目前大部分流化床鍋爐存在實際運行煤質(zhì)和初始設(shè)計煤質(zhì)偏差較大、實際運行煤質(zhì)灰分達(dá)不到設(shè)計煤質(zhì)的灰分要求,造成鍋爐內(nèi)循環(huán)灰量不足,灰的循環(huán)倍率達(dá)不到設(shè)計值。循環(huán)流化床鍋爐的運行本質(zhì)是傳質(zhì)和傳熱,循環(huán)灰量不足就沒法實現(xiàn)傳質(zhì)和傳熱,鍋爐運行時料層的熱量傳遞不上去,會對鍋爐運行造成以下危害:①爐膛下部床溫過高而爐膛出口溫度偏低,爐膛上下溫差大,床溫超溫,鍋爐帶負(fù)荷能力差;②飛灰含碳量居高不下,飛灰含碳量的高低決定了鍋爐的機械未完全燃燒熱損失,也是鍋爐燃燒效率的重要部分,循環(huán)流化床鍋爐的飛灰含碳量依煤質(zhì)不同一般在5%-20%之間,,整體運行經(jīng)濟性較差;③SNCR因鍋爐出口溫度偏低,低負(fù)荷時達(dá)不到SNCR反應(yīng)窗口溫度(SNCR合理反應(yīng)溫度850℃-950℃),造成脫硝效率低下,系統(tǒng)無法正常運行。
另外,旋風(fēng)分離器分離效率低,循環(huán)灰量達(dá)不到要求,高負(fù)荷時床溫高、氮氧化物波動大,鍋爐汽溫、汽壓不穩(wěn)定。低負(fù)荷時床溫與爐膛出口溫差增大,SNCR因爐膛出口溫度偏低,不能正常投運。在鍋爐啟動階段或者燃用低灰分煤種時,爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生灰量小,且一部分灰以飛灰的形式被除塵器收集,此部分無法參與灰循環(huán),此時鍋爐的循環(huán)灰量達(dá)不到循環(huán)倍率,熱量集中在密相區(qū),床溫高而稀相區(qū)、爐膛出口及煙道溫度低,相當(dāng)于減少了傳熱介質(zhì)與爐內(nèi)受熱面的換熱量,爐膛頂部及煙道煙氣溫升緩慢,影響鍋爐帶負(fù)荷。
增設(shè)飛灰再循環(huán)系統(tǒng),將電除塵的灰重新送回爐內(nèi),增加爐內(nèi)的循環(huán)灰濃度,循環(huán)灰量變頻可調(diào),成為分離器效率不足時的重要補灰手段。飛灰再循環(huán)系統(tǒng)提高爐內(nèi)循環(huán)灰濃度,高負(fù)荷時能夠降低床溫,低負(fù)荷時能夠提高爐膛出口溫度,滿足SNCR投運要求,確保高、低負(fù)荷時NOx均排放達(dá)標(biāo),同時將飛灰送入爐內(nèi)進(jìn)行再燃燒,又能夠降低煤耗。鍋爐啟動時,彌補灰量缺失問題,加快點爐速度,保證鍋爐快速升負(fù)荷和鍋爐帶高負(fù)荷能力。通過飛灰再循環(huán)系統(tǒng)改造后,能夠大幅度降低飛灰含碳量,同時爐內(nèi)NOx原始排放濃度能夠降低30mg/Nm3左右。
飛灰再循環(huán)系統(tǒng)的取灰點從電除塵灰斗倉泵出口母管取灰,設(shè)電磁開關(guān)閥,實現(xiàn)飛灰再循環(huán)系統(tǒng)與灰?guī)熘g的自由切換,利用倉泵壓力氣力輸送至爐前中間灰倉,中間灰倉頂部設(shè)有料位計、脈沖除塵器,中間灰倉底部設(shè)手動插板閥、變頻給料機,由羅茨風(fēng)機的高壓輸送風(fēng)將中間灰倉下部變頻給料機出口的飛灰輸送至爐內(nèi)。
圖2-1 飛灰再循環(huán)系統(tǒng)圖
圖2-2 飛灰再循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備圖
飛灰再循環(huán)系統(tǒng)包括中間灰倉、給料機和氣力輸送等裝置。中間灰倉用于容納待循環(huán)的飛灰,中間灰倉的入口與倉泵出口相連,中間灰倉的出口與爐膛的接口通過飛灰循環(huán)管道相連,變頻給料機設(shè)置在中間灰倉下部,用于調(diào)節(jié)向爐膛輸送的飛灰量,羅茨風(fēng)機設(shè)置在飛灰再循環(huán)管道上,將給料機提供的飛灰輸送至爐膛內(nèi)。
