75t／h循环流化床锅炉的运行和控制

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75t／h循环流化床锅炉的运行和控制

作者：周毅

来源：《科技创新导报》 2011年第8期



周毅

(中材节能股份有限公司 江西新余 338000)

摘 要:提供了一个循环流化床锅炉稳定运行的实例,对水汽系统、燃烧系统等进行了详细的介绍,最后还对负荷调节、床温调节等问题进行了探讨。

关键词:循环流化床锅炉 CFB 负荷调节

中图分类号:TK229.2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0079-01

济南锅炉厂生产的75t/h循环流化床锅炉,于2001年4月9日点火投运,负荷从40%逐步提高达到了满负荷(75t/h)运行,一直在锅炉的额定负荷下稳定运行。锅炉的型号:YG-75/3.82-M1,额定蒸发量:75t/h,额定蒸汽压力:3.82MPa,额定蒸汽温度:450℃,给水温度:150℃,设计燃料:Qydw=12669kJ/kg,热效率:≥85%,燃料消耗量:18832kg/h,炉膛横截面

积:5.29×3.17m2(φ60×5无缝管160根),排烟温度:150℃,一、二次风比例:1∶1。

1 水汽系统流程�

锅炉给水由总管引出后,经孔板流量计,接到7米平台,分为三路。一路为DN50调节阀,锅炉在小负荷下运行或点火时,由计算机手动操作(软手动)。另一路为DN100×80调节阀,在锅炉正常运行时,可由计算机根据汽包液位三冲量调节的信号全自动控制(也可由计算机作软手动操作,进行人工控制)。按要求流过的锅炉给水首先进入省煤器,然后进入锅筒,锅筒的下降管将炉水引至下联箱,在焊接于下联箱上的膜式水冷壁中被加热汽化,再由上联箱汇集引入汽包。汽包上部8根ф108×5的无缝管将饱和蒸汽引至低温过热器进口集箱。经低过加热的蒸汽温度可达到380～400℃。为保证锅炉出口蒸汽温度达到450℃,低过后的蒸汽分两组进入并联的前减温器和后减温器。前减温器的减温水量由锅炉出口蒸汽温度值决定,后减温器的减温水量是根据经验由后减温器的蒸汽温度来设定的。两个减温器出口蒸汽同时进入高温过热器进口集箱,经高温过热后达到450℃,进入高过出口集箱,再经出口管,弯管流量计,送到蒸汽母管。锅炉给水的第三路为DN50的截止阀引出减温水,送到炉顶后,通过两个调节阀控制前后两组减温器,其减温方式为喷水减温。从以上流程可以看出,若锅炉无排污,无泄漏,锅炉的给水和供汽量应是平衡的。经过近10天的运行统计(后面有表),锅炉产汽较给水低1.7%左右。这对于两套(水、汽)流量测量系统来说是在其误差范围之内的。

2 燃烧系统与点火��

锅炉的给煤由三台螺旋给煤机(φ325×10)按照给定的转速(也可由负荷调节给出一个自调动信号来控制)将煤送入燃烧室。燃烧室底部是水冷布风板,布风板面积为4.23×2.03m2。布风板上均匀布置了551个风帽,以及3个ф159×10的排渣口。预热后的一次风通过风帽送入炉膛,使炉料在较高的流化风速下燃烧。床温的工艺指标为850～950℃(锅炉厂的设计参数为800～900℃)。实际运行中床温都在1000℃左右。按比例,二次风约占总空气量的50%。二次风预热后的温度也是150℃。经21个喷咀进入炉膛。其结构是上、中、下三层布置,7组共21个喷咀。二次风的作用是补充燃烧所需的氧气,以及加强掺混。含灰烟气在炉膛出口分左右两路进入两个旋风分离器。被分离下的颗粒经返料器的“U”形阀返回炉膛循环再燃。离开旋风分离器的烟气


