300MW循環(huán)流化床鍋爐運行控制難點分析解析課件

1、300MW循環(huán)流化床鍋爐運行控制難點分析國電開遠發(fā)電有限公司國電開遠發(fā)電有限公司2300MW機組簡介 國電開遠發(fā)電有限公司2300MW機組新建工程自2005年4月30日開工建設。8號機組從2006年11月25日開始整組啟動至12月21日通過168滿負荷試運，試運行歷時27天。7號機組從2007年5月1日整組啟動至5月29日完成168h滿負荷試運，試運行歷時29天。本工程300MW CFB機組從開始試運到現(xiàn)在已經(jīng)一年多，積累了一定的300MW CFB機組運行經(jīng)驗。300MW鍋爐島設備系統(tǒng)簡介本工程鍋爐采用循環(huán)流化床、單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、露天島式布置、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、亞臨界自然循環(huán)汽包

2、爐。鍋爐外部有四個原煤斗、四個旋風分離器、四個外置床。本工程調(diào)試過程中存在的主要問題影響因素：（1）一次風調(diào)節(jié)檔板特性（2）一次風量測量一次元件（3）一次風差壓控制（4）床壓高低（5）稀相區(qū)灰濃度（P2）的影響（6）一次風調(diào)節(jié)檔板安裝位置 1、 翻 床（1）一次風調(diào)節(jié)檔板特性電動調(diào)節(jié)檔板在調(diào)節(jié)過程中，響應較慢，調(diào)節(jié)遲緩，風量的調(diào)節(jié)，特別是發(fā)生翻床，工況大幅度變化時，風量增減幅值周期較長，床層易“塌死”。（2）一次風量測量一次元件由于一次風量測量不準確，影響對床料流化狀態(tài)的分析、判斷和床壓自動調(diào)節(jié)投入率,給運行人員的調(diào)整的操作調(diào)整帶來困難,容易因人員調(diào)節(jié)失誤而造成翻床。翻 床（3）一次風差壓控制

3、床壓的自動控制是CFB鍋爐特有的自動控制項目，其基本控制要素是： 空預器出口一次風壓 空室壓力 床層差壓其中在整個風量自動控制中一次風機入口調(diào)節(jié)檔板用以控制一次風壓，并保持空預器出口一次風壓與空室壓力的在一個恒定的差值范圍，兩側(cè)熱一次風調(diào)節(jié)檔板以床層壓差為前置信號，控制一次風速。如差壓值選擇過低，具影響一次風檔板的調(diào)節(jié)特性，又使得床壓調(diào)節(jié)遲緩性大，當流化工況發(fā)生突然變化時，無法及時進行調(diào)節(jié)，特別是當一次風檔板為電動調(diào)節(jié)時，情況更為突出，若選擇過高，雖然一次風調(diào)節(jié)檔板具有良好的特性，但節(jié)流損失也較大，檔板開度變化率與流化風速變化的線性呈階躍性，對流化工況的撓動較強，并且使風機電耗較高，不利于經(jīng)濟

4、運行。翻 床（4）床壓高低 床壓高，爐內(nèi)物料循環(huán)量大，在兩側(cè)床壓差P1同等的情況，物料在循環(huán)過程中發(fā)生偏床的份額相應在增加，同時由于床料的增加，一次風速也增加，爐內(nèi)氣固兩相流撓動增加，兩床失穩(wěn)的情況加劇，形成一個惡性循環(huán)。因此根據(jù)機組負荷曲線，應控制床壓在一個合理的范圍。（5）稀相區(qū)灰濃度（P2）的影響鍋爐在運行中應合理控制P2，其過高當鍋爐風量發(fā)生變化時，鍋爐內(nèi)循環(huán)容易發(fā)生突變，造成兩側(cè)床壓失衡翻床,甚至導致塌床。P2過低影響爐內(nèi)吸熱，床層溫度和分離器出口溫度過高，影響機組帶負荷能力。翻 床（6）一次風調(diào)節(jié)檔板安裝位置一次風調(diào)節(jié)檔板在設計安裝時，一次風檔板執(zhí)行器與一次風管間的距離較近，且在進

