2023年《安全管理论文》之大型循环流化床锅炉降低厂用电率措施.docx

大型循环流化床锅炉降低厂用电率措施 1、前言 循环流化床锅炉因为其风机数量多、压头高，导致高压辅机电流大，功率大，厂用电率高。大型循环流化床锅炉所用风机多达16台，额定功率共计约9300KW，是同容量煤份炉机组的数倍，正常运行厂用电率高达11~12%左右，甚至更高。 东方锅炉厂DG440/13.7-II2型循环流化床锅炉在某电厂通过技术改造、优化调整降低厂用电率，使厂用电率降至9%左右，取得了巨大的经济效益。本文对进行技术改造、优化调整的措施进行分析，希望对大型循环流化床锅炉降低厂用电率有一定的借鉴意义。2、系统概述 义马锦江能源综合利用2台锅炉为东方锅炉有限责任公司制造的DG440/13.7－II2型循环流化床(CFB)锅炉，锅炉为单汽包、自然循环、一次再热、CFB燃烧方式，呈半露天布置。每台炉配备1台135 MW的汽轮发电机。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，两台汽冷式旋风别离器和一个由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)三局部组成。炉膛内布置有屏式过热器和屏式再热器管屏；一片全分隔水冷分隔墙。 炉膛与尾部竖井之间，布置有两台汽冷式旋风别离器，其下部各布置一台J阀回料器。尾部由包墙分隔，在锅炉深度方向形成双烟道结构，前烟道布置了两组低温再热器，后烟道从上到下依次布置有高温过热器、低温过热器，向下前后烟道合成一个，布置螺旋鳍片管式省煤器，之后沿锅炉宽度方向分开为左、右烟道，布置卧式空气预热器，空气预热器采用光管式，沿炉宽方向双进双出。 锅炉汽水系统回路包括尾部省煤器、锅筒、水冷系统、汽冷式旋风别离器进口烟道、汽冷式旋风别离器、HRA包墙过热器、低温过热器、屏式过热器、高温过热器及蒸汽连接管道。过热器系统中设置两级喷水减温器，以调节控制蒸汽温度，一、二级减温器分别设置在低过出口、屏过出口蒸汽连接管道上。再热蒸汽系统包括低温再热器、屏式再热器及连接管道。再热系统布置有两级喷水减温器，一级布置在低再进口集箱前的管道上，作为事故喷水减温，二级布置在低再与屏再之间的蒸汽连接管上作为微喷水减温器，再热蒸汽温度主要采用烟气挡板调节。 由两台一次风机、引风机、二次风机、点火风机、播煤增压风机、冷渣风机和三台J阀风机构成锅炉的烟风系统。从一次风机出来的空气分成三路：第一路，经一次风空气预热器加热后的热风（或经点火风机）进入炉膛底部的水冷风室，通过布置在布风板上的风帽使床料流化，并形成向上通过炉膛的气固两相流；第二路，热风经播煤增压风机后，用于炉前气力播煤。第三路，从一次风机出口风道引出至皮带给煤机，作为给煤机密封用风。二次风机供风经二次空预器预热后经炉膛中部前后墙二次风箱分上下两层多喷口送入炉膛。 锅炉设有六台给煤机和三个石灰石给料口，给煤机和石灰石口置于炉前，在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置 ，为前墙给料。炉膛底部由水冷壁管弯制围成的水冷风室，通过膨胀节与床下风道点火器相连，风道点火器一共有两台，每台中各布置有一个高能点火燃气燃烧器，无其它助燃燃烧器。炉膛左右两侧各设置一台选择性多仓风水联合冷渣器。 烟气及其携带的固体粒子离开炉膛，通过布置在水冷壁后墙上的别离器进口烟道进入旋风别离器，在别离器里绝大局部物料颗粒从烟气流中别离出来，烟气及少量的灰粒那么通过旋风别离器中心筒引出，由别离器出口烟道引至尾部竖井烟道，从前包墙及中间包墙上部的烟窗进入前后烟道并向下流动，冲刷布置其中的水平对流受热面管组，将热量传递给受热面，而后烟气流经管式空气预热器进入除尘器，最后，由引风机抽进烟囱，排入大气。3、降低厂用电率的措施 3.1控制适宜料层厚度 循环流化床锅炉保持适宜的料层厚度，对锅炉运行稳定以及燃烧控制有非常重要的意义。监控料层厚度的主要参数有风室压力、床层压力、料层差压等。