影響鍋爐出力的原因分析及解決措施

1、影響鍋爐出力的原因分析及解決措施 *環(huán)保熱電有限公司 湯海清摘要：*環(huán)保熱電有限公司CFB鍋爐在摻燒蒙煤和多倫煤出現(xiàn)出力不足鍋爐額定蒸發(fā)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，進(jìn)行原因分析提出解決措施。關(guān)鍵詞：出力不足分析、分離效率下降處理措施、煙氣返串處理措施、參數(shù)調(diào)整0 *環(huán)保熱電有限公司鍋爐概況*環(huán)保熱電有限公司兩臺(tái)鍋爐由無錫華光鍋爐股份有限公司制造為75t/h次高溫、次高壓循環(huán)流化床鍋爐。其主要技術(shù)參數(shù)：蒸發(fā)量75t/h、過熱蒸汽壓力5.3MPa、過熱蒸汽溫度485，給水溫度150、一、二次熱風(fēng)溫度150、排煙溫度140、爐膛出口溫度930一、出力不足產(chǎn)生的問題及原因分析1、煤種的影響 煤種指標(biāo)特性分析，如下

2、表：項(xiàng)目單位多倫煤蒙煤設(shè)計(jì)煤種校核煤種全水份Mt%23.4428.817.57.5分析水Mad%15.813.6688灰分Aar%26.0214.1229.433.54揮發(fā)分V%26.1026.1419.7919.79硫S%0.390.860.610.76氫 Har%5.45.53.253高位發(fā)熱量Qgr，adKcal/Kg38634844低位發(fā)熱量Qnet，arKcal/Kg3261368051324651從上表不難看出多倫煤和蒙煤全水和揮發(fā)份都比設(shè)計(jì)煤種要高的多，發(fā)熱量都特別低。其中蒙煤的灰份較設(shè)計(jì)煤種相當(dāng)，另外蒙煤的灰份相對(duì)比較低。一般來說，入爐煤量與鍋爐容量成正比。而對(duì)于同容量的鍋爐，

3、入爐煤量與其灰份含量有很大關(guān)系，灰份越大，需要的入爐煤量越大。因此，對(duì)于同容量鍋爐相同負(fù)荷下，即便爐內(nèi)灰濃度以及燃燒傳熱特性不發(fā)生變化，隨著入爐燃燒灰份的變化，入爐煤量發(fā)生變化，循環(huán)倍率仍然是一個(gè)變化值。（循環(huán)倍率為單位時(shí)間內(nèi)由返料器送回爐膛的循環(huán)物料與入爐煤之比）。對(duì)于已經(jīng)投入運(yùn)行CFB鍋爐的循環(huán)倍率，是設(shè)計(jì)值已定性。唯一影響循環(huán)倍率變化因數(shù)就是入爐煤種。同時(shí)影響爐內(nèi)物料循環(huán)和熱平衡。循環(huán)倍率又與CFB鍋爐旋風(fēng)分離器分離效率密切相關(guān)，實(shí)踐證明，高灰份的煤種（Aar=45%）分離效率只需要90%，就能夠保持一個(gè)爐內(nèi)相對(duì)物料循環(huán)和物料濃度，但是對(duì)于灰份（Aar=15%），就需要分離效率達(dá)到99%

4、，才能夠保持爐內(nèi)物料循環(huán)和物料濃度。因此，如果CFB鍋爐旋風(fēng)分離器效率過低，尤其燃燒低灰份的煤種，會(huì)導(dǎo)致鍋爐物料循環(huán)和物料濃度不足，就會(huì)影響鍋爐帶負(fù)荷。因此，對(duì)于燃用低灰份的煤種必須采取措施是一方面設(shè)法提高分離效率，另一方面合理配煤灰份達(dá)到設(shè)計(jì)值和向爐內(nèi)添加床料。在燃用低灰份煤種，旋風(fēng)分離器沒有足夠循環(huán)物料分離下來，通過返料器送爐膛，導(dǎo)致物料循環(huán)和物料濃度，使得爐膛密相區(qū)燃燒份額增大，導(dǎo)致床溫偏高，為了防止床溫高導(dǎo)致爐膛結(jié)焦，不得不減少入爐煤量，導(dǎo)致鍋爐帶不上負(fù)荷。燃料中的水分、氫含量對(duì)鍋爐負(fù)荷影響。從煤的燃燒反應(yīng)可知，每千克碳燃燒需8.89m3理論空氣量，生成8.89m3的理論煙氣量；煤千克