5、行管道保溫施工時，將執(zhí)行器下部包在保溫材料內(nèi),造成運行中多次出現(xiàn)執(zhí)行器超溫保護動作，使一次風量調(diào)節(jié)失靈，引起鍋爐兩床失穩(wěn)。翻 床2、外置床外漏灰。主要部位為外置床回灰至爐膛部位，其次主要是外置床金屬外殼在進行焊接時沒有完成進行滿焊,雖然有內(nèi)部用保溫澆筑料進行了全密封,但因保溫澆筑料經(jīng)過烘爐或運行后有一定的膨脹間隙，加之床料的穿透性能強，從未焊接點處仍有床料漏出。3、鍋爐尾部煙道振動大。通過在鍋爐尾部煙道加裝導向板后，振動問題得以解決。本工程調(diào)試過程存在的主要問題CFB鍋爐運行控制的難點（1）影響床壓調(diào)節(jié)鍋爐一次風量、或二次風量測量DCS顯示值與實際值偏差過大，特別是在左、右側(cè)不均勻的條件下，容

6、易造成兩床床壓偏差，導致失穩(wěn)。（2）影響鍋爐配風及燃燒效率一、二次風測量不準確，給鍋爐的合理配風帶來困難，使密相區(qū)、稀相區(qū)的燃燒份額發(fā)生改變。一、二次風量過大，一方面使床料損失過多，同時又降低了床溫，使煤耗增加。一、二次風量過低，稀、密相區(qū)供氧不足，使CO含量增加，化學不完全燃燒熱損失增加，鍋爐效率降低。（3）降低自動投入率一、二次測量不準確，鍋爐燃燒自動投入率低，可靠性低，容易引發(fā)其它不安全情況。1、 一、二次風量測量的不準確2、鍋爐床料的控制（1）在機組啟動階段 由于整個開機工作時間約為12小時，鍋爐從點火升壓至投入煤，并達到一定的投煤量所需時間較長，且一、二次風在50%額定負荷分別控制在

7、總風量的40%和30%維持不變，因此床料損失較大，如遇有啟動時間延長，則床料損失更加嚴重，若床料補充不及時和補充量小于損失量，嚴重時機組將被迫停運，因此在鍋爐啟動前應做好幾方面工作：鍋爐盡可能保持較高的床層厚度保證底灰存量充足，并做好相關的材料和人員準備做好設備管理，優(yōu)化機組啟動操作程序，減少機組啟動延誤時間根據(jù)煤種或煤質(zhì)的不同，循環(huán)流化床鍋爐對床料量的控制有不同的要求。CFB鍋爐運行控制的難點（2）機組運行由負荷床壓曲線可知隨著機組負荷的增加，床壓差減??；差壓控制的較高如前所述容易引起鍋爐“翻床”，使機組的穩(wěn)定工況受到影響，特別是發(fā)生“塌床”時，處理比較困難。增加一次風機出力，使輔機電耗增加

8、；床壓過低，循 環(huán)物料量過小，容易造成床溫高。爐內(nèi)傳熱比例發(fā)生 改變，對流換熱減少，輻射傳熱相應增加，稀、密相 區(qū)燃燒份額發(fā)生改變，容易造成爐膛出口或分離器出 口煙溫過高，使排煙溫度升高，過熱器或再熱器減溫水量大幅度增加，嚴重時機組被迫降負荷運行。外循環(huán)受到破壞，如床壓過低，且一、二次配比不當，將會造成煙氣短路，使燃燒工況進一步惡化。從實際運行工作中不僅要重視床壓高問題，也應該重視床壓低的問題，300MW機組排渣問題在各單位都得到重視，排渣設備的可靠性各燃料管理都得到提高，因此，在床壓高時處理較為順利，而床壓低則決定于燃料、運行工況、機組負荷等因素，盡管配備床料頭加注系統(tǒng)，但其床料補充能力，因

