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 不到設計值，進行原因分析提出解決措施。 關鍵詞：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。其主要技術參數(shù)：蒸發(fā)量75t/h、過熱蒸汽壓力5.3MPa、過熱蒸汽溫度485C，給水溫度150C、一、二次熱風溫度150C、排煙溫度140C、爐膛出口溫度 930C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特

2、性分析，如下表：項目單位多倫煤蒙煤設計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)份都比設計煤種要局的多，發(fā)熱量都特別低。其中蒙煤的灰份較設計煤種相當，另外蒙煤的灰份相對比較低。一般來說，入爐煤量與鍋爐容量成正比。而對于

3、同容量的鍋爐，入爐煤量與其灰份含量有很大關系，灰份越大，需要的入爐煤量越大。因此，對于同容量鍋爐相同負荷下，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)倍率仍然是一個變化值。（循環(huán)倍率為單位時間內(nèi)由返料器送回爐膛的循環(huán)物料與入爐煤之比）。對于已經(jīng)投入運行 CFB鍋爐的循環(huán)倍率，是設計值已定性。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鍋爐旋風分離器分離效率密切相關，實踐證明，高灰份的煤種（Aar=45%分離效率只需要90%就能夠保持一個爐內(nèi)相對物料循環(huán)和物料濃 度，但是對于灰份（Aar=15%，就需要分離效

4、率達到 99%才能夠保持爐內(nèi)物料循環(huán)和物料 濃度。因此，如果CFB鍋爐旋風分離器效率過低，尤其燃燒低灰份的煤種，會導致鍋爐物料 循環(huán)和物料濃度不足，就會影響鍋爐帶負荷。因此，對于燃用低灰份的煤種必須采取措施是 一方面設法提高分離效率，另一方面合理配煤灰份達到設計值和向爐內(nèi)添加床料。在燃用低灰份煤種， 旋風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，導致床溫偏高，為了防止床溫高導致爐膛結焦，不得不減少入爐煤量，導致鍋爐帶不上負荷。燃料中的水分、氫含量對鍋爐負荷影響。 從煤的燃燒反應可知， 每千克碳燃燒需8.89m3理論空氣量，生成 8.

5、89m3的理論煙氣量；煤千克氫燃燒需要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，進入尾部對流煙道的熱量相對較高，對流過熱器吸收熱量越多， 導致主蒸汽溫度偏高， 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，會改變爐膛內(nèi)的氣動力特性。2、分離器達不到設計效率原因分析鍋爐達不到額定出力的一個重要的原因是分離器運行效率低于設計要求值。在實際運行中分離器效率受多方面因數(shù)的影響， 例如氣

6、體速度、溫度、顆粒濃度與大小， 二次夾帶以及 負荷變化等，一旦某個因素發(fā)生變化，就可能影響到分離器的運行效率。 若分離器運行效率 低于設計值，將導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（細灰量）及傳熱量不足，爐膛上、下部溫差過大，使鍋爐出力達不到額定值，另外分離器 運行效率下降還可能造成飛灰含碳量增大，鍋爐效率下降。分離器結構參數(shù)對分離效率影響， 通常，分離器進口寬度和進口形式、 中心筒插入長度 和直徑、筒體直徑等對分離器性能影響很大；對于已經(jīng)設計成型投入運行CFB鍋爐，運行中最容易導致結構參數(shù)的改變就是分離器進口寬度（俗稱老鷹嘴）和中心筒燒壞變形、穿孔、甚至脫落等；

7、分離器進口寬度對分離效率影響：在入口風速一定時，隨著分離器進口高寬比的增加， 分離器效率會略有增加， 而壓力損失也會增加。 通常取分離器進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。由于分離器進口結構由剛玉可塑料制作成型，且在運行中此處運行環(huán)境最為惡劣，磨損最大導致可塑料磨損變形、脫落是的結構參數(shù)偏離設計參素，導致分離器效率下降，如下圖：中心筒長度和筒體直徑對分離效率的影響：由于旋轉氣流和顆粒在中心筒與壁面之間運動，因此中心筒插入深度直接影響旋風分離器性能。隨著中心筒長度的增加， 分離效率提高，當中心筒長度是入口高度的 0.40.5倍時，分離效率最高，隨