维持适宜的床压，防止料层厚度过低使燃烧不稳定，但也要控制料层厚度不要过高。料层厚度过高一方面导致流化效果不好，还导致风室压力、床层压力、料层差压等参数过高，导致一次风机、二次风机出口风压过高，风机电流增大，厂用电率增加。 一般控制床层折算静止厚度控制在500~750mm，风室压力控制在8~12KPa，床面压力控制在6~8KPa,床层差压控制在4~6KPa,这样保持适宜的一次风压头，起到降低一次风机电流的目的，同时二次风机电流一定程度会降低。在低负荷时,控制参数在以上范围的下限,在高负荷时，控制在以上参数的上限。根据义马烟煤燃烧后灰渣特性结合电厂锅炉具体情况，我们得出假设床层压力每降低1.1kpa，料层折算静止厚度降低100mm，那么每台一次风机电流降低3~4A，二次风机电流降低1~2A，两台一次风机电流共降低6~8A，两台二次风机电流共降低2~4A，这样就能在一定程度上降低厂用电率。 项 目二次风机一次风机引风机播煤风机冷渣风机点火风机J阀风机数量 台2222223电压 V60006000600060006000380380电流 A831561613662.6295127功率 KW7101400140031545016075转速 r/min14901480950297249514852970压头 Pa15397244008263.92118229100654058500流量 Nm3/h1325161691644867203297643140625682666调整方式液偶变频器液偶挡板挡板挡板挡板运行方式均运行均运行均运行均运行一运一备均运行二运一备3.2对大功率电机采用液力偶合器调整或变频器调整 循环流化床锅炉重要辅机具体参数见下表，调速大型的风机如引风机，一次风机，二次风机等采取电调或液偶调节。变速调节效率在95%以上，节流调节效率随负荷升高而增大，在变负荷运行时，变速调节的优越性更加显著。我厂二次风机、引风机、给水泵都采用液力偶合器，一次风机电机采用档板调节，后改为变频器调节，通过变速调节来满足不同负荷需要外，减少了通过调节挡板调节而带来的节流损失，降低了厂用电率效果非常明显。 3.3一、二次风道设计合理，炉膛封闭完好减小漏风系数 风道设计选用适宜的通流截面，风道弯头、变径部位尽量减少，减少管道压力损失，减少辅机出口压力，降低辅机电流。同样的锅炉型号，辅机配置，运行控制参数，在两家不同电厂辅机电流情况相差很多。山东江泉电厂一次风机、二次风机和我公司同样的设备，在与我厂工况相同条件下，每台风机电流比我厂偏大5A左右，江苏大屯电厂，对二次风道进行改造之后，消除了管道振动的同时，保证风量、风压的前提下，二次风机电耗明显下降。在减小漏风系数方面，各风道调节挡扳，炉膛各处人孔门、排渣系统各排渣门严密不漏风，各处保温完整。在机组停运时检查空气予热器管束是否有漏风，及时修补，检查烟道内是否有积灰，及时清理。这样起到降低一次风机、二次风机、引风机电流的目的。 3.4单台风机运行，单台一次风机、二次风机、引风机运行 本机组引风机、一次风机、二次风机、冷渣器流化风机都采用两台，有联络门和联络母管相连。在设计院设计的联络风道的根底上，我们对联络风道进行了扩容，联络风道截面扩大为原来的2倍，扩容前，单台一次风机运行，只能满足40MW以下负荷，一次风的需求，扩容后在90MW以下负荷采取单台引风机、单台一、二次风机运行，开启联络母管上的联络风门，冷渣器流化风机也是单台运行，从前面给出的各风机参数分析，在很大程度上降低了厂用电率。单台一次风机电流可以减少30A，单台二次风机电流可以减少20A。 3.5合理的一、二次风配比，氧量，使一、二次风量在适宜的燃烧 一次风的主要作用是保证物料处于良好的流化状态，同时为燃料燃烧提供局部氧气。床料的流化状态受温度影响很大，热态运行时的流化远比冷态时好，所以一次风量的调整在保证不小于最低流化风量时，根椐床温来调整至适宜值，使一次风机电耗得到优化。二次风量主要根据烟气含氧量调整，补充燃烧所需空气，起到扰动作用，加强了气固两相混合，二次风分上、下两段送入，下层二次风压约高于上层二次风压2kpa，保持氧量在3%—5%之间。