输煤筛分设备改造对循环流化床锅炉运行的影响_任桂林.pdf

第 37 卷 第 6 期2022 年 12 月Vol.37 No.6Dec.2022电力学报JOURNAL OF ELECTRIC POWER文章编号：1005-6548（2022）06-0570-06 中图分类号：TK229 文献标识码：B 学科分类号：47040DOI：10.13357/j.dlxb.2022.068开放科学（资源服务）标识码（OSID）：输煤筛分设备改造对循环流化床锅炉运行的影响任桂林，刘佩武，殷鹏飞，宋海峰（大同煤矿集团 阳高热电有限公司，山西 大同 038100）摘要：某电厂 350 MW 超临界循环流化床锅炉入炉煤粒径大，导致机组运行过程中出现一次流化风量大，炉膛结焦等异常现象。为了控制入炉煤粒径，保障锅炉燃烧的经济安全性，分别于 2020年 5月在滚轴筛上一级皮带输送机头部加装除大块煤设备，2021年 6月将原棒条式高辐振动筛更换为新型琴弦式高辐振动筛。对改造前后锅炉的一次流化风量、飞灰含碳量和底渣含碳量、炉膛受热面磨损情况进行对比分析。对比结果显示，一次流化风量均值由改造前的 435.2103 Nm3/h降至 364.2103 Nm3/h、飞灰平均含碳量由改造前的 3.5降至 1.6，底渣平均含碳量由改造前 1.8降至 0.8，同时炉膛受热面的磨损情况在改造后也得到了明显改善，确保了锅炉的长周期安全运行，为同类工程问题的解决提供参考。关键词：CFB锅炉；入炉煤粒径；高幅振动筛；飞灰含碳量；底渣含碳量；磨损The Effect of Coal Handling Screening Equipment Transformation on Circulating Fluidized Bed Boiler OperationREN Gui-lin，LIU Pei-wu，YIN Peng-fei，SONG Hai-feng（Yanggao Thermal Power Co.，Ltd.，Datong Coal Mine Group Co.，Ltd.，Datong 038100，China）Abstract：A 350 MW supercritical circulating fluidized bed boiler in a power plant has a large coal particle size,resulting in abnormal phenomena such as large primary fluidization air volume and coking in the furnace during the operation of the unit.In order to control the coal particle size and make the boiler combustion more economical and safety，in May 2020，remove chunks equipment is added on the head of belt conveyors on the roller screen，in June 2021，the bar type high radiation vibrating screen is replacedto the string type high radiation vibrating screen.And the the primary fluidization air volume，the carbon content of fly ash，the carbon content of bottom slag，the furnace heating surface wear condition before and after the transformation are compared.The conclusion shows that the average value of primary fluidization air volume is decreased from 435.2103 Nm3/h before transformation to 364.2103 Nm3/h，the average carbon content of fly ash is decreased from 3.5%before transformation to 1.6%，the average carbon content of bottom slag is reduced from 1.8%before transformation to 0.8%，the wear of the furnace heating surface has also been significantly improved after the transformation.It can ensure the safe operation of the boiler for a long period of time，and the reference for solving simi 收稿日期：2022-06-02作者简介：任桂林（1988），男，硕士，工程师，主要从事电厂检修管理、技改创新方面的工作，；刘佩武（1976），男，工程师，主要从事输煤设备检修管理方面的工作，；殷鹏飞（1987），男，工程师，主要从事 CFB锅炉设备检修管理、节能优化方面的工作，；宋海峰（1984），男，工程师，主要从事火电厂生产管理方面的工作，。引文格式：任桂林，刘佩武，殷鹏飞，等.输煤筛分设备改造对循环流化床锅炉运行的影响 J.电力学报，2022，37（06）：570-575.DOI：10.13357/j.dlxb.2022.068.