5、氫燃燒需要26.5m3的理論空氣量，生成32.1m3的理論煙氣量；因此，對(duì)于多倫煤和蒙煤,這兩種煤含水份極高,發(fā)熱量又低,但含水份高,再加上氫的成分亦高,生成的煙氣中水蒸汽的含量高，進(jìn)入尾部對(duì)流煙道的熱量相對(duì)較高，對(duì)流過熱器吸收熱量越多，導(dǎo)致主蒸汽溫度偏高，為了避免主蒸汽超溫，降低鍋爐出力，維持主蒸汽溫度正常。另外隨著水分增加，煤的熱值減少，煙氣量增加，將增加排煙損失。并且煙氣容積變化，會(huì)改變爐膛內(nèi)的氣動(dòng)力特性。2、分離器達(dá)不到設(shè)計(jì)效率原因分析鍋爐達(dá)不到額定出力的一個(gè)重要的原因是分離器運(yùn)行效率低于設(shè)計(jì)要求值。在實(shí)際運(yùn)行中分離器效率受多方面因數(shù)的影響，例如氣體速度、溫度、顆粒濃度與大小，二次夾帶

6、以及負(fù)荷變化等，一旦某個(gè)因素發(fā)生變化，就可能影響到分離器的運(yùn)行效率。若分離器運(yùn)行效率低于設(shè)計(jì)值，將導(dǎo)致小顆粒物料飛灰損失增大和循環(huán)物料量的不足，因而造成懸浮段載熱值（細(xì)灰量）及傳熱量不足，爐膛上、下部溫差過大，使鍋爐出力達(dá)不到額定值，另外分離器運(yùn)行效率下降還可能造成飛灰含碳量增大，鍋爐效率下降。分離器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)分離效率影響，通常，分離器進(jìn)口寬度和進(jìn)口形式、中心筒插入長度和直徑、筒體直徑等對(duì)分離器性能影響很大；對(duì)于已經(jīng)設(shè)計(jì)成型投入運(yùn)行CFB鍋爐，運(yùn)行中最容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變就是分離器進(jìn)口寬度（俗稱老鷹嘴）和中心筒燒壞變形、穿孔、甚至脫落等；分離器進(jìn)口寬度對(duì)分離效率影響：在入口風(fēng)速一定時(shí)，隨著分

7、離器進(jìn)口高寬比的增加，分離器效率會(huì)略有增加，而壓力損失也會(huì)增加。通常取分離器進(jìn)口高度為分離器直徑與中心筒直徑差的一半，即（D-De）/2，高寬比a/b=23。由于分離器進(jìn)口結(jié)構(gòu)由剛玉可塑料制作成型，且在運(yùn)行中此處運(yùn)行環(huán)境最為惡劣，磨損最大導(dǎo)致可塑料磨損變形、脫落是的結(jié)構(gòu)參數(shù)偏離設(shè)計(jì)參素，導(dǎo)致分離器效率下降，如下圖：中心筒長度和筒體直徑對(duì)分離效率的影響：由于旋轉(zhuǎn)氣流和顆粒在中心筒與壁面之間運(yùn)動(dòng)，因此中心筒插入深度直接影響旋風(fēng)分離器性能。隨著中心筒長度的增加，分離效率提高，當(dāng)中心筒長度是入口高度的0.40.5倍時(shí)，分離效率最高，隨后分離器效率隨著中心筒長度的增加而降低。中心筒插入過深會(huì)縮短出口管與

8、錐體底部的距離，增加二次夾帶機(jī)會(huì)；而插入過淺，會(huì)造成正常旋流核心的彎曲，甚至破壞，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)也容易造成氣體短路而降低分離效率。中心筒長度對(duì)壓力損失也有影響。中心筒過長、過短，壓力損失都增加，而當(dāng)中心筒長度為入口管高度的0.40.5倍時(shí)，壓力損失最小，此時(shí)分離效率也最高。6一定范圍內(nèi)，排氣管直徑越小，分離器效率越高，但壓力損失也越大。一般取De/ D=0.30.5。 循環(huán)流化床鍋爐示意圖1風(fēng)室 2燃燒室 3高溫旋風(fēng)分離器 4立管 5U型閥料器 6中心筒 如下圖：湖州協(xié)鑫分離器進(jìn)口寬度903mm，進(jìn)口高度2250mm，中心筒插入筒體深度1440mm，直徑1280mm，出口管