9、其出力和連續(xù)運行能力等因素影響，而小于床料損失率，需要有相應的應急方案 3、機組啟動過程中主、再熱蒸汽溫度的控制在鍋爐啟動過程中，由于循環(huán)流化床鍋爐過熱器和再熱器受熱面布置的特殊性，在鍋爐啟動過程中再熱汽溫往往低于過熱汽溫，如控制不當就會延長開機時間而造成燃料等方面的經(jīng)濟損失。為此應當注意以下幾方面： （1）在啟動初期，將高低旁路調(diào)節(jié)器節(jié)門盡量開大，提高蒸汽流量，使過熱器和再熱器管道能得到充分的暖管加熱；如果高旁調(diào)節(jié)器門開度過小，經(jīng)過其后的蒸汽流量降低，使再熱器的暖管加熱愛到影響。CFB鍋爐運行控制的難點 （2）正確使用過熱器、再熱器疏水門。由于300MW循環(huán)流化床鍋爐的低溫對流過熱器，中溫對

10、流過熱器、以及高溫再熱器均布置在外置床中，其與包覆對流過熱器、高溫對流過熱器以及低溫再熱器存在較大的布置高差。飽和蒸汽首先進入布置在垂直煙道內(nèi)的包覆過熱器與高再布置在同一外床中的低溫過熱器中溫過熱器中溫過熱器垂直煙道高溫區(qū)的高溫過熱器。而在開爐時由于外置床并沒有流化投入（或隨機滑啟投入）其管壁溫度都低于受煙氣加熱后的蒸汽所具有的溫度值，因此在其管道內(nèi)部都有可能存在蒸汽加熱管道后而冷卻凝結(jié)的疏水因此當各級受熱面進出口蒸汽參數(shù)在沒有表現(xiàn)出正常加熱的工況值以前，盡量保持相應疏水門在開啟狀態(tài)，直至參數(shù)工況正常。機組啟動過程中主、再熱蒸汽溫度的控制 （3）合理選擇外置床投入時機，300MW循環(huán)流化床鍋爐

11、的前后各兩個外置床其功能不同，在鍋爐前墻布置有高溫再熱器和低溫過熱器的兩個外置床，其主要作用是用來調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度，忽略對床溫控制的影響；靠近爐后的兩個外置式換熱器內(nèi)布置中溫過熱器I和中溫過熱器II，這兩個外置床的主要作用是用來調(diào)節(jié)床溫，而忽略對主汽溫度控制的影響。隨著床溫的升高爐膛出口煙溫也隨之升高，使過熱器系統(tǒng)中的包覆過熱器出口蒸汽溫度升高，但當蒸汽經(jīng)過下一級低溫過熱器、中溫過熱器I和中溫過熱器II對其管壁放熱后溫度降低，最后進入高溫過熱器再重新吸熱升溫，因此，在此階段外置床內(nèi)的受熱管對蒸汽而言不是加熱而是吸熱，對再熱器從高旁來的蒸汽首先通過布置在高溫過熱器下一級煙溫區(qū)的低溫再熱器，然后進

12、入布置在前墻外置床中的高溫再熱器，對高溫再熱器而言，在此階段蒸汽不是加熱而也是被冷卻，再熱汽溫的提升完全依靠于低溫再熱汽溫。但當回料器循環(huán)物料的溫度高于所需再熱蒸汽溫度后，即為投運高再外床的時間，可逐步投入高再外置床，并保持低流化狀態(tài)，緩慢提高外床溫度直至正常，而不要以床溫來作為外床投運的選擇條件。中過外床的投入同理。機組啟動過程中主、再熱蒸汽溫度的控制4、給煤機可靠運行影響因素：煤種或煤質(zhì)變化：當燃用高水份煤種或煤質(zhì)水份含量較高時，原煤，在原煤斗或下煤管中均會容易貼壁而造成堵煤，使機組被迫降出力運行。稱重給煤機出口端堵煤，引起非工作面積煤，損傷皮帶。氣動插板門運動槽因積煤而不能關閉，易造成超

