过过热器、以及及高温再热器器均布置在外外置床中，其其与包覆对流流过热器、高高温对流过热热器以及低温温再热器存在在较大的布置置高差。饱和和蒸汽首先进进入布置在垂垂直烟道内的的包覆过热器器——与高再再布置在同一一外床中的低低温过热器———中温过热热器Ⅰ——中中温过热器ⅡⅡ——垂直烟烟道高温区的的高温过热器器。而在开炉炉时由于外置置床并没有流流化投入（或或随机滑启投投入）其管壁壁温度都低于于受烟气加热热后的蒸汽所所具有的温度度值，因此在在其管道内部部都有可能存存在蒸汽加热热管道后而冷冷却凝结的疏疏水因此当各各级受热面进进出口蒸汽参参数在没有表表现出正常加加热的工况值值以前，尽量量保持相应疏疏水门在开启启状态，直至至参数工况正正常。机组启动过程程中主、再热热蒸汽温度的的控制（3）合理选选择外置床投投入时机，300MW循循环流化床锅锅炉的前后各各两个外置床床其功能不同同，在锅炉前前墙布置有高高温再热器和和低温过热器器的两个外置置床，其主要要作用是用来来调节再热蒸蒸汽温度，忽忽略对床温控控制的影响；；靠近炉后的的两个外置式式换热器内布布置中温过热热器I和中温温过热器II，这两个外外置床的主要要作用是用来来调节床温，，而忽略对主主汽温度控制制的影响。随随着床温的升升高炉膛出口口烟温也随之之升高，使过过热器系统中中的包覆过热热器出口蒸汽汽温度升高，，但当蒸汽经经过下一级低低温过热器、、中温过热器器I和中温过过热器II对对其管壁放热热后温度降低低，最后进入入高温过热器器再重新吸热热升温，因此此，在此阶段段外置床内的的受热管对蒸蒸汽而言不是是加热而是吸吸热，对再热热器从高旁来来的蒸汽首先先通过布置在在高温过热器器下一级烟温温区的低温再再热器，然后后进入布置在在前墙外置床床中的高温再再热器，对高高温再热器而而言，在此阶阶段蒸汽不是是加热而也是是被冷却，再再热汽温的提提升完全依靠靠于低温再热热汽温。但当当回料器循环环物料的温度度高于所需再再热蒸汽温度度后，即为投投运高再外床床的时间，可可逐步投入高高再外置床，，并保持低流流化状态，缓缓慢提高外床床温度直至正正常，而不要要以床温来作作为外床投运运的选择条件件。中过外床床的投入同理理。机组启动过程程中主、再热热蒸汽温度的的控制4、给煤机可靠运运行影响因素：煤种或煤质变变化：当燃用用高水份煤种种或煤质水份份含量较高时时，原煤，在在原煤斗或下下煤管中均会会容易贴壁而而造成堵煤，，使机组被迫迫降出力运行行。称重给煤机出出口端堵煤，，引起非工作作面积煤，损损伤皮带。气动插板门运运动槽因积煤煤而不能关闭闭，易造成超超温或火灾。。括板给煤机主主动端轴承密密封不良，易易造成轴承超超温损坏。括板给煤机括括板活节磨损损拉长，造成成卡涩，过负负荷。CFB锅炉运运行控制的难难点（1）控制原则锅炉侧尽量保保持较高的主主床、外置床床和分离器出出口温度；保保持较高的过过、再热汽温温；机侧保持持尽量高的缸缸温，确保汽汽轮机安全运运行以利于机机组快速接带带负荷。锅炉恢复启动动时，应注意意控制床压平平衡防止过冷冷却，投煤后后严密监视烟烟气含氧量、、床温变化率率等工况参数数，杜绝爆燃燃、结焦等不不安全情况发发生，并控制制好汽温、水水位、炉膛负负压等参数。。CFB锅炉运运行控制的难难点5、锅炉岛塌塌床压火消缺缺的控制要点点：（2）压火操操作：A进行压火操作作前应保持左左、右两侧床床压稳定，回回料器返料正正常，防止压压火时翻床。。B手动MFT切切除全部给煤煤线，待烟气气含氧量出现现上升时，立立即关闭两台台一次风机入入口调节挡板板，停止两台台一次风机运运行，停止两两台二次风机机和运行中的的高压流化风风机运行，停停运一台或两两台引风机。。C随着时间的推推移过、再热热汽温逐渐降降低，当主蒸蒸汽温度或再再热汽温度降降至480℃℃时，启动1——2台高高压流化风机机运行，利用用外床高温物物料来提高蒸蒸汽温度；当当主蒸汽温度度回升停止后后，立即关闭闭外置床流化化风，停止高高压流化风机机运行。锅炉岛塌床压压火消缺的控控制要点（3）恢复工工作：A按程序启动风风机，且二次次风机启动后后，均匀开启启左、右侧主主一次风挡板板，启动两台台一次风机启启动后，用风风机逐渐开启启一次风机入入口挡板，控控制不发生翻翻床，以较小小风量流化床床料。B如床温在投煤煤许可温度以以上时，可直直接以较大给给煤量投煤，，证实煤着火火后应逐渐加加大给煤量，，保证床温和和汽温能稳定定上升。C回料器温度高高于外置床空空室温度或高高于主、再热热蒸汽温度时时可视情况投投入相应外置置床。锅炉岛塌床压压火消缺的控控制要点300MWCFB锅炉安安全运行及典典型事故处理理蓄热能力强，，热惯性大，，燃料在炉内燃燃烧的化学反反应时间长可燃气体或碳粒粒存量高具有一定浓度和和热容量的物料料循环对流换热比重较较高燃烧反应点多循环流化床锅炉炉与煤粉炉在燃燃烧控制和炉内内传热有较大差差别，且循环流流化床锅炉具有有相当数量的保保温耐火材料。。因此，与煤粉粉炉相比具有以以下特点：循环流化床锅炉炉FSSS中与与煤粉炉区别1、吹扫时间：：煤粉炉：＞5分分钟CFB：5+X（X随床温的的降低而增加，，旋风筒出口温温度小于等于30度计时为15分钟，30－200度时时为10分钟，，200－350时为8分钟钟，350以上上为5分钟）2、锅炉熄火保保护判断煤粉炉：以火焰焰测量和燃料中中断为依据CFB：以床层层温度和燃料中中断为依据3、锅炉MFT煤粉炉：MFT保护动作，即即可视为锅炉紧紧急停炉CFB：MFT保护动作，燃燃料安全系统与与煤粉一致，然然而因具有燃料料燃烧化学反应应时间长、蓄热热能力强，热惯惯性大、物料循循环等特性，不不能完全等同于于煤粉炉的MFT动作，锅炉炉在一定时间内内仍具有强烈的的物料循环和热热交换发生，不不能视为紧急停停炉。300MW循环环流化床锅炉安安全保护系统分分为两个层面:1、MFT动作锅炉跳闸2、一次风机跳闸闸3、二次风机跳闸闸4、高压流化风机机跳闸联关闭1、2、3级喷水隔离（TP）强关再热器事故故喷水减温门（（TP）强关所有外置床床锥形阀（TP）一次风机全停两台引风机全停流化风机全停炉膛压力高高炉膛压力低低汽包水位低3值，旋风筒温度高且给水泵全停手动停炉按钮按下任一回料阀流化风量低锅炉岛仪用空气压力低空预器跳闸旋风筒温度高四值1、锅炉跳闸输输入信号主要有有：2、锅炉MFT输入信号主要要有：总风量低