经高温过热器、低温过热器进入尾部烟道,再依次经过省煤器、二次风预热器、一次风预热器,到达电除尘器。在电除尘器中99.5%以上的烟尘被除去,符合环保要求的烟气被引风机送入120m高的烟囱,排入大气。目前各设备都还有一定的余量,尤其是给煤机的余量最大。一、二次风的风量虽已达到了设备的额定值,但其风压还可提高,电动机的电流只是额定电流的2/3,所以设备潜力还是有的。但是燃烧的强度却远远的超出了设计值。如床温已到1000℃,炉膛出口温度达到了970℃。减温器后的蒸汽温度为253℃,与3.9MPa的饱和蒸汽温度(249℃)差不多,锅炉能否提高到110%的负荷,达到82t/h以上,有待试验研究。锅炉的点火:锅炉后侧设2支点火油枪,采用床下点火。“0”号轻柴油在鼓风室内充分燃烧后,其热量随一次风通过风帽进入床层,将炉料加热。点火过程中,一要注意防止灭火,灭火后必须及时停油,才能重新点火,否则易发生爆炸。二是鼓风机风量适当小一点,以满足炉料能够均匀流化为标准,同时保证风室温度＜700℃。如果风量过大,风速过快,燃油热量不能被炉料充分吸收,就被引风机抽走,既浪费油,又延长了点火时间。油枪的工作压力是1.96MPa,耗油量200kg/h。控制得当,冷态点火,2h就可完成,点火一次耗油1.5～2t。为保证锅炉受热均匀,点火时间应大于2h。��

3 运行分析��

(1)水汽系统。在水汽系统中设置了4个调节阀,给水管路上为一个DN100×80的主阀和一个DN50的副阀。主阀为正常运行时,由汽包液位三冲量调节系统控制。副阀为计算机软手操控制。另两个为DN20的减温水调节阀。从运行情况看,自动调节系统灵敏可靠,工作正常。锅炉液位稳定在±15mm范围之内(运行指标±30mm)。蒸汽温度稳定在445±5℃,保证了汽机进口温度435℃的指标。锅炉水、汽系统的操作全部实现自动化,锅炉产汽量连续10天在1790t上下,平均为74.5t/h,达到了锅炉的额定蒸发量。(2)燃烧系统。从分析报告单中可知75t/hCFB锅炉的给煤Qydw=16720kJ/kg,是较好的流化床炉料,除尘灰的发热量为2090kJ/kg,炉渣的可燃物含量为3.82%,说明这台锅炉的燃烧效果是较好的。首次采用的电除尘器自4月9日投运以来运行正常,三个电场只要开两个,除尘效率≥95%,能够达到环保要求。

4 几个问题的探讨��

(1)关于负荷调节问题。若以汽包压力为负荷调节的依据,通过变频器接受负荷调节的指令,改变给煤电机的转速,就可实现锅炉负荷的自动控制。根据操作经验,调节给煤量,对负荷(汽包压力)的影响不显著,有迟后现象,如果引入蒸汽流量,负荷调节有可能实现。(2)关于床温调节。一是床温的控制指标。二是床温的控制方法。(3)烟气氧含量的调节。烟气氧含量的控制指标是3%～5%,这是合理的空气过剩系数值。目前锅炉的烟气氧含量实测值为7%～8%,远远高出了指标。如果减少二次风量,同时按一、二次风1∶1的配比减少鼓风量,引风量也可同时减下来,那么锅炉的热效率可能会高一些。若操作得当,锅炉的出力仍有可能达到75t/h的额定值。(4)锅炉炉膛压力的调节。炉膛压力(出口)为-20Pa,实际运行中的变化范围是50～250Pa,不仅变化幅度大,而且变化速率快。只有对炉膛负压的测量值作大幅的阻尼,才有可能实现炉膛压力的自调。(5)床层差压的自动控制。若能实现间断性的连续排渣,再加上一个性能较好的冷渣机,床层差压的自动控制是容易实现的。这是今后研究的课题之一。以上几个自调项目都是燃烧系统的内容,相互关联紧密,若想全部实现困难很大,从提高自动化的程度,提高锅炉热效率,获得更大经济效益的角度考虑,作一些尝试探讨是必要的。鉴于循环流化床锅炉的快速发展和自动控制不均衡,应该在CFB锅炉自控领域做一些深层次的工作。

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