13、溫或火災。括板給煤機主動端軸承密封不良，易造成軸承超溫損壞。括板給煤機括板活節(jié)磨損拉長，造成卡澀，過負荷。CFB鍋爐運行控制的難點 （1）控制原則鍋爐側(cè)盡量保持較高的主床、外置床和分離器出口溫度；保持較高的過、再熱汽溫；機側(cè)保持盡量高的缸溫，確保汽輪機安全運行以利于機組快速接帶負荷。鍋爐恢復啟動時，應注意控制床壓平衡防止過冷卻，投煤后嚴密監(jiān)視煙氣含氧量、床溫變化率等工況參數(shù)，杜絕爆燃、結(jié)焦等不安全情況發(fā)生，并控制好汽溫、水位、爐膛負壓等參數(shù)。CFB鍋爐運行控制的難點5、鍋爐島塌床壓火消缺的控制要點：（2）壓火操作：A 進行壓火操作前應保持左、右兩側(cè)床壓穩(wěn)定，回料器返料正常，防止壓火時翻床。B

14、手動MFT切除全部給煤線，待煙氣含氧量出現(xiàn)上升時，立即關閉兩臺一次風機入口調(diào)節(jié)擋板，停止兩臺一次風機運行，停止兩臺二次風機和運行中的高壓流化風機運行，停運一臺或兩臺引風機。 C 隨著時間的推移過、再熱汽溫逐漸降低，當主蒸汽溫度或再熱汽溫度降至480時，啟動12臺高壓流化風機運行，利用外床高溫物料來提高蒸汽溫度；當主蒸汽溫度回升停止后，立即關閉外置床流化風，停止高壓流化風機運行。 鍋爐島塌床壓火消缺的控制要點（3）恢復工作：A 按程序啟動風機，且二次風機啟動后，均勻開啟左、右側(cè)主一次風擋板，啟動兩臺一次風機啟動后，用風機逐漸開啟一次風機入口擋板，控制不發(fā)生翻床，以較小風量流化床料。B 如床溫在投

15、煤許可溫度以上時，可直接以較大給煤量投煤，證實煤著火后應逐漸加大給煤量，保證床溫和汽溫能穩(wěn)定上升。C 回料器溫度高于外置床空室溫度或高于主、再熱蒸汽溫度時可視情況投入相應外置床。鍋爐島塌床壓火消缺的控制要點300MWCFB鍋爐安全運行及典型事故處理 蓄熱能力強，熱慣性大，燃料在爐內(nèi)燃燒的化學反應時間長可燃氣體或碳粒存量高具有一定濃度和熱容量的物料循環(huán)對流換熱比重較高燃燒反應點多循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐在燃燒控制和爐內(nèi)傳熱有較大差別，且循環(huán)流化床鍋爐具有相當數(shù)量的保溫耐火材料。因此，與煤粉爐相比具有以下特點：循環(huán)流化床鍋爐FSSS中與煤粉爐區(qū)別1、吹掃時間： 煤粉爐：5分鐘 CFB：5+X（X隨床

16、溫的降低而增加，旋風筒出口溫度小于等于30度計時為15分鐘，30200度時為10分鐘，200350時為8分鐘，350以上為5分鐘）2、鍋爐熄火保護判斷 煤粉爐：以火焰測量和燃料中斷為依據(jù) CFB：以床層溫度和燃料中斷為依據(jù)3、鍋爐MFT 煤粉爐：MFT保護動作，即可視為鍋爐緊急停爐 CFB：MFT保護動作，燃料安全系統(tǒng)與煤粉一致，然而因具有燃料燃燒化學反應時間長、蓄熱能力強，熱慣性大、物料循環(huán)等特性，不能完全等同于煤粉爐的MFT動作，鍋爐在一定時間內(nèi)仍具有強烈的物料循環(huán)和熱交換發(fā)生，不能視為緊急停爐。300MW循環(huán)流化床鍋爐安全保護系統(tǒng)分為兩個層面:1、MFT動作鍋爐跳閘2、一次風機跳閘3、二

