淺議440t/hCFB鍋爐的運行及管理
1 前言
龍巖發電有限責任公司一期工程為四臺135MW機組,配四臺循環流化床鍋爐(其循環物料的分離采用汽冷分離器),設計燃煤為龍巖本地煤。自2005年7月#1機組開始調試至今,四臺機組已全部投產發電。從試運以來的一年多時間各系統運行良好,主要運行指標符合設計要求,保護投入率達100%,機組滿負荷實現連續穩定運行。當然從調試到生產的整個過程,鍋爐也出現過一些問題,通過摸索、借鑒、總結、并進行整改,部分問題取得了解決,但仍有一些問題還在摸索有待整改。
2 鍋爐設備概述
龍電的循環流化床鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產的HG-440/13.7-L.WM20型循環流化床鍋爐,鍋爐主要技術參數見表一:
表一 鍋爐主要技術參數
項 目 | 單 位 | 數 據 |
過熱器流量 | t/h | 440 |
過熱蒸汽出口壓力(表壓) | MPa.g | 13.7 |
過熱蒸汽溫度 | ℃ | 540 |
給水溫度 | ℃ | 249.4 |
再熱蒸汽進口壓力(表壓) | MPa.g | 2.74 |
再熱蒸汽進/出口溫度 | ℃ | 322.7/540 |
排煙溫度 | ℃ | 139 |
鍋爐主要由燃燒室、汽冷分離器、自平衡"U"形回料閥和尾部對流煙道組成。燃燒室蒸發受熱面采用膜式水冷壁,底部為水冷布風板,大直徑鐘罩式風帽,#1、2鍋爐燃燒室內布置雙面水冷壁來增加蒸發受熱面(#3、4鍋爐沒有設雙面水冷壁),并布置有8屏二級過熱器和6屏高溫再熱器。燃燒室后有2個平行布置的汽冷分離器,自平衡"U"形回料閥布置在分離器下,與燃燒室和分離器相連,形成一個物料循環回路。尾部對流煙道中布置三級過熱器、一級過熱器、冷段再熱器、省煤器和臥式空氣預熱器,一、二次風分開布置。鍋爐設置6支
啟動燃燒器,其中床上啟動燃燒器2支(兩側墻各1支),床下燃燒器4支(后墻布置),用來加熱流化的床料,以保證固體燃料燃燒,并在鍋爐低負荷運行時帶部分負荷。冷渣器布置在爐膛前墻底部,為兩臺滾筒式冷渣器(原設計為風、水聯合冷卻冷渣器,共2臺)。過熱蒸汽溫度采用二級噴水減溫調節,減溫水取自給水泵出口。冷段再熱器、熱段再熱器入口布置有事故噴水,減溫水取自給水泵中間抽頭。
3 鍋爐運行分析及預防措施
本公司四臺440t/h循環流化床鍋爐,在福建地區屬最大流化床機組。作為燃用龍巖本地煤的大型流化床鍋爐來說,缺乏一些可借鑒的經驗,如何解決龍巖煤揮發份低、燃燼度低、著火溫度高、燃燒穩定性差等諸多難點,確保鍋爐穩定運行,做好充分準備及一些預防措施,顯得尤為重要。另外,針對存在的問題,如何去分析解決,也是提高機組健康水平的關鍵。
3.1 目前鍋爐存在的問題
我公司的CFB鍋爐雖然在啟動調試到投入運行總的說來較順利,但按照廠家的設計,結合目前運行實際,仍然存在以下問題:一、鍋爐排煙溫度在額定負荷時,四臺鍋爐實際運行值略高于設計值,在155~165℃左右(詳見表二),在一定程度上影響鍋爐效率;二、鍋爐的飛灰可燃物含量在10~15%左右,很難控制在10%以下,不僅影響鍋爐效率,而且影響了灰的綜合利用效果;三、由于原煤破碎到7mm以下,原煤水份稍大于8%時,在煤倉內極易粘結和搭橋,使其有效容積大大減小,導致煤倉上煤時間短,甚至出現空倉,造成機組被迫降出力運行;四、從實際運行情況來看,單側給煤系統運行時,爐膛兩側煙溫偏差較大,可超過100℃,給床溫、汽溫調整帶來很大困難,給鍋爐的安全運行也造成威脅;五、由于機組每天參與調峰,特別是在雨季調節幅度更大,使得循環流化床鍋爐運行在高溫條件下爐內溫度變化頻繁,易造成循環熱沖擊,再加上機械應力,使耐火澆注料產生裂紋并脫落。幾臺鍋爐分離器入口水平煙道的耐火澆注料脫落面積較大,修復時間也較長,對機組發電量的影響較大。返料口也經常漏灰,影響機組負荷和周圍環境;六、雖然在水位、爐膛負壓及蒸汽溫度等的調節上實現自動控制,但仍有一些有待進一步摸索完善(如床溫控制、床壓、風量等),以達到CCS協調控制。
表二 四臺鍋爐的運行參數(B-MCR工況)
鍋爐 運行參數 | 設計值 | #1鍋爐 | #2鍋爐 | #3鍋爐 | #4鍋爐 |
排煙溫度 | 139℃ | 163/162℃ | 158/163℃ | 165/157℃ | 164/152 |