9、高度680mm、分離器直徑3000mm；高寬比為2250/903=2.4916，合符理論分離效率最高的要求，中心筒插入長度倍數(shù)1440/2250=0.64，中心筒直徑/分離器直徑1280/3000=0.4266，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在運(yùn)行中分離器效率如有明顯下降原因有：（1）中心筒脫落；（2）分離器內(nèi)壁澆注料嚴(yán)重磨損、塌落從而改變了其基本形狀；特別分離器進(jìn)口、兩側(cè)墻、老鷹嘴等處；如圖（3）分離器有密封不嚴(yán)之處導(dǎo)致空氣漏入，產(chǎn)生二次攜帶；分離器入口1500分離器進(jìn)口寬度903mm （4）床層流化速度低，循環(huán)灰量少細(xì) 分離效率下降。D3000mm 老鷹嘴 3、返料器煙氣反串 CFB鍋爐在運(yùn)行當(dāng)中往往出

10、現(xiàn)爐膛煙氣反竄進(jìn)入分離器。而一旦出現(xiàn)煙氣從燃燒室經(jīng)返料器短路進(jìn)入旋風(fēng)分離器的現(xiàn)象，則說明回料系統(tǒng)的正常循環(huán)被破壞。運(yùn)行中往往不注意返料風(fēng)的調(diào)節(jié)，料位降低時(shí)易被返料風(fēng)吹透，從而引起返料閥煙氣反竄，飛灰循環(huán)被破壞。破壞爐膛內(nèi)物料平衡和熱平衡，造成床溫偏高，帶不起負(fù)荷。造成這種現(xiàn)象原因有： 回料閥立管料位太低，不足以形成料封，被返料風(fēng)吹透； 返料風(fēng)調(diào)節(jié)不當(dāng)，使立管料柱流化； 返料器流通截面較大，循環(huán)灰量過少，爐膛煙氣會(huì)吹進(jìn)返料器。二、運(yùn)行調(diào)整和解決途徑辦法循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐由于燃燒方式的不同，在運(yùn)行調(diào)節(jié)上區(qū)別很大，尤其是循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行監(jiān)視和調(diào)節(jié)方法更是因爐而異。因此對(duì)循環(huán)流化床鍋爐不可按煤

11、粉爐的調(diào)節(jié)方法來進(jìn)行，也不能盲目照搬別人的經(jīng)驗(yàn)。要認(rèn)真掌握鍋爐的流體動(dòng)力、燃燒、傳熱、燃煤特性及返料系統(tǒng)的特點(diǎn)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，掌握其調(diào)節(jié)規(guī)律及手段，保證循環(huán)流化床鍋爐的正常運(yùn)行。1、 總風(fēng)量和過量空氣系數(shù)的控制一般來說，在一定范圍內(nèi)提高過量空氣系數(shù)（即增加入爐總風(fēng)量）可以改善燃燒效率，因?yàn)槿紵齾^(qū)域氧濃度的提高增加了燃燒效率，但過量空氣系數(shù)超過1.15后繼續(xù)增加時(shí)燃燒效率幾乎不變；過量空氣系數(shù)過高時(shí)，鍋爐排煙熱損失相應(yīng)增大，各受熱面區(qū)域的煙速提高，磨損加劇。因此，CFB鍋爐一般控制爐膛出口過量空氣系數(shù)在1.2左右。對(duì)于蒙煤和多倫煤煤種宜采用低氧運(yùn)行，避免煙氣量過大，主汽溫度偏高帶不上負(fù)荷，煙氣含

