循环流化床锅炉低负荷运行的试验研究

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　　摘要：循环流化床锅炉在低负荷状态下运行的技术进行试验和研究。
　　关键词：循环流化床锅炉；燃烧技术；劣质煤
　　前言：
　　 鹤岗矸石热电厂在一期工程锅炉试运行期间，针对循环流化床锅炉在长期低负荷运行状态下燃烧劣质煤方面进行了试验研究，并取得了宝贵的运行经验。
　　1.概况
　　1.1 设备概况
　　鹤岗矸石热电厂2*50MW火力发电机组一期新建工程，配有三台由无锡华光锅炉厂自行研发、生产的CFB锅炉机组，锅炉型号为UG―220/9.8―M6型，是高温高压、单汽包横置式、单炉膛、自然循环、全钢架M型布置的循环流化床锅炉。
　　1.2 燃料设计
　　 因鹤岗市地区煤炭资源丰富，且出产的无烟煤具有发热量高、含硫量低、产量大等特点，所以设计时选用的是本市选煤矿筛选后的劣质煤。
　　1.3 生产环境
　　 2009年10月初，一期两台新建锅炉机组安装完成，在未实现联网发电的情况下，正值我国北方冬季来临，为保障鹤岗市居民的供热，同时企业需要考虑生产成本，决定冬季采暖期采用锅炉机组长期低负荷运行方式投入生产。
　　2.研究目标
　　2.1 运行环境
　　冬季运行期间，锅炉负荷70--110t/h，在25-50%额定负荷范围，处于低负荷运行状态，燃煤低位发热值在1800---3100kcal/kg，灰分和含水率较高。
　　2.2 试验研究主要内容
　　2.2.1 CFB锅炉低负荷运行危害及防治措施
　　 (1)炉膛温度低，锅炉水循环较差，容易造成水冷壁局部过热，严重时甚至爆管；
　　 防治措施：加强水质监测，定期排污以保证炉水品质；保证床温在较高温度，初步拟定正常运行时床温保持在800-850℃左右。
　　 (2)出现局部床料超温，造成锅炉渐进性结焦；
　　 防治措施：风量不允许低于最小流化风量，若发现床温异常时，可适当调整一、二次风量和给煤量，来保证床温在允许范围内。
　　 (3)排烟温度过低，易引起尾部受热面低温腐蚀；
　　 防治措施：保证较高的给水温度和冷风温度，适当增加给煤量和送风量，吹灰器视情况投运。
　　 (4)锅炉床温波动大，燃烧工况不稳定，严重时造成锅炉灭火；
　　 防治措施：保持稍高的床料压差，适当增加给煤量，确保燃烧稳定。
　　 (5)飞灰含碳量增大，易造成回料在返料装置内超温结焦；
　　 防治措施：保持床温和炉膛出口温度在规定范围内，保持较高的高压风机出口风量，保证回料畅通。
　　 (6)锅炉负荷低，管道冷却能力下降，易造成尾部受热面管道超温。
　　 防治措施：合理调节一、二级减温水量，确保减温后的蒸汽过热度不少于80℃。
　　2.2.2 CFB锅炉在低负荷运行状态煤种变化对锅炉运行的影响
　　3.试验研究过程
　　 试验初期，首先选用的入炉燃料是低位发热量3100kcal/kg、灰分55%、外水8%的劣质煤，锅炉负荷在70t/h（约25%额定负荷）时，过热蒸汽出口压力6.0MPa,过热蒸汽的过热度在120-200℃范围，给煤量在17t/h左右,风室压力8.3Kpa,床料压差5.5 Kpa，一次风量95000m3/h左右,料层厚度约550mm左右,床温能维持在800℃，锅炉排烟温度90℃左右，锅炉运行基本稳定。但由于排烟温度过低，在运行中也出现了一些问题有待解决：一、吹灰器无法投入运行，尾部受热面挂灰、积灰现象较重，因试验时间较短且燃煤含硫量低，未发现尾部受热面严重酸腐蚀现象；二、燃煤中全水较高，在电除尘器出口侧灰斗烟气凝结水量较大，影响了气力除灰系统的正常运行。
　　 试验中期，我们改用发热量较低、灰分较高、含水率较高的煤质后发现，问题明显增多，并严重影响了锅炉的稳定运行，突出表现在以下几方面：
　　 (1) 来煤潮湿（燃料全水分高达10-17%），给煤机下煤管经常发生堵塞，下煤管在炉膛入口处也出现因结焦而堵塞下煤口的现象，严重影响炉锅炉的正常燃烧，浪费了大量人力物力。
　　 为此，我们制定了以下几项措施以缓解堵煤和结焦问题：在易堵煤部位临时增加检修孔以便清理下煤管，同时对入炉煤的含水率进行严格控制，提高播煤风风量等。同时对给煤机下煤管进行技改，增设空气炮，以有效解决问题。
　　 (2) 由于燃煤煤质差别较大，发热量低时仅1600kcal/kg，收到基灰分达70%左右，在负荷110t/h时给煤量达40t/h，燃料给煤量比正常情况下增加了约50%，床温可维持在835℃左右，燃烧虽然稳定，但灰、渣含碳量明显增加，且灰渣量较高，三台冷渣机必须高速运行，排渣量接近满负荷情况。由此可见，由于燃料发热量降低、灰分增多、含水率增加，对锅炉运行的危害：一次风风量和烟气量明显升高，除灰、除渣量增高且飞灰含碳量和炉渣含碳量增多，耗电量明显升高，床温下降，造成锅炉排烟热损失、灰渣物理热损失、机械不完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热损失都显著升高，锅炉热效率明显降低。
　　 (3)因灰分过高，燃料破碎难度增加破碎机出力降低，造成入炉煤粒度过大（原设计的入炉煤粒度要求小于10mm,到目前，由于破碎机破碎能力不够，入炉煤的粒度大于13mm的仍有4%左右，而且粒度最大的近18mm）。从生产实际看，入炉煤粒度过大严重影响了锅炉的安全运行：一方面，从冷渣机排渣情况看，粒度较大，含碳量较高，一部分煤渣表面燃烧后呈灰色但内部却呈黑色（并没有燃烧）；同时，低负荷运行，床温过低使燃烧强度减弱，很多细小的碳颗粒没有及时完全燃烧就被带出炉膛，也使飞灰含碳量变大，增加了机械不完全燃烧热损失；另一方面，容易发生局部床料流化不良，造成床料有结焦的可能，迫使一次风风量必须增加，导致循环物料加剧了对锅炉受热面的磨损，也使床温更低，影响锅炉低负荷稳定运行的能力。
　　结束语：
　　 通过对CFB锅炉低负荷运行近一个月的试验研究，我们得出以下结论： CFB锅炉在25-50%低负荷运行时能够维持锅炉稳定连续运行，但仍存在许多危害难以消除，尤其是燃用煤质较差的煤种时，无论是在满负荷还是低负荷运行状态，都会对锅炉安全稳定运行造成不良影响，因此我们应尽量避免这种运行方式。并且，随着煤质的发热量、灰分和含水率变差，会对锅炉燃烧的物料平衡和热平衡带来严重影响，锅炉热效率也会随之明显降低。
　　
　　

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