8、后分離器效率隨著中心筒長度 的增加而降低。中心筒插入過深會縮短出口管與錐體底部的距離，增加二次夾帶機會；而插入過淺，會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)，同時也容易造成氣體短路而降低分離效率。中心筒長度對壓力損失也有影響。中心筒過長、過短，壓力損失都增加，而當中心筒長 度為入口管高度的 0.40.5倍時，壓力損失最小，此時分離效率也最高。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。6循環(huán)流化床鍋爐示意圖1一風室2一燃燒室3高溫旋風分離器4一立管 5 U型閥料器6一中心筒如下圖：湖州協(xié)鑫分離器進口寬度，903mm，進口高度 225

9、0mm,中心筒插 入筒體深度 1440mm ,直徑1280mm ,出 口管高度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 ,均達到設 計要求。在運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)壁澆注料嚴重磨損、塌落從而改變了其基本形狀；特別分離器進口、兩側 墻、老鷹嘴等處；如圖(3) 分離器有密封不嚴之處導致空氣漏入，產(chǎn)生二次攜帶；分離器進口寬度 903mm器入口 |分離器入口D3000mD3000m(4

10、) 床層流化速度低，循環(huán)灰量少細 分離效率下降。3、返料器煙氣反串CFB鍋爐在運行當中往往出現(xiàn)爐膛煙氣反竄進入分離器。而一旦出現(xiàn)煙氣從燃燒室經(jīng) 返料器短路進入旋風分離器的現(xiàn)象，則說明回料系統(tǒng)的正常循環(huán)被破壞。運行中往往不注意返料風的調(diào)節(jié)，料位降低時易被返料風吹透，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，被返料風吹透； 返料風調(diào)節(jié)不當，使立管料柱流化； 返料器流通截面較大，循環(huán)灰量過少，爐膛煙氣會吹進返料器。二、運行調(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，在運行調(diào)

11、節(jié)上區(qū)別很大， 尤其是循環(huán)流化床鍋爐的運行監(jiān)視和調(diào)節(jié)方法更是因爐而異。因此對循環(huán)流化床鍋爐不可按煤粉爐的調(diào)節(jié)方法來進行，也不能盲目照搬別人的經(jīng)驗。要認真掌握鍋爐的流體動力、燃燒、傳熱、燃煤 特性及返料系統(tǒng)的特點， 不斷總結經(jīng)驗，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 常運行。1、總風量和過量空氣系數(shù)的控制一般來說，在一定范圍內(nèi)提高過量空氣系數(shù)(即增加入爐總風量)可以改善燃燒效率， 因為燃燒區(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)增加時燃燒效率幾乎不變；過量空氣系數(shù)過高時，鍋爐排煙熱損失相應增大，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

12、過量空氣系數(shù)在1.2左右。對于蒙煤和多倫煤煤種宜采用低氧運行，避免煙氣量過大，主汽溫度偏高帶不上負荷，煙氣含氧量一般控制為 35%2、一、二次風及配比一次風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。 二次風的主要作用是增大煙氣的攏動，減少爐膛內(nèi)的熱偏差，從而降低床溫，提高爐膛出口煙溫，同時也能提供燃燒所需的氧氣。風對鍋爐的影響主要表現(xiàn)在風溫、風量及配比。配比：二次風對鍋爐負荷的調(diào)節(jié)有較大的影響。一般二次風量為一次風量的4050%左右。但這不是固定不變的。一般來講風溫由鍋爐設計確定，運行中風溫變化不太大。但是風量及配比由于煤的種類不同而需適當增減，因而不是一層不變的。

13、在運行中要根據(jù)煤的不同物理特性及化學特性對爐進行調(diào)節(jié)。使爐在安全、高效狀態(tài)下運行。運行中煤往往達不到設計值。對于蒙煤煤粉相對較多，運行中可使二次風相應的小些， 以免爐膛出口煙溫過高，造成主蒸汽超溫。反之對于顆粒較多的多倫煤，運行中相應增加一 次風量，以保證良好的流花工況，并增加二次風量，以降低床溫，避免高溫結焦，提高爐膛 出口煙溫，增加鍋爐出力。煤的化學特性是影響鍋爐負荷的主要因素。煤質好鍋爐出力就大。對于發(fā)熱量低的煤， 可以通過調(diào)節(jié)一、二次風量及配比，使煤在爐膛內(nèi)充分燃燒。 如貧煤其揮發(fā)份含量 Vr在2040的點燃，燃燒火焰長。運行中可使二次風量小些，避免主蒸汽超 溫。因其焦碳有焦結性，因此

