65h燃油燃氣鍋爐低負荷運行的技術(shù)問題

65h燃油燃氣鍋爐低負荷運行的技術(shù)問題

0發(fā)電和發(fā)電系統(tǒng)撫順石化儲存廠的蒸汽車間安裝了三臺65噸的燃油壓鍋爐，最大尺寸為65。3,82-8。作為煉油廠的自備設(shè)備,鍋爐的燃料來自煉油過程中產(chǎn)生的渣油和煉廠氣,產(chǎn)生的蒸汽供汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電或其它設(shè)備使用。這樣可以平衡煉油廠過剩的煉廠氣,減少煉廠氣的火炬排放量,在煉廠氣不足時采用渣油做補充燃料。2008年以來,席卷全球的國際金融危機爆發(fā),煉油行業(yè)也受到了較大沖擊。隨著成品油需求量的大幅縮減,石油一廠煉油生產(chǎn)處于高罐存、低負荷的生產(chǎn)狀態(tài)。相應(yīng)的蒸汽需求量也逐步萎縮,需要65t/h燃油燃氣中壓鍋爐在18t/h低負荷運行。鍋爐是按額定負荷進行設(shè)計的,長期低負荷運行對鍋爐會產(chǎn)生一些不利影響。只有理論聯(lián)系實際,全面分析鍋爐低負荷運行帶來的技術(shù)問題,并制定出有針對性的技術(shù)措施,才能確保運行工況平穩(wěn)和設(shè)備安全。1低負荷鍋爐技術(shù)問題燃油燃氣鍋爐低負荷運行帶來的技術(shù)問題主要在以下方面。1.1爐身安全工作原理××65/3.82—8型燃油燃氣中壓鍋爐水循環(huán)采用自然循環(huán)方式,即依靠工質(zhì)的重度差而產(chǎn)生水在爐內(nèi)的循環(huán)流動。鍋爐的水冷壁在爐膛的高溫火焰強烈輻射作用下,能夠長期安全可靠地工作,主要決定于水冷壁管能被管中的水很好地冷卻到20號碳鋼的極限允許溫度480℃以下。為此,必須維持汽水混合物在向上的流動過程中具有足夠的循環(huán)流速,使水冷壁內(nèi)壁始終有一層連續(xù)沖刷的水膜。鍋爐低負荷運行時,因為鍋爐投入燃料量少,整個爐膛溫度下降,水冷壁受熱減弱,對鍋爐水循環(huán)產(chǎn)生一些不利影響,甚至?xí)斐晒鼙诔瑴乇堋?.2燃燒與爐稈運動情況的確定鍋爐燃燒工況的好壞對鍋爐運行的安全性、經(jīng)濟性影響很大。保證鍋爐穩(wěn)定燃燒是鍋爐安全可靠、經(jīng)濟運行的必要條件。鍋爐爐膛燃燒的穩(wěn)定性取決于燃燒器和爐膛的空氣動力工況,即燃料、空氣的混合和燃燒產(chǎn)物的運動情況。鍋爐低負荷運行時,因為燃燒器投用數(shù)量少,布局方式發(fā)生變化,爐內(nèi)空氣動力工況變化很大,燃燒穩(wěn)定性下降。爐膛溫度大幅度降低,火焰充滿度差,影響燃料的著火和正常燃燒,造成燃燒不完全。1.3鍋爐過熱器受體面固定鍋爐的過熱器具有對流式汽溫特性,當(dāng)鍋爐負荷降低時,出口汽溫也隨著下降,由于鍋爐的過熱器受熱面固定不變,就難以維持額定的汽溫。因此隨著鍋爐負荷的降低,過熱蒸汽溫度逐步下降,當(dāng)過熱蒸汽溫度下降到低于額定值時,汽水系統(tǒng)受熱面工況將進入危險區(qū),這時的負荷被稱為技術(shù)上的最低允許負荷。1.4自動調(diào)節(jié)水位給水自動調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水量適應(yīng)蒸發(fā)量,使汽包水位保持在規(guī)定范圍內(nèi)。給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)器接受汽包水位、蒸汽流量和給水流量3個信號控制。其中汽包水位是主信號,它的任何擾動都引起水位變化,使調(diào)節(jié)器動作,從而通過執(zhí)行器改變給水調(diào)節(jié)閥的開度,使水位恢復(fù)至規(guī)定值。蒸汽流量作為前饋信號,防止虛假水位引起誤動作。給水流量作為介質(zhì)反饋信號,提前感知給水壓力變化,在汽包水位波動之前就進行調(diào)節(jié)。因為給水調(diào)節(jié)閥受以上3種信號的作用,所以才保證了水位的自動調(diào)節(jié)質(zhì)量。