12、氧量一般控制為35%。2、一、二次風(fēng)及配比一次風(fēng)的作用主要是使床料保持處于良好的流花狀態(tài)，且提供燃料燃燒所需的氧氣。二次風(fēng)的主要作用是增大煙氣的攏動(dòng)，減少爐膛內(nèi)的熱偏差，從而降低床溫，提高爐膛出口煙溫，同時(shí)也能提供燃燒所需的氧氣。風(fēng)對(duì)鍋爐的影響主要表現(xiàn)在風(fēng)溫、風(fēng)量及配比。配比：二次風(fēng)對(duì)鍋爐負(fù)荷的調(diào)節(jié)有較大的影響。一般二次風(fēng)量為一次風(fēng)量的4050%左右。但這不是固定不變的。一般來講風(fēng)溫由鍋爐設(shè)計(jì)確定，運(yùn)行中風(fēng)溫變化不太大。但是風(fēng)量及配比由于煤的種類不同而需適當(dāng)增減，因而不是一層不變的。在運(yùn)行中要根據(jù)煤的不同物理特性及化學(xué)特性對(duì)爐進(jìn)行調(diào)節(jié)。使?fàn)t在安全、高效狀態(tài)下運(yùn)行。運(yùn)行中煤往往達(dá)不到設(shè)計(jì)值。對(duì)于

13、蒙煤煤粉相對(duì)較多，運(yùn)行中可使二次風(fēng)相應(yīng)的小些，以免爐膛出口煙溫過高，造成主蒸汽超溫。反之對(duì)于顆粒較多的多倫煤，運(yùn)行中相應(yīng)增加一次風(fēng)量，以保證良好的流花工況，并增加二次風(fēng)量，以降低床溫，避免高溫結(jié)焦，提高爐膛出口煙溫，增加鍋爐出力。煤的化學(xué)特性是影響鍋爐負(fù)荷的主要因素。煤質(zhì)好鍋爐出力就大。對(duì)于發(fā)熱量低的煤，可以通過調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)量及配比，使煤在爐膛內(nèi)充分燃燒。如貧煤其揮發(fā)份含量Vr在2040%易點(diǎn)燃，燃燒火焰長。運(yùn)行中可使二次風(fēng)量小些，避免主蒸汽超溫。因其焦碳有焦結(jié)性，因此一次風(fēng)可適當(dāng)大些。3、床溫調(diào)整床溫指燃燒密相區(qū)內(nèi)流化物料是一個(gè)關(guān)系到鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)。影響床溫的因素主要是燃料發(fā)熱

14、量、返料量和一次風(fēng)量。燃用蒙煤時(shí)，運(yùn)行時(shí)由于灰份較低造成鍋爐循環(huán)灰量減少，密相區(qū)的溫度不能被循環(huán)灰?guī)У缴喜?，使鍋爐床溫可能偏高很容易導(dǎo)致結(jié)焦事故發(fā)生。因此需要摻配高灰份的煤和爐渣。一般不超過1015以下，維持正常運(yùn)行。4、 料層差壓的調(diào)整料層差壓是一個(gè)反映燃燒室料層厚度的參數(shù)。在運(yùn)行中都是通過監(jiān)視料層差壓值來得到料層厚度大小的。由于灰份低，料層差壓偏低，難以上升。排渣盡量釆取半連續(xù)排渣方式，即勤排少排原則，這樣可以保證床內(nèi)料層穩(wěn)定，防止有效循環(huán)顆粒的流失，有利于鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。我們一般控制在9.5KPa左右，維持正常運(yùn)行。5、 爐膛差壓的調(diào)整爐膛差壓是表征流化床上部懸浮物料濃度的量，爐膛上部空

15、間一定的物料濃度，對(duì)應(yīng)一定的爐膛差壓，對(duì)于同一煤種爐膛上部物料濃度增加，爐膛差壓值越大，爐膛差壓與鍋爐循環(huán)灰量成正比。流化床內(nèi)物料粒子濃度是決定爐膛上部蒸發(fā)受熱面?zhèn)鳠釓?qiáng)度的主要因素之一，試驗(yàn)表明，床、管之間放熱系數(shù)隨粒子濃度成直線關(guān)變化。因此，鍋爐爐膛差壓越高，鍋爐循環(huán)灰量越大，將有更多的循環(huán)灰被帶到爐膛上部懸浮段參加二次燃燒，鍋爐出力也就越大。對(duì)于同一煤種，物料濃度增加，爐膛差壓值增大，對(duì)爐膛上部蒸發(fā)受熱傳熱強(qiáng)度越大，鍋爐出力越強(qiáng)，反之鍋爐出力越弱?？刂茽t膛差壓主要靠調(diào)整循環(huán)灰量來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)循環(huán)灰量少，爐膛差壓小，床溫偏高，不能滿足負(fù)荷的需要時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加二次風(fēng)量及給煤量，這樣爐膛上部顆粒濃度增

