350MW超临界循环流化床直流锅炉协调下的优化调整研究

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郭志成

晋能控股集团朔州热电有限公司 山西 朔州036002

摘要

随着循环流化床技术的发展,其在发电领域中的应用越来越广泛,提高了发电效率,降低了煤燃烧带来的环境污染,促进了清洁能源的发展。本文对某350 MW超临界循环流化床直流锅炉在协调方式下的运行调整进行了研究,分析了影响锅炉燃烧的因素,燃烧的调整,汽温的调整,提出了350MW超临界循环流化床锅炉协调下优化调整对策,以期能够为我国相关研究提供积极性参考建议。


关键词

350MW;超临界;循环流化床:

正文


引言:在当前的社会发展中,我国的循环流化床锅炉得到了广泛的应用,但是由于其实际工作情况比较复杂,所以需要采取科学合理的优化调整措施。我国在对350 MW超临界循环流化床锅炉的应用过程中,主要是对锅炉的运行参数进行分析,并在此基础上制定出合理的调整措施,进而保证锅炉能够正常运行,并且在运行过程中避免出现故障,提高整个循环流化床锅炉的工作效率。

1.影响锅炉燃烧的因素

1.1床温的控制

床温的控制,既是锅炉运行中的一个重要指标,也是锅炉操作中的一个重要参数。床温的控制主要通过调整给煤量和给料量来实现。而运行人员的操作经验及锅炉运行方式的变化也会引起床温变化,因此对床温的控制和调整必须加强管理,尽量做到准确及时,才能确保锅炉运行的安全、经济。锅炉床温与负荷、燃煤情况、煤中水分以及石灰石品质等因素有关,但一般情况下床温与负荷是成正比的,即负荷越大,床温越高;煤中水分越大,床温越低;石灰石品质越好,床温越高;石灰石水分含量越低,床温越低;石灰石品质越差,床温越低。

1.2床压的控制

床压的控制对锅炉燃烧起着至关重要的作用,当床压下降时,会使燃料量减少,床温上升,致使床内的固体颗粒由于质量减少而具有更大的离心力,在离心力和炉膛负压的共同作用下,颗粒会向炉膛内壁方向流动,所以床压会随之降低。当床压下降到一定值时,床内固体颗粒会完全达到料层高度而不再进行流化时,此时炉内就处于一种固定不动的状态了。所以,床压是一个重要参数。床压不稳定时,会引起炉内流化床层压力不稳定,床温不稳定等问题。为避免床压波动过大、维持正常的床温和炉膛温度、防止锅炉燃烧系统超温、超压和爆管等事故的发生。

1.3氧量控制

在流化床燃烧过程中,随着氧量的不断增加,锅炉的燃烧效率也会不断提高,当氧量较高时,燃料被充分燃烧,而不能被完全分解,未被充分燃烧的部分热量会被带走;当氧量较低时,燃料没有完全燃烧,热量仍能从床层中带走,但所得到的热量却很少。因此在炉膛内需要有足够的氧气来维持床温、物料浓度和压力等参数在一定的范围内。而氧量过高会造成床温升高、物料浓度降低、炉内压力升高等情况发生。

1.4煤质的影响

(1)煤质变化对燃烧的影响:随着煤质的变化,床温也随之变化。但煤质的变化对锅炉燃烧的影响很小。主要是由于床温变化时,排烟温度也相应变化,且煤质不同时排烟温度也不同,锅炉有自我调节能力。(2)煤种对燃烧的影响:由于煤种的不同,其挥发分、灰分、固定碳含量不同,将会影响锅炉燃烧工况。当挥发分含量高时,有利于煤的着火和燃尽;当灰分含量高时,燃烧温度降低;当固定碳含量高时,灰分含量低的煤容易着火。但煤种也不宜过多,否则易结焦、积灰和造成锅炉结焦。所以在确定燃煤品质时要考虑锅炉运行工况,综合考虑其对锅炉燃烧的影响。

2.350MW超临界循环流化床锅炉优化调整对策

     以某电厂350MW循环流化床直流锅炉为例

     该电厂锅炉主要额定参数为:过热蒸汽流量1189t/h,过热器出口压力25.4MPa,过热蒸汽出口温度571℃,再热蒸汽出口温度569℃,在低温过热器与中温过热器、中温过热器与高温过热器之间管道上,分别布置有一、二级喷水减温器。在低温再热器入口及低温再热器与高温再热器之间设有事故喷水减温器,再热器调温方式采用尾部双烟道挡板调温。

不同的负荷下,调整方式也不尽相同,负荷越低,蒸汽流速越慢,无论是给水、减温水、烟气挡板还是煤量,其惯性和迟滞性都会更大,所以负荷越低,汽温调整难度越大;负荷在接近满负荷时,主汽压力较高,此时我们既要求满足负荷接待,又要求不能超压,此时主汽压力调整难度较大。

针对调整出现的各类问题我们逐一分析,首先参考以下几点调整原则:

过热度的调整,直流锅炉的过热器出口焓计算公式为:高温过热器出口焓=给水焓+煤水比×低位发热量×锅炉效率,可以看出,理论上煤水比稳定的情况下,过热汽温应当稳定,因此我们调整首先要参考煤水比基本稳定,但煤质并非一成不变,而锅炉效率也会随着负荷变化而发生变化,因此过热度可以作为判断煤水比是否发生变化的最有效反馈,我们首先以过热度控制作为汽温的粗调,以30℃左右为最佳,低负荷偏高点,高负荷偏低点,但是为了提高经济型,在保证汽温能达到566℃的基础上,过热度还是越低越好。负荷涨降过程中的调整原则为:涨负荷过程中过热度偏低以加煤加风为主,降负荷过程中过热度偏低以减少给水为主,同理涨负荷过程中过热度偏高以加大给水为主,降负荷过程中过热度偏高以减风减煤为主。