鍋爐低負荷運行時,給水調(diào)節(jié)閥只接受水位信號進行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)質(zhì)量下降,汽包水位波動劇烈,使汽包水位的自動調(diào)節(jié)困難。1.5不穩(wěn)定區(qū)域工作風(fēng)機的Q-p特性曲線不是一條隨流量增加而下降的曲線,呈駝峰狀。它在下降區(qū)段工作是穩(wěn)定的,而在上升區(qū)段工作是不穩(wěn)定的。當(dāng)在不穩(wěn)定區(qū)段工作時,壓力和流量會產(chǎn)生脈動現(xiàn)象,造成風(fēng)機喘震。鍋爐低負荷運行時,無論是送風(fēng)機供風(fēng)量,還是引風(fēng)機排煙量,都遠遠低于其額定負荷。當(dāng)風(fēng)機負荷降低到Q-p特性曲線上最大風(fēng)壓點所對應(yīng)的負荷以下時,管路壓力大于風(fēng)機壓力,形成風(fēng)機喘震。風(fēng)機喘震狀態(tài)下,流量正負劇烈波動,氣流發(fā)生猛烈撞擊,風(fēng)機本身產(chǎn)生強烈振動,直接影響鍋爐安全運行。1.6煙氣中硫酸蒸汽的氧化低負荷運行時,爐內(nèi)各部溫度均不同程度下降,最終排煙溫度降低。因為所用煉油廠煉廠氣中含有硫,硫燃燒后生成二氧化硫,少量的二氧化硫在過量氧氣的條件下繼續(xù)氧化成三氧化硫,煙氣中的三氧化硫與煙氣中的水蒸氣結(jié)合為硫酸蒸汽。煙氣中的硫酸蒸汽即使含量很少,煙氣酸露點也會提高很多。如果低溫受熱面的金屬壁溫低于硫酸汽的露點,硫酸蒸汽便會在低溫受熱面上結(jié)露,從而造成低溫受熱面的腐蝕。如果煙氣中的飛灰因結(jié)露而粘結(jié)在受熱面上結(jié)成硬塊,就會造成空氣預(yù)熱器內(nèi)部堵灰,影響煙氣流通。2路橋低負荷運行技術(shù)的響應(yīng)措施燃油燃氣鍋爐低負荷運行時,為最大限度地減少給設(shè)備帶來的損害和保證鍋爐的安全運行,我們采取了以下運行技術(shù)措施來克服存在的技術(shù)問題。2.1煤系系統(tǒng)蒸汽壓力的計算為增加低負荷時自然水循環(huán)的動力,防止水循環(huán)的惡化,最大程度地保護水冷壁安全運行,作為上升管的水冷壁中必須保持相應(yīng)的含汽率。以該鍋爐額定壓力下30t/h負荷為標準,依據(jù)不同蒸汽壓力下蒸汽的飽和溫度、飽和蒸汽的比容不同,計算編制出不同鍋爐負荷時蒸汽占有同樣體積時的飽和蒸汽壓力,這里稱為“當(dāng)量飽和蒸汽壓力”。當(dāng)外網(wǎng)蒸汽需求量逐步萎縮到30t/h以下時,根據(jù)鍋爐需要運行的負荷,在“當(dāng)量飽和蒸汽壓力表”(如表1)找到相應(yīng)的當(dāng)量飽和蒸汽壓力,再計算出需要控制的過熱蒸汽壓力,操作人員按照計算出的過熱蒸汽壓力對鍋爐進行降壓運行操作。續(xù)表1當(dāng)量飽和蒸汽壓力表2.2調(diào)整燃燒，提高鍋爐燃燒的穩(wěn)定性2.2.1控制調(diào)風(fēng)器邊界開度鍋爐低負荷運行時要合理配風(fēng),及時根據(jù)油氣、噴嘴噴入爐膛燃料量調(diào)整單個燃燒器調(diào)風(fēng)器擋板開度,使火焰呈桔黃色,避免造成不完全燃燒、灰渣在還原性氣氛中熔點降低、在水冷壁處結(jié)焦。不投用的噴嘴,要確保調(diào)風(fēng)器擋板處于關(guān)閉狀態(tài),防止造成爐膛溫度降低,著火推遲,火焰拉長,爐膛出口煙溫升高。2.2.2降低油槍出力鍋爐使用的是出力800kg/h的蒸汽霧化油槍,噴嘴上有12個?3.5的開孔。當(dāng)鍋爐低負荷運行時,為了減少給油量,保證油槍霧化效果,對鍋爐用油槍進行了技術(shù)改造,將噴嘴上?3.5的開孔縮小為?2.4,將油槍出力由800kg/h降低到300kg/h。在燒油量最小的條件下起到油長明火的穩(wěn)燃作用。2.2.3低負荷運行狀態(tài)為了應(yīng)對國際金融危機,提高企業(yè)效益,即使鍋爐在低負荷運行狀態(tài),有時為了節(jié)約渣油,需要全燒煉廠氣。