燃料中断

锅炉跳闸

汽机跳闸，且主汽流量高只有给煤机运行中部床温不许可汽包水位高3值汽包水位低3值，任一侧上部炉膛温度大于1050℃

手动MFT旋风筒温度高三（1030℃）锅炉岛仪用空气压力低一次风量小于临界流化风量60NKm3/h水冷壁温度高400℃锅炉MFT给煤线全部设备备保护跳或关床上辅助油枪OFT风道燃烧器OFT石灰石系统跳联关闭定排门（（TP）联关连排（TP）强关冷渣器锥形形阀（TP）典型事故处理的的主要控制难点点：由于CFB锅炉炉炉膛内燃烧温温度较低，辐射射传热相对较少少，对流传热所所占比例较大，，传导热系数较较高，且具有大大量保温浇筑料料，加之主、再再热器受热面的的布置，又有其其特殊性，即未未完全按常规煤煤粉炉的方式，，沿烟气流程由由高至低的布置置在水平烟道，，而是分别布置置在尾部烟道和和外置床内，因因此，当发生机机组甩负荷或汽汽机跳闸时，对对锅炉而言如何何快速地减少热热交换，控制主主、再汽蒸汽管管壁不超温，就就成为整个事故故处理的核心。。1、机组甩负荷荷300MW和150MW甩负负荷主要参数变变化曲线：300MW和150MW甩负负荷主要参数变变化曲线：300MW的甩甩负荷处理采用用了锅炉跳闸(塌床压火)的的方式。从负荷荷到零锅炉跳闸闸至锅炉重新点点火后，虽然床床温已经由900℃下降至580℃，但但在低蒸汽流量量区，再热汽温温仍处在超温段段，且持续时间间长，而过热汽汽温相对保持平平稳。分析其原原因主要有以下下两个方面：高低旁的开度控控制匹配，在保保证高、低旁路路不超温超压的的前提下，尽可可能的开大高低低旁调节门，使使过热器、再热热器有足够量的的蒸汽冷却。外置床切除时间间较晚。在切除除外置床时虽然然关闭了锥形阀阀，但外置床流流化风的切除需需要人为地单项项进行，所需时时间较长，没有有及时得到关闭闭，外置床仍处处在鼓泡流化的的运行状态，高高温物料对再热热器管壁的传导导热依然强烈，，使再热蒸汽超超温。因此，在在切除外置床时时必须将锥形阀阀和各流化风档档板同时完全关关闭，为此，在在DCS中增加加了外置床快切切功能。机组甩负负荷150MW甩负负荷处理理采用了了锅炉MFT动动作，熄熄火不塌塌床方式式。床温温相对保保持平稳稳，由850℃℃下降至至600℃左左右，再再热蒸汽汽温度在在低蒸汽汽流量区区没有超超温，而而过热汽汽温有短短暂的超超温。原因为锅锅炉MFT动作作后，锅锅炉没有有采取塌塌床方式式，物料料循环正正常，且且未燃尽尽的可燃燃物继续续燃烧（（床温曲曲线在切切断给煤煤后有小小幅上升升），烟烟气温度度在初期期持续保保持在高高温阶段段，烟气气对高温温过热器器的对流流换热并并没有立立即衰减减，加之之蒸汽流流量大幅幅减少，，过热汽汽温相对对较高。机组甩负负荷通过对以以上两种种处理方方式的分分析，在在查清过过、再热热汽温超超温的原原因基础础上，有有针对性性的采取取对策措措施，我我们认为为循环流流化床锅锅炉在甩甩负荷的的事故处处理上，，针对机机组所带带负荷量量，有针针对性采采取不同同的处理理方式是是可行的的。在50%以上高高负荷区区，锅炉炉为维持持机组负负荷所需需给煤量量增加，，炉膛差差压ΔP2达达为1——1.2KPa，循环环物料浓浓度较大大；在保保持相对对稳定的的运行床床温条件件下