第 6 期任桂林，等：输煤筛分设备改造对循环流化床锅炉运行的影响lar engineering problems is provided.Key words：CFB boiler；coal particle size；high amplitude vibrating screen；fly ash carbon content；bottom slag carbon content；abrasion0 引言 由于循环流化床锅炉床层具有一定的蓄热能力，对机组负荷变化、煤种变化的适应性很强，运行调整灵活，近二十年来得到了快速发展1。不同于煤粉炉机组，循环流化床（CFB）锅炉机组输煤系统没有制粉系统，燃煤经过破碎筛分后送入炉膛燃烧2。而 CFB 锅炉对燃煤粒径要求比较高，燃煤粒径分布情况对锅炉的安全经济性影响较大。燃煤粒径过大，外壳灰层厚度增加，氧扩散就会受到抑制，燃尽所需的时间也就越长，最终导致床层加厚、炉内结焦、排渣不畅。燃煤粒径过小，大量过细碎的煤粒在密相区燃烧，使锅炉内循环效率降低，造成床料层减薄，床压不稳定，控制困难3-5。因此，合适的入炉煤粒径对锅炉至关重要。山西国金电力有限公司、晋能集团国峰发电厂、神华神东电力山西河曲发电有限公司等电厂通过改进高幅振动筛筛孔尺寸，最终将入炉煤粒径控制在合适的范围，提高了筛分效率，保证了入炉煤粒径的要求6，国电四川电力股份有限公司白马电厂通过增加三级筛，对入炉煤粒度级配控制起到了积极作用7。本文以某电厂 350 MW 机组循环流化床锅炉作为研究对象，结合实际运行，在传统的燃煤筛碎系统上进行优化改造，最终将入炉煤粒径控制在锅炉稳定运行的最佳范围。1 设备概况 该电厂安装两台哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的 350 MW 超临界循环流化床锅炉，单炉膛、一次中间再热、M 型紧身封闭布置、3个汽冷旋风分离器、3个双路回料阀，前墙布置 7个给煤口，后墙布置 7个滚筒冷渣器。水循环采用二次上升结构，水冷壁引出管汇集成 2根下降管引入水冷屏，水冷屏引出后进入 2个汽水分离器，尾部采用双烟道结构，上部被中隔墙过热器分为前烟道和后烟道，前烟道中布置有低温再热器、前省煤器，后烟道中布置有中温过热器、低温过热器、后省煤器，空气预热器采用四分仓回转式空气预热器，布置在省煤器下部单独的烟道内。锅炉主要设计参数详见表 1。输煤系统流程为两级破碎三级筛分8，如图 1 所示，一级筛为滚轴筛，额定出力 850 t/h，对原煤进行粗筛，一级破碎为粗碎煤机（环锤式破碎机），额定出力 600 t/h；二级筛为高幅振动筛，额定出力 850 t/h，二级破碎为细碎煤机（可逆锤击式碎煤机），额定出力 600 t/h；三级筛为高幅振动筛，额定出力 600 t/h，粒度合格的筛下物由皮带机输送至原煤仓，粒度不合格筛上物通过三轮车拉至煤场。2 输煤筛分设备优化改造过程 原系统的设备布置设计，理论上能保证入炉煤粒径小于 8 mm，但在实际运行中，入炉煤粒径很难满足锅炉设计要求，究其原因：运来的原煤中，矸石块比较多，其中大块矸石不仅加剧粗碎煤机环锤及筛板的磨损，且经常造成下游设备堵煤，导致入炉煤粒径超过 8 mm 的大颗粒占比大于 25%，造成燃煤在炉膛内流化困难，很难烧透，影响锅炉燃烧的稳定性和热效率。表 1锅炉主要设计参数Tab.1Main design parameters of boiler项目过热蒸汽流量/（th1）过热蒸汽压力/MPa过热蒸汽温度/BMCR1 207.225.4571BRL1 177.025.3571项目再热蒸汽温度/再热蒸汽流量/（th1）再热蒸汽压力/MPaBMCR569970.85.48BRL569941.95.31571第 37 卷电力学报2.1增加除大块设备改造该电厂原煤在运输过程中，会掺有大量的木块、石块、铁块等杂物掺。当这些杂物进入碎煤机及筛分设备后，会造成设备的堵塞和磨损，严重时会损坏设备。因此为了除去煤中的杂物，更好地控制入炉煤粒径，2020年 5月，该电厂对输煤系统设备进行了改造，在滚轴筛上一级皮带输送机头部增加一台框架式除杂机（除大块设备），将符合实际工况要求的原煤与杂物进行有效分流9。通过加装该设备，除大块效率高达 95%以上，如图 2 所示。加装前，3 个月左右需要更换一套粗碎煤机的筛板及衬板。加装后，半年左右更换一次，大大减轻了粗碎煤机及下游设备的磨损。2.2高幅振动筛改造增加除大块设备后，经过一段时间运行发现大于 8 mm粒径的入炉煤仍然高达 20%以上，专业人员通过对现场设备多次检查，分析得出两个原因：一方面是一级高幅振动筛入口处煤流的直接冲刷导致筛板上的棒条磨损严重，部分筛条断裂导致间隙变大，如图 3所示；另一方面，一、二级高幅振动筛的最后一个阶梯的筛板与出口的落料斗之间间隙过大，大颗粒煤在下落过程中碰到落煤斗后反弹回来，导致较大颗粒的煤未经过破碎和筛分直接进入原煤仓。2021年 8月，电厂对高幅振动筛进行改造，将纵向棒条筛网更换为新型琴弦筛网，琴弦式高幅振动筛采用了筛体不振动而筛网振动的工艺特点，筛机动态应力降低，只需要较小的动 负 荷 就 能 完 成 对 黏 湿 物 料 的 筛 分10，双 振 幅 可 达 到 15 mm25 mm，且筛条呈纵向排列，除了整块筛网在振动以外，每根筛条也存在着活动间隙，并做二次振动，能最大限度消除湿黏原煤对筛网的黏结和卡块。图 4为相同工况下棒条式高幅振动筛的运行效果，由图可以看出筛条卡块和筛网黏煤比较严重，图 5为琴弦式高幅振动筛的运行效果，筛条之间几乎没有卡块现象，并且筛网黏煤情况也得到了很好的改善。在更换筛网的同时，减小三级筛的筛孔尺寸，由原来的 20 mm-16 mm-16 mm-16 mm 搭配筛孔改为 13 mm-13 mm-13 mm-13 mm搭配筛孔，这样在保证筛分效率的前提下，大颗粒入炉煤占比将大幅减小。图 1输煤系统流程简图Fig.1Flow diagram of coal handling system图 2除大块设备运行效果Fig.2The operation effection diagram of b