17、次風機跳閘4、高壓流化風機跳閘聯(lián)關閉1、2、3級噴水隔離（TP）強關再熱器事故噴水減溫門（TP）強關所有外置床錐形閥（TP）一次風機全停兩臺引風機全停流化風機全停爐膛壓力高高爐膛壓力低低汽包水位低3值，旋風筒溫度高且給水泵全停手動停爐按鈕按下任一回料閥流化風量低鍋爐島儀用空氣壓力低空預器跳閘旋風筒溫度高四值1、鍋爐跳閘輸入信號主要有：2、鍋爐MFT輸入信號主要有：總風量低 燃料中斷 鍋爐跳閘 汽機跳閘，且主汽流量高只有給煤機運行中部床溫不許可汽包水位高3值汽包水位低3值，任一側(cè)上部爐膛溫度大于1050 手動MFT旋風筒溫度高三（1030）鍋爐島儀用空氣壓力低一次風量小于臨界流化風量60NKm3

18、/h水冷壁溫度高400 鍋爐MFT給煤線全部設備保護跳或關 床上輔助油槍OFT 風道燃燒器OFT石灰石系統(tǒng)跳聯(lián)關閉定排門（TP）聯(lián)關連排（TP）強關冷渣器錐形閥（TP）典型事故處理的主要控制難點：由于CFB鍋爐爐膛內(nèi)燃燒溫度較低，輻射傳熱相對較少，對流傳熱所占比例較大，傳導熱系數(shù)較高，且具有大量保溫澆筑料，加之主、再熱器受熱面的布置，又有其特殊性，即未完全按常規(guī)煤粉爐的方式，沿煙氣流程由高至低的布置在水平煙道，而是分別布置在尾部煙道和外置床內(nèi)，因此，當發(fā)生機組甩負荷或汽機跳閘時，對鍋爐而言如何快速地減少熱交換，控制主、再汽蒸汽管壁不超溫，就成為整個事故處理的核心。1、機組甩負荷300MW和15

19、0MW甩負荷主要參數(shù)變化曲線：300MW和150MW甩負荷主要參數(shù)變化曲線：300MW的甩負荷處理采用了鍋爐跳閘(塌床壓火)的方式。從負荷到零鍋爐跳閘至鍋爐重新點火后，雖然床溫已經(jīng)由900下降至580 ，但在低蒸汽流量區(qū)，再熱汽溫仍處在超溫段，且持續(xù)時間長，而過熱汽溫相對保持平穩(wěn)。分析其原因主要有以下兩個方面：高低旁的開度控制匹配，在保證高、低旁路不超溫超壓的前提下，盡可能的開大高低旁調(diào)節(jié)門，使過熱器、再熱器有足夠量的蒸汽冷卻。外置床切除時間較晚。在切除外置床時雖然關閉了錐形閥，但外置床流化風的切除需要人為地單項進行，所需時間較長，沒有及時得到關閉，外置床仍處在鼓泡流化的運行狀態(tài)，高溫物料對再

20、熱器管壁的傳導熱依然強烈，使再熱蒸汽超溫。因此，在切除外置床時必須將錐形閥和各流化風檔板同時完全關閉，為此，在DCS中增加了外置床快切功能。機組甩負荷150MW甩負荷處理采用了鍋爐MFT動作，熄火不塌床方式。床溫相對保持平穩(wěn)，由850下降至600 左右，再熱蒸汽溫度在低蒸汽流量區(qū)沒有超溫，而過熱汽溫有短暫的超溫。原因為鍋爐MFT動作后，鍋爐沒有采取塌床方式，物料循環(huán)正常，且未燃盡的可燃物繼續(xù)燃燒（床溫曲線在切斷給煤后有小幅上升），煙氣溫度在初期持續(xù)保持在高溫階段，煙氣對高溫過熱器的對流換熱并沒有立即衰減，加之蒸汽流量大幅減少，過熱汽溫相對較高。機組甩負荷通過對以上兩種處理方式的分析，在查清過、再熱汽溫超溫的原因基礎上，有針對性的采取對策措施，我們認為循環(huán)流化床鍋爐在甩