16、加，燃燒份額也得到增加，水冷壁的吸熱量增加，旋風(fēng)分離器入口物料濃度增加，物料循環(huán)量增加，負(fù)荷增加。有時(shí)因燃料含灰量高，循環(huán)量逐漸增大，床溫過低燃燒無法維持，這時(shí)應(yīng)放掉一部分循環(huán)灰，來降低爐膛差壓。一般情況下，爐膛壓差應(yīng)控制在0.36KPa。三、分離器效率下降處理措施存在的漏風(fēng)及時(shí)消除，漏風(fēng)問題對(duì)分離效率的影響遠(yuǎn)大于一般人的想象。正常狀態(tài)下，分離器旋風(fēng)筒內(nèi)靜壓分布特點(diǎn)為外周高中心低，錐體下端和灰出口處甚至可能為負(fù)壓。分離器筒體尤其是排灰口處若密封不佳，有空氣漏入，就會(huì)增大向上流動(dòng)的氣速，并把筒壁上已分離下來的灰夾帶走直接由排氣管排出，嚴(yán)重影響分離效率。且漏風(fēng)可引起結(jié)焦，故漏風(fēng)問題不可小覷。處理措

17、施： 發(fā)現(xiàn)分離器效率明顯降低先檢查是否漏風(fēng)、竄氣，如有則解決漏風(fēng)和竄氣問題； 檢查分離器內(nèi)壁磨損情況，若磨損嚴(yán)重則需進(jìn)行修補(bǔ)； 檢查燃煤粒度和流化風(fēng)量，應(yīng)使流化風(fēng)量與燃煤粒度相適應(yīng)，以保證一定的循環(huán)物料量。 中心筒故障及時(shí)修復(fù)。四、返料器煙氣反串處理措施 在返料器內(nèi)循環(huán)灰量大則立管內(nèi)積存料柱高，壓差增大，物料輸送量自動(dòng)增加，最后達(dá)到平衡；反之，循環(huán)灰量少則立管料柱高度隨之減小，物料輸送量自動(dòng)減少，飛灰循環(huán)達(dá)到新的平衡。如此看來，似乎循環(huán)灰量大小料封都能維持，而不會(huì)被破壞。而實(shí)際運(yùn)行中往往不注意返料風(fēng)的調(diào)節(jié)，料柱降低時(shí)易被返料風(fēng)吹透，從而引起回料閥煙氣反竄，飛灰循環(huán)被破壞。結(jié)構(gòu)尺寸不合理如回料腿

18、截面較大也是促成煙氣反竄的重要原因。防止措施：對(duì)返料器的操作：鍋爐點(diǎn)火前，返料風(fēng)關(guān)閉，回料閥及立管內(nèi)要充填細(xì)循環(huán)灰，形成料封；點(diǎn)火投煤穩(wěn)燃后，等待分離器下部已積累一定量的循環(huán)灰，緩慢開啟返料風(fēng)，注意立管內(nèi)料柱不能流化；正常循環(huán)后，返料風(fēng)一般不須調(diào)整； 壓火后熱啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先檢查立管和返料器內(nèi)物料是否足以形成料封；其它操作同冷態(tài)啟動(dòng)。 總之，返料器操作的關(guān)鍵是保證立管的密封，保證立管內(nèi)有足夠的料柱能夠維持正常循環(huán)。注意返料風(fēng)量的調(diào)節(jié)。發(fā)現(xiàn)煙氣反竄可關(guān)閉返料風(fēng)，待返料器內(nèi)積存一定循環(huán)灰后再小心開啟返料風(fēng)，并調(diào)整到適當(dāng)大小。五、結(jié)束語為了保證鍋爐能夠滿負(fù)荷運(yùn)行，適應(yīng)摻燒蒙煤和多倫煤除了和其它煤種進(jìn)行合理摻配盡可能達(dá)到設(shè)計(jì)要求是保證出力的關(guān)鍵，另外在運(yùn)行中通過以上介紹方法進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，不斷探索新的運(yùn)行方式是提高分離效率是根本。在保證足夠循環(huán)灰量在一定的燃燒份額分配下，采取有效的措施以保證物料平衡和熱平衡。對(duì)存在