主汽温的调整,减温水作为主汽温细调,调整过程要充分考虑其惯性和迟滞性,负荷越低,其迟滞性越高,调整难度越大(135MW负荷调整延时能达到3分钟以上),需要更长的观察时间,因此我们一定要有耐心,我们可以参考高过入口温度来判断高过出口温度,我们优先通过一级减温水将中过出口温度控制在460℃-485℃之间(负荷越高,中过出口温度越高),再利用二级减温水细调,将高过入口温度控制在435-465℃之间,保证二级减温水前后汽温差在20℃左右,这样可以有效防止高过、中过壁温超温,并减少大幅度调整二级减温水带来的压力,温度波动,一般情况下减温水量约为给水量5%,负荷变化过程中可以适当超调。

再热汽温的调整,影响再热汽温度的主要因素有,a.过量空气系数越高,以对流受热为主的低温再热器吸热增加,再热汽温度升高;b.主汽温越高,高排温度越高,再热汽温也越高;c.主汽压越低,汽轮机高压缸蒸汽焓降越低,高压缸排汽温度越高,再热汽温度也越高;d.低温再热器积灰越少,吸热越多,再热汽温度越高;e.再热器流量不变,锅炉热负荷越大,再热器温度越高,因此我们要了解再热汽温度低的原因,先从这几条着手调整。烟气挡板作为再热汽温细调整的主要手段,其调整滞后性较大,同样为了降低调整难度,可以参考高再入口汽温,约475℃为最佳(#1炉约478℃)。由于满负荷风量约为低负荷风量2倍,因此烟气挡板的调整还要考虑烟气对尾部烟道受热面的磨损,风量越大,要求两侧的烟气挡板都要开的越大,若烟气都集中到过热器侧或者再热器侧,受热面的磨损速度会增加数倍;另外,由于低负荷烟气流速较慢,烟气挡板关的越小,烟气流速越慢,受热面积灰越严重,所以要避免烟气挡板长时间低于35%运行。

风量的调整,风量并不需要与负荷匹配,而是要时刻与煤量匹配,煤量超调,风量也要超调,大家调整过程中要根据当前的万度电煤耗算出不同负荷所需煤量,并调整风量与之对应,对于二次风量调整要求上下二次风挡板和变频同步调整,不能只调整风机变频导致二次风压过高或者过低。

煤量的调整,煤量的把控是调整锅炉的关键,我们必须要时刻掌握锅炉所需要的煤量,日常调整只需要利用单、双号炉主控的煤量偏执即可,总共可以调整±20t/h煤量;也可以在不影响负荷升降速率的情况下小幅度调整负荷上下限也能够起到煤量调整的作用;当主汽压与压力设定偏差过大时候,可以通过压力修正减少偏差(修正后有4分钟延时,调整前计算好时间),也可以调节煤量;极端情况下,如低负荷NOx超标或者满负荷煤质突然发生变化,急需要大量加减煤的情况下可以解除单号或双号炉主控(不能同时解除,会退出协调)来加减煤量,绝不能发生锅炉超压或者NOx超标事件。

床压的调整,我们一般要求床压控制在7Kpa-9KPa之间,过高或者过低的床压都可能会导致结焦事故,调整要遵循一个原则:负荷越高,流化风量越大,物料循环量越大,料层应当越厚,物料流化才能更稳定,床温才能更低(850℃-950℃),从而减少尿素的耗量;负荷越低,物料循环量越小,料层应当越薄,才能减少风机电耗,床温才能更高。但我们在日常调整床压参考的是水冷风室静压力,水冷风室静压约等于床压加上布风板压降,而布风板压降随着布风板风量(流化风量)变化会发生变化,40万Nm3/h流化风,布风板压降约4.4KPa,28万Nm3/h流化风布风板压降约3.1KPa。也就是说同样的床压,350MW负荷相比135MW,水冷风室静压要大1.3Kpa。因此,我们要正确的调整床压才能使锅炉燃烧稳定。

氧量的调整,我们要求负荷在200MW-330MW负荷之间,氧量维持1.5%左右,350MW氧量维持0.5%以上,200MW-135MW氧量逐渐升高至4.5%。只要风量按照负荷-风量对照表调整,一般锅炉煤量,压力等稳定后,氧量也会稳定在上述数值,负荷变动过程中要求通过风、煤合理调整控制氧量缓慢变化,避免环保指标大幅度波动。

结语:锅炉汽温汽压调整的关键在于操作人员必须集中精神,熟练的掌握各种工况下的背压、煤量、风量、给水量以及减温水量,甚至对于烟气挡板开度、减温水调门开度对于汽温的影响,床压、床温对于NOX影响程度,环境温度,排烟温度、吹灰的情况对于风量,煤量的影响以及各种调整后反应时间的把控,都能做到心中有数,掌握的参数越多,调整就越轻松,这样锅炉的调整才能从被动调整转为主动调整。

 

 

参考文献:

[1] 张荣.超临界循环流化床锅炉深度调峰技术难点及控制策略[J].绿色环保建材, 2021(7):2.

[2]谷威.350MW超临界循环流化床锅炉运行优化及实践[J].江西电力职业技术学院学报,2021,34(10):5-6.

[3]王映奇.350 MW超临界循环流化床锅炉床温偏差原因分析及调整[J].锅炉技术,2020,51(03):37-40.

作者简介:郭志成(1985.01-)男,山西朔州人,大学本科,助理工程师,研究方向:循环流化床锅炉的优化调整。

 


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