目前大部分流化床锅炉存在实际运行煤质和初始设计煤质偏差较大、实际运行煤质灰分达不到设计煤质的灰分要求,造成锅炉内循环灰量不足,灰的循环倍率达不到设计值。循环流化床锅炉的运行本质是传质和传热,循环灰量不足就没法实现传质和传热,锅炉运行时料层的热量传递不上去,会对锅炉运行造成以下危害:①炉膛下部床温过高而炉膛出口温度偏低,炉膛上下温差大,床温超温,锅炉带负荷能力差;②飞灰含碳量居高不下,飞灰含碳量的高低决定了锅炉的机械未完全燃烧热损失,也是锅炉燃烧效率的重要部分,循环流化床锅炉的飞灰含碳量依煤质不同一般在5%-20%之间,,整体运行经济性较差;③SNCR因锅炉出口温度偏低,低负荷时达不到SNCR反应窗口温度(SNCR合理反应温度850℃-950℃),造成脱硝效率低下,系统无法正常运行。
另外,旋风分离器分离效率低,循环灰量达不到要求,高负荷时床温高、氮氧化物波动大,锅炉汽温、汽压不稳定。低负荷时床温与炉膛出口温差增大,SNCR因炉膛出口温度偏低,不能正常投运。在锅炉启动阶段或者燃用低灰分煤种时,炉内燃烧产生灰量小,且一部分灰以飞灰的形式被除尘器收集,此部分无法参与灰循环,此时锅炉的循环灰量达不到循环倍率,热量集中在密相区,床温高而稀相区、炉膛出口及烟道温度低,相当于减少了传热介质与炉内受热面的换热量,炉膛顶部及烟道烟气温升缓慢,影响锅炉带负荷。
增设飞灰再循环系统,将电除尘的灰重新送回炉内,增加炉内的循环灰浓度,循环灰量变频可调,成为分离器效率不足时的重要补灰手段。飞灰再循环系统提高炉内循环灰浓度,高负荷时能够降低床温,低负荷时能够提高炉膛出口温度,满足SNCR投运要求,确保高、低负荷时NOx均排放达标,同时将飞灰送入炉内进行再燃烧,又能够降低煤耗。锅炉启动时,弥补灰量缺失问题,加快点炉速度,保证锅炉快速升负荷和锅炉带高负荷能力。通过飞灰再循环系统改造后,能够大幅度降低飞灰含碳量,同时炉内NOx原始排放浓度能够降低30mg/Nm3左右。
飞灰再循环系统的取灰点从电除尘灰斗仓泵出口母管取灰,设电磁开关阀,实现飞灰再循环系统与灰库之间的自由切换,利用仓泵压力气力输送至炉前中间灰仓,中间灰仓顶部设有料位计、脉冲除尘器,中间灰仓底部设手动插板阀、变频给料机,由罗茨风机的高压输送风将中间灰仓下部变频给料机出口的飞灰输送至炉内。
图2-1 飞灰再循环系统图
图2-2 飞灰再循环系统设备图
飞灰再循环系统包括中间灰仓、给料机和气力输送等装置。中间灰仓用于容纳待循环的飞灰,中间灰仓的入口与仓泵出口相连,中间灰仓的出口与炉膛的接口通过飞灰循环管道相连,变频给料机设置在中间灰仓下部,用于调节向炉膛输送的飞灰量,罗茨风机设置在飞灰再循环管道上,将给料机提供的飞灰输送至炉膛内。
为保证飞灰再循环系统连续稳定安全运行,在DCS中增设联锁保护逻辑。
表2-1 自动输灰联锁保护表
电除尘给料机联锁开启条件 (联锁保护开关投入,且满足以下全部条件) | |
1 | 仓顶布袋除尘器运行状态 |
2 | 飞灰再循环风机出口压力<7KPa |
3 | 灰仓料位<1m |
4 | 螺旋输送机运行状态 |
电除尘给料机联锁关闭条件 (联锁保护开关投入,且满足以下任一条件) | |
1 | 螺旋给料机启动后,计时器达到1800S(可手动设定时间) |
2 | 灰仓料位>2m |
3 | 仓顶布袋除尘器非运行状态 |
4 | 螺旋输送机非运行状态 |
表2-2 飞灰再循环系统启、停步骤
启动步骤 | |
1 | 开启炉前飞灰手动插板门 |
2 | 启动仓顶部布袋除尘器 |
3 | 启动飞灰再循环风机 |
4 | 启动变频给料机,调整给料机频率30~50Hz |
5 | 开启灰仓下灰插板门 |
6 | 开启螺旋输送机 |
7 | 投入自动输灰联锁保护 |
停止步骤 | |
1 | 退出自动输灰联锁保护 |
2 | 停止螺旋给料机运行 |
3 | 灰仓料位低于1m,且飞灰复燃风机出口压力<7KPa时, 关闭灰仓下灰插板门 |
4 | 停止变频给料机 |
5 | 停止飞灰再循环风机 |
6 | 停止仓顶布袋除尘器 |
7 | 关闭炉前飞灰手动插板门 |
改造后的调试工作是一项全新的燃烧调整理念。煤种是流化床锅炉调试的关键前提,我们必须控制入炉煤的颗粒度、挥发分、灰分、热值、含氮量、含硫量各项参数。流化床锅炉燃烧循环倍率是流化床锅炉确保热效率的重点,分离器、返料器是关键设备,要确保设备正常。根据煤质、床温、负荷变化适当调整返料器的风量、风压。如煤灰份低,循环倍率达不到设计要求,应投入飞灰再循环系统,能够提高物料循环倍率及锅炉热效率。
实施高效低氮技改后调试时,务必要求氧量表O2、床温、炉内各段烟温、给煤量、排烟温度、各处风压和烟气压力、汽水流量、汽温气压、风量等主要参数准确可靠,以便对锅炉技改前后性能进行合理诊断和对比。
飞灰再循环系统的作用是提高锅炉循环倍率,从而保证床温、分离器出入口烟温、返料器温度在正常范围内,找到低氮燃烧与灰循环之间平衡点,为运行调整提供精确的参考依据。
试验时保证锅炉负荷稳定运行,调整前记录好DCS中锅炉各主要参数,然后逐步投入飞灰再循环系统,观察锅炉参数稳定,锅炉床温、分离器出入口烟温、返料器温度偏差在50℃以内,可确定为该负荷下的合适飞灰再循环量。然后记录下DCS中锅炉各主要参数,测量O2、NOx、CO等烟气成份。
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