為保證飛灰再循環(huán)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定安全運行,在DCS中增設(shè)聯(lián)鎖保護(hù)邏輯。
表2-1 自動輸灰聯(lián)鎖保護(hù)表
電除塵給料機聯(lián)鎖開啟條件 (聯(lián)鎖保護(hù)開關(guān)投入,且滿足以下全部條件) | |
1 | 倉頂布袋除塵器運行狀態(tài) |
2 | 飛灰再循環(huán)風(fēng)機出口壓力<7KPa |
3 | 灰倉料位<1m |
4 | 螺旋輸送機運行狀態(tài) |
電除塵給料機聯(lián)鎖關(guān)閉條件 (聯(lián)鎖保護(hù)開關(guān)投入,且滿足以下任一條件) | |
1 | 螺旋給料機啟動后,計時器達(dá)到1800S(可手動設(shè)定時間) |
2 | 灰倉料位>2m |
3 | 倉頂布袋除塵器非運行狀態(tài) |
4 | 螺旋輸送機非運行狀態(tài) |
表2-2 飛灰再循環(huán)系統(tǒng)啟、停步驟
啟動步驟 | |
1 | 開啟爐前飛灰手動插板門 |
2 | 啟動倉頂部布袋除塵器 |
3 | 啟動飛灰再循環(huán)風(fēng)機 |
4 | 啟動變頻給料機,調(diào)整給料機頻率30~50Hz |
5 | 開啟灰倉下灰插板門 |
6 | 開啟螺旋輸送機 |
7 | 投入自動輸灰聯(lián)鎖保護(hù) |
停止步驟 | |
1 | 退出自動輸灰聯(lián)鎖保護(hù) |
2 | 停止螺旋給料機運行 |
3 | 灰倉料位低于1m,且飛灰復(fù)燃風(fēng)機出口壓力<7KPa時, 關(guān)閉灰倉下灰插板門 |
4 | 停止變頻給料機 |
5 | 停止飛灰再循環(huán)風(fēng)機 |
6 | 停止倉頂布袋除塵器 |
7 | 關(guān)閉爐前飛灰手動插板門 |
改造后的調(diào)試工作是一項全新的燃燒調(diào)整理念。煤種是流化床鍋爐調(diào)試的關(guān)鍵前提,我們必須控制入爐煤的顆粒度、揮發(fā)分、灰分、熱值、含氮量、含硫量各項參數(shù)。流化床鍋爐燃燒循環(huán)倍率是流化床鍋爐確保熱效率的重點,分離器、返料器是關(guān)鍵設(shè)備,要確保設(shè)備正常。根據(jù)煤質(zhì)、床溫、負(fù)荷變化適當(dāng)調(diào)整返料器的風(fēng)量、風(fēng)壓。如煤灰份低,循環(huán)倍率達(dá)不到設(shè)計要求,應(yīng)投入飛灰再循環(huán)系統(tǒng),能夠提高物料循環(huán)倍率及鍋爐熱效率。
實施高效低氮技改后調(diào)試時,務(wù)必要求氧量表O2、床溫、爐內(nèi)各段煙溫、給煤量、排煙溫度、各處風(fēng)壓和煙氣壓力、汽水流量、汽溫氣壓、風(fēng)量等主要參數(shù)準(zhǔn)確可靠,以便對鍋爐技改前后性能進(jìn)行合理診斷和對比。
飛灰再循環(huán)系統(tǒng)的作用是提高鍋爐循環(huán)倍率,從而保證床溫、分離器出入口煙溫、返料器溫度在正常范圍內(nèi),找到低氮燃燒與灰循環(huán)之間平衡點,為運行調(diào)整提供精確的參考依據(jù)。
試驗時保證鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定運行,調(diào)整前記錄好DCS中鍋爐各主要參數(shù),然后逐步投入飛灰再循環(huán)系統(tǒng),觀察鍋爐參數(shù)穩(wěn)定,鍋爐床溫、分離器出入口煙溫、返料器溫度偏差在50℃以內(nèi),可確定為該負(fù)荷下的合適飛灰再循環(huán)量。然后記錄下DCS中鍋爐各主要參數(shù),測量O2、NOx、CO等煙氣成份。
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