一、二次风从不同位置分别送入流化床，一次风占风量55%，二次风占总风量45%。在运行调整中应将床温、汽温、汽压、氧量、负压、床压维持在一个较小的变动范围，以此来判定一、二次风量是否适宜，燃烧是否充分，假设增加风量、床温，汽温、汽压上升，说明风量缺乏，煤量偏多，应及时调整减少煤量，假设增加风量后床温下降汽压先升后降，说明风多煤少，应及时增大煤量。通过勤调细调使得各参数最终到达一个平衡状态，这样既保证燃烧充分，又可降低风机电耗。 3.6播煤、点火风机的灵活应用 播煤风机的额定功率315KW，播煤风分上、中、下三段送入，由于所用煤的水份较低，挥发份较高，且播煤风分段送入已经将原煤充分枯燥，且强烈混合送入炉膛。因此，停用播煤风机，直接由一次热风供播煤风用，经过近两年的运行看，效果明显，节省了厂用电。点火风机只在锅炉冷态启动时使用，在投煤气时通过增大点火风机出力，减少一次风量来实现点火要求，在床温升至500℃投煤，减少点火风机出力，至床温正常时，停用点火风机，热态启动以及正常运行时，点火风机只做为备用。 3.7冷渣器的正常运用 本机组设制两台冷渣器，两台冷渣器流化风机，冷却热渣后的热风通过侧墙送回炉膛参与燃烧，在冷渣器的运行中通过以下几个措施来降低厂用电率。通过技术革新，将冷渣器流化风道由方管改为圆管，冷渣风机出口改为软性连接，因为在同样条件下，作到沿程阻力损失最小，风机能耗得到有效降低。在高负荷时采用连续少量排渣，这样既稳定了床压，同时连续的较高温的回料热风通过炉膛两侧墙作为侧二次风送入炉膛，补充了燃烧用氧量，强化了燃烧，同时二次风量又可适当减少，到达降低二次风机电耗的目的。在低负荷时，采取间断排渣，不排渣时停用冷渣器流化风机，减少了冷风进入炉膛，而影响炉膛整体温度水平，强化了燃烧，降低了厂用电率。 3.8煤的粒度，从而导致床料的粒度，对厂用电率的影响 煤的粒径对传热系数影响很大，稳定的床温需要不同粒径，为了稳定床温，采用煤的粒径为0~9mm，最大粒径9mm，其中1.8mm以下占50%，煤粒度大小对燃烧的温度场分布有很大的影响，床料粒度偏大,同等厚度的物料,需要增加一次风压头才能保证流化良好,增大了一次风电耗和排渣电耗。床料粒度太细，运行过程中床压容易造成波动，所以在运行调整中，严格控制煤的粒度在0~9MM，煤中灰份高时煤的粒径可以适当细一些，挥发份高时粒径可以适当大些，这样既保证了燃烧，又降低了厂用电率。 3.9风帽、布风板特性 风帽和布风板要求能均匀密集地分配气流，使床料与空气产生强烈扰动和混合，在设计时根据煤种，采用了定向风帽，额定负荷时布风板阻力约为5pka，经过运行后，风室存在漏渣，影响了一次风量，增加了一次风机出力与电耗。通过技改，将风帽进更换为大直径迂回型钟罩风帽，布风板阻力仍设计为5pka，防止了风室漏渣，这样既保证了运行稳定又降低了一次风机能耗。 3.10长周期、高负荷的运行 由于循环流化床锅炉在启动和停运时，需要消耗很大的电量，所以保证机组长周期，减少启停次数能有效的降低厂用电率。高负荷运行可以降低厂用电量在发电量之中的比例。因为就是再低的负荷，循环流化床锅炉也要保证流化和燃烧正常，而负荷的增加与辅机的出力并非成比增加，这样高负荷所耗电能相应减少，同时高负荷时，物料循环增强，床温较高，燃烧更充分，燃烧用电会有所下降，这样就起到了降低厂用电率目的。4、结论 随着循环流化床锅炉大型化技术的日渐成熟，循环流化床锅炉运行质量的优劣，不仅仅象以往仅凭运行周期的长短来给以区分，而更注重循环流化床锅炉的各项运行指标的评定。节能降耗，降低煤耗，降低厂用电率，降低各种污染物排放量，将成为更多拥有循环流化床锅炉企业追求奋斗的目标。各种节能降耗、优化调整的目标不可能一步到位，这是一个连续、渐变和逐渐优化的过程，是一个不断摸索、探讨、改进的过程。 参考文献：东方锅炉（集团）股份，DG440/13.7-II2锅炉说明书[R]，2022岑可法、倪明江等，循环流化床锅炉理论设计与运行，中国电力出版社，  19983、张全胜， CFB锅炉发电机组的节