給水溫度 | 249.4℃ | 241.4℃ | 242℃ | 240.6℃ | 240.6℃ |
飛灰可燃物 | 8% | 14.5% | 15% | 13% | 11% |
3.2 對策及預防措施
針對以上問題,我們從一開始就認真吸取國內相同類型鍋爐及燃燒福建無煙煤CFB鍋爐的一些經驗教訓,無論在啟動調試前還是在機組商轉后,一如既往的把鍋爐啟動點火、升溫升壓、正常運行調整、異?,F象等進行分析、討論、制定防范措施,取得了一定的實效,大大提高了機組的運行水平。下面談幾點體會:
3.2.1 預防鍋爐發生燃燒事故
流化床鍋爐的燃燒事故主要表現為鍋爐結焦、過熱器超溫、分離器及返料器超溫結焦、爐內爆燃或熄火等。燃用福建無煙煤的流化床鍋爐結焦、超溫等是很普遍的現象,原因很多,如原煤特性、流化不良造成局部或整體溫度過高或燃燒工況惡化等,為解決上述問題,主要應做好以下幾條:一、認真建立并執行正確的啟動程序,規范操作;二及時投入聯鎖保護系統,嚴格按要求投煤、嚴防過早投煤;三、點火過程中要注意布風的均勻性,經常觀察流化情況,嚴格控制溫度變化率,避免突升突降;四、樹立一個觀念:在負荷與燃燒安全調整間,以燃燒安全調整優先,要根據鍋爐燃燒狀況帶負荷,決不強帶負荷。
3.2.2 不斷摸索總結,強化燃燒
對燃用福建無煙煤的CFB鍋爐來說,爐內燃燒的好壞,對排煙及飛灰損失影響特別大,強化燃燒顯得尤為重要。排煙溫度升高不僅與配風有關,而且與尾部受熱面吹灰有關;另外按鍋爐廠設計,省煤器入口水溫為249.4℃,而實際運行只有241℃左右,這可能與受熱面布置有關,多方因素最終影響排煙溫度偏高。從目前鍋爐運行情況看,影響飛灰可燃物含量的因素較多,主要與爐膛的燃燒強度有關,這在低負荷時較明顯;爐內配風不佳,煤從回料管中返回燃燒室,較細的煤粒由于沒有被二次風吹入主床參與燃燒,而是從靠近后墻水冷壁區域直接通過分離器到尾部煙道,沒有燃盡,這與煤中細顆粒較多有一定關系。為了降低排煙溫度,降低飛灰可燃物,一方面著重在一、二次風配比的調整上下功夫,尤其是燃用福建無煙煤,在保證總風量的前提下,適當增加一次風量,確保氧量保持在不低于4.0%,提高燃燼度,降低尾部再燃燒;另一方面加強尾部受熱面吹灰,要求運行人員必須認真執行,專業定期抽查執行情況并進行考核,確保受熱面的熱交換在最佳狀態。
3.2.3 充分重視耐火材料的磨損
耐火材料的沖刷磨損是CFB鍋爐必須面對的問題,由于鍋爐本身特性,在運行中耐火材料每刻均在受到固體物料的磨損。其損壞的主要原因是溫度循環波動和熱沖擊及機械重力等造成裂縫或剝落,因此除在選型、設計施工上要認真把好質量關外,在運行保養上堅持做到以下幾個方面:一、規范操作工藝,不斷完善點、停爐的操作規程,細化每一步的操作要領和注意事項;二、運行人員必須時刻注意各點溫度變化情況,防止溫度的大起大落,減輕熱沖擊;三、加強燃燒、配風工況的調整總結,減少物料對耐火材料的直接沖刷;四、盡量避免鍋爐頻繁的啟停;五、在時間允許的前提下,應對大面積更換的耐火材料進行自然干燥后再烘爐,不能過度追求經濟利益而縮短養護時間,應嚴格按照材料的養護措施進行。
3.2.4 不斷完善保障機制
對CFB鍋爐來說,在提高設備運行可靠性上,大家的精力重點放在設備的改造和完善上。當然設備的改造固然重要,但我們從一開始就把制度建設作為首要任務,作為鍋爐穩定運行的一道防線。針對CFB鍋爐出現的一些問題,制定一些防范措施來提供保障,如制定競爭上崗機制,人員能上能下,來激勵運行人員不斷進步、提高技術水平;其次要求大家先自己編寫一些應急預案或事故處理,再由專業統一意見完善后實施,最后再組織學習,來提高運行人員事故處理的能力,保證機組的安全;第三,規范各崗位行為,下達“傳、幫、帶”的指標和任務,并列入競聘上崗范疇,同時對“三違”現象一律從嚴考核,有效遏制一些不良習慣。
4 結束語
目前我公司的四臺CFB鍋爐通過不斷的運行總結和完善,在滿負荷條件下長期穩定運行,已達較好的水平,雖然部分問題仍然存在,如進一步優化運行,煤倉粘倉等問題還未得到徹底解決,有待今后逐步完善,但一年來的經驗總結,為燃用福建無煙煤的大型CFB鍋爐的設計和運行積累了一些成功經驗,為循環流化床的進一步發展提供了基礎依據,為我公司二期300MW機組的CFB鍋爐指明了航向。希望各位專家能對目前尚存的問題給予更多的指導。
文章作者:
福建龍巖發電有限責任公司 王咸洪