在這種狀態(tài)時,必須投入煉廠氣長明火嘴以保證鍋爐穩(wěn)燃,其它煉廠氣噴嘴通過調(diào)節(jié)閥自動控制。2.2.4輸入爐的均勻配置為了減少爐內(nèi)各部熱偏差,保證燃燒穩(wěn)定,燃燒器應(yīng)盡量對稱投入運行。2.3輻射受體面與對流受體面吸熱量分配比例對過熱蒸汽溫度,有兩類調(diào)節(jié)方法:一是通過增減面式減溫器減溫水量調(diào)節(jié)汽溫;二是通過改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面與對流受熱面吸熱量分配比例來調(diào)節(jié)汽溫。鍋爐低負荷運行時,流經(jīng)過熱器的煙氣溫度從900℃下降到600℃,為保證蒸汽溫度,面式減溫器減溫水全部停用。如果仍然達不到額定溫度,則停用下排燃燒器,投用上排燃燒器,抬高火焰中心,進而提高流經(jīng)過熱器的煙氣溫度。2.4自動平穩(wěn)控制設(shè)計為了保證鍋爐低負荷運行時汽包水位的調(diào)節(jié)質(zhì)量,在原給水調(diào)節(jié)閥旁路安裝小口徑、低流量的給水調(diào)節(jié)閥,仍然采用三沖量的控制方式,實現(xiàn)了對汽包水位的自動平穩(wěn)調(diào)節(jié)。2.5利用機工作點,減少送、引風(fēng)機送、引風(fēng)機安裝變頻器,改變風(fēng)機葉輪的工作轉(zhuǎn)速,從而改變風(fēng)機的Q-p特性曲線,由此改變風(fēng)機的工況,避免風(fēng)機工作點落入喘振區(qū)。當(dāng)鍋爐在低負荷運行,需要降低送、引風(fēng)機流量時,只需手動操作變頻器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕,降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速,就可以迅速實現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)。送、引風(fēng)機除按時進行巡檢外,還應(yīng)組織設(shè)備管理人員、維護人員每周對送、引風(fēng)機進行檢測與維護(測震動、軸承加潤滑油、電機軸承測溫),發(fā)現(xiàn)問題及時解決,消除風(fēng)機故障造成停爐的隱患。2.6通過運行時的調(diào)整，停止后的襯底應(yīng)采用耐腐蝕材料，避免空氣預(yù)熱器腐蝕和泄漏2.6.1調(diào)整爐未來調(diào)風(fēng)機煙氣中過剩氧會增大SO3的生成量。運行中,要嚴格控制送、引風(fēng)機變頻轉(zhuǎn)速和風(fēng)道、煙道、單個噴嘴調(diào)風(fēng)門開度,使爐膛負壓保持在規(guī)定范圍,合理控制過量空氣系數(shù)和減少漏風(fēng),維持燃燒器低氧燃燒。2.6.2煙氣硫酸露點溫度根據(jù)燃料含硫組分質(zhì)量百分比0.35%,計算出煙氣硫酸露點溫度為147℃。運行中控制熱風(fēng)再循環(huán)量,確保排煙溫度在煙氣硫酸露點溫度之上。2.6.3空氣預(yù)熱器局部傳熱由于渣油和煉廠氣中含硫并具有一定灰分,在空氣預(yù)熱器處易產(chǎn)生積灰,影響煙氣的流通和鍋爐傳熱。特別在空氣預(yù)熱器低溫端,由于煙氣溫度低于煙氣露點而局部結(jié)露,易形成焦狀硬塊。如果不及時清除,不僅堵塞空氣預(yù)熱器,而且焦塊中的硫酸還會對空氣預(yù)熱器管壁再次產(chǎn)生腐蝕,造成漏風(fēng)。所以,每次停爐后都要堅持清焦,避免空氣預(yù)熱器腐蝕泄漏。2.6.4采用耐腐蝕材料為了抵御鍋爐高含硫煙氣的露點腐蝕,鍋爐采用了由ND(09CrCuSb)鋼管制作的管式空氣預(yù)熱器,運行時間可達3.5萬小時。3路橋運營的低負荷結(jié)論3.1負荷組合下運行情況根據(jù)生產(chǎn)需要,1#鍋爐在2008年5月22日～10月22日低負荷運行。期間分別在27t/h負荷下運行57天,25t/h負荷下運行20天,22t/h負荷下運行17天,18t/h負荷下運行59天,共運行153天。為企業(yè)減少蒸汽放空1.5萬t,節(jié)約資