14、一次風可適當大些。3、床溫調(diào)整床溫指燃燒密相區(qū)內(nèi)流化物料是一個關系到鍋爐安全穩(wěn)定運行的關鍵參數(shù)。影響床溫的因素主要是燃料發(fā)熱量、返料量和一次風量。 燃用蒙煤時，運行時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致結焦事故發(fā)生。因此需要摻配高灰份的煤和爐渣。一般不超過1015C以下，維持正常運行。4、料層差壓的調(diào)整料層差壓是一個反映燃燒室料層厚度的參數(shù)。在運行中都是通過監(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。排渣盡量采取半連續(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

15、穩(wěn)定運行。我們一般控制在 9.5KPa左右，維持正常運行。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，爐膛上部空間一定的物料濃度，對應一 定的爐膛差壓，對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)鳠釓姸鹊闹饕蛩刂?一，試驗表明，床、管之間放熱系數(shù)隨粒子濃度成直線關變化。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。對于同一煤種，物料濃度增加，爐膛差壓值增大，對爐膛上部蒸發(fā)受熱傳熱強度越大， 鍋爐出力越強，反之鍋爐出力越弱?？刂茽t膛

16、差壓主要靠調(diào)整循環(huán)灰量來實現(xiàn)，當循環(huán)灰量少，爐膛差壓小，床溫偏高，不 能滿足負荷的需要時應適當增加二次風量及給煤量，這樣爐膛上部顆粒濃度增加，燃燒份額也得到增加，水冷壁的吸熱量增加，旋風分離器入口物料濃度增加，物料循環(huán)量增加，負荷增加。有時因燃料含灰量高，循環(huán)量逐漸增大，床溫過低燃燒無法維持，這時應放掉一部分 循環(huán)灰，來降低爐膛差壓。一般情況下，爐膛壓差應控制在0.36KPa 。三、分離器效率下降處理措施存在的漏風及時消除，漏風問題對分離效率的影響遠大于一般人的想象。正常狀態(tài)下， 分離器旋風筒內(nèi)靜壓分布特點為外周高中心低，錐體下端和灰出口處甚至可能為負壓。分離器筒體尤其是排灰口處若密封不佳，有

17、空氣漏入，就會增大向上流動的氣速，并把筒壁上已分離下來的灰夾帶走直接由排氣管排出，嚴重影響分離效率。且漏風可引起結焦， 故漏風問題不可小覷。處理措施：發(fā)現(xiàn)分離器效率明顯降低先檢查是否漏風、竄氣，如有則解決漏風和竄氣問題；檢查分離器內(nèi)壁磨損情況，若磨損嚴重則需進行修補； 檢查燃煤粒度和流化風量，應使流化風量與燃煤粒度相適應，以保證一定的循環(huán)物 料量。中心筒故障及時修復。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，物料輸送量自動增加，最后達到平衡；反之，循環(huán)灰量少則立管料柱高度隨之減小，物料輸送量自動減少，飛灰循環(huán)達到新的平衡。如此看來， 似乎循環(huán)灰量大小料封都能維

18、持，而不會被破壞。而實際運行中往往不注意返料風的調(diào)節(jié)，料柱降低時易被返料風吹透，從而引起回料閥煙氣反竄，飛灰循環(huán)被破壞。結構尺寸不合理如回料腿截面較大也是促成煙氣反竄的重要原因。防止措施：對返料器的操作：鍋爐點火前，返料風關閉，回料閥及立管內(nèi)要充填細循環(huán)灰，形成料封；點火投煤穩(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，注意立管內(nèi)料柱不能流化；正常循環(huán)后，返料風一般不須調(diào)整；壓火后熱啟動時，應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?？傊盗掀鞑僮鞯年P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)。注意返料風量的調(diào)節(jié)。發(fā)現(xiàn)煙氣反竄可關閉返料風， 待返料器內(nèi)積存一定循環(huán)灰后再小 心開啟返料風，并調(diào)整到適當大小。五、結束語為了保證鍋爐能夠滿負荷運行，適應摻燒蒙煤和多倫煤除了和其它煤種進行合理摻配盡可能達到設計要求是保證出力的關鍵，另外在運行中通過以上介紹方法進行參數(shù)調(diào)整，不斷探索新的運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。對存在影響鍋爐出力缺陷及時停運消除。對循環(huán)流化床鍋爐的工藝技術過程和運行