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75t/h循環流化床鍋爐運行分析 木屑顆(ke)粒(li)機(ji)(ji)(ji)|秸(jie)稈(gan)(gan)顆(ke)粒(li)機(ji)(ji)(ji)|秸(jie)稈(gan)(gan)壓塊機(ji)(ji)(ji)|木屑制(zhi)粒(li)機(ji)(ji)(ji)|生物質(zhi)顆(ke)粒(li)機(ji)(ji)(ji)|富(fu)通新能源 / 13-08-25

    自1999年10月第一臺35 t/h循環流化床鍋爐運行以來,為綜合利用氣化灰(德士古氣化爐產的廢渣)、造氣渣(固定層煤氣發生爐產的廢渣),于2001年又增設了2臺75 t/h循環流化床鍋爐。該鍋爐運行2年來,在抗磨損、保證連續運行方面令人滿意,但由于設計煤種與使用煤種(煙煤摻燒造氣渣或氣化爐渣)之間的差異,在實際運行中出現了不同程度的問題。對此,我廠采取了相應的措施,取得了較好的效果,富通新能源銷售生物質鍋爐,生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑顆粒燃料。
1  床體溫度高、返料溫度高的問題
    設計要求床溫在850~950℃,但自開車運行以來床溫一直在1 000℃左右。這不僅增大了氮氧化物的排放量,而且易使鍋爐結焦,造成停爐事故。返料溫度要求≤970℃,因返料風的供給來自一次風,返料風小,返料灰返回爐膛少,造成返料器超溫至1030℃。
1.1  原因
    (1)料層薄,大顆粒所占比例大。根據冷、熱態試驗風量測試的結論,熱態比冷態運行時的一次風電流小5—10A。經測試,實際運行中料層厚度在(850±50)mm、爐渣含碳量低于5%時,床體溫度、返料溫度等參數才符合設計要求。
    (2)煤的顆粒大小不均勻(表1),且顆粒大的集中在床面上,使一次風吹不起來,難以形成全爐膛燃燒。
    由表1可知,粒徑大于5mm和小于0.28 mm的煤占37.4%,顆粒大小差別很大,易造成燃燒空間上移,致使灰未及時燃燼就被帶入旋風分離器,造成返料超溫。
    (3)飛灰循環較差,灰量少,沒有足夠的灰返回爐膛以冷卻床面。該鍋爐采用2個旋風分離器作為一次返料,省煤器后空預器前設有百葉窗分離器作為二次返料。但由于返料風閥安裝位置不當,二次返料一直未投用。在檢修時,發現二次返料集灰器中灰較多,未得到利用而直接被煙氣帶入電除塵器,這也會造成返料回爐膛少、床溫高。
1.2措施
    首先清理二次返料器,將1年多未投運的二次返料器投入使用;改造返料風閥的位置(因原先沖刷返料口的水冷壁造成泄漏);加強上煤系統的管理,嚴禁顆粒大于10 mm及含水量大于10%的煤進入煤倉;對配風系統進行疏通和改造,加強風量的配比。
2  給煤系統問題
2.1  給煤系統易堵原因
    我廠建于1967年,在逐步擴產的同時,煤場不但沒有增加還相應減少,陰雨天煤的濕度很難保證,給鍋爐運行帶來了很大的困難,2臺75 t/h循環流化床鍋爐多次因蓬煤而熄火。此外,設計的鍋爐給煤系統有很多缺陷:中間環節太多;連接棱角太多;摻燒的氣化灰較多,粘度較大,使原設計的螺旋給煤機不適宜我廠的煤種。
2.2給煤系統的改造
    (1)給煤機移至操作層,稱重給煤機不作改動,但加大它與螺旋給煤機之間的輸煤管管徑,螺旋給煤機上的小煤倉底部由錐形改成橢圓形,減少輸煤阻力。由于給煤機移至操作層,方便了操作工觀察判斷蓬煤情況,且給煤機到爐膛的距離僅1.5 m,又減少2個轉折點,有效避免了蓬煤。
    (2)因摻燒的氣化灰較多、粘度較大,原設計的螺旋給煤機螺旋槳葉被粘成一個圓棍,把螺旋給煤機改成刮板式給煤機,解決丁粘煤問題。給煤管上增加了播煤風噴嘴,容易積煤、粘煤的地方增設噴嘴,避免了煤粘在給煤管的現象。
    (3)把負壓給煤改成微正壓給煤。
    通過改造,給煤系統運行穩定,很少出現蓬煤現象,床溫、返料溫度也達到了設計要求。
3  一次風不足問題
3.1  原因
    75t/h循環流化床鍋爐運行之初,送風機選型較小,一次風風道阻力大、風量不足,起不到較好的擾流作用,物料得不到充分的混合。由于風量不足,在燃燒室密相區缺乏足夠的氧量,鍋爐的溫度場分布不均勻,使鍋爐帶不上負荷。同時因爐內底料沸騰不好,爐膛內出現了“死料”從而產生低溫結焦。由于流化風量明顯不足(僅夠初始流化)、煙速減小、尾部受熱面積灰,使燃料在爐內不能很好燃燒,最高負荷只有45 t/h。
3.2措施
    經分析計算,在一次風機兩側主風門處加裝2個小旁路,可使進風總量由43 355. 34m3/h提高至48 481. 69m3/h。根據布風板特性試驗,最低流化運行時的總風量為36 555m3/h,已能滿足正常運行熱態流化的要求。由于風道設計的原因,鼓風機擋板全開,比鼓風機電機額定轉速的總設計風量63 480 m3/h少了14 998.3m3/h。現通過增加旁風道,風壓不足的情況己徹底解決,比購買增壓風機節省費用約15萬元。
4  負荷達不到設計能力的問題
4.1  影響負荷的因素及調整
    燃燒份額的合理分配是解決鍋爐出力不足、熱效率偏低和結焦的關鍵問題之一。燃燒份額與煤種、燃燒顆粒特性、鍋爐循環系統、一次風量及一、二次風量比等因素有關。
4.1.1  煤質
    煤的熱值與燃燒室運行工況(床溫、爐膛出口溫度、過量空氣系數)相結合,決定了循環燃燒系統和后部對流受熱面之間的熱負荷分配。對于不同煤質,發現發熱量( Q)在10 450~14 630kj/kg(2 500~3 500 kcal/kg)的燃料低于900℃時運行就不穩定,而燃用16 720 kj/kg(4 000kcal/kg)以上的燃料時,850~900℃就能穩定運行,其中摻燒的氣化灰的為8 778 kj/kg(2 100kcal/kg)。造氣爐渣燃點高(680℃以上)、燃燒時間長(20 min)、燃燼難度大,燃燼時間長達38mm,主要原因是粒子核的燃燒溫度靠熱傳導供給,并且絕大部分粒子在整個燃燒過程中形狀變化不大,造成流化速比及阻力大,流速調節范圍也很窄,不易取得很穩定的流化工況,極易產生流化死區。因此在煙煤摻燒氣化爐渣后,合理配風和分段分級向爐膛送風是保證燃燒份額、燃燒室燃燒工況良好的先決條件。煤況分析見表2。
    由表2可見,燃燒煤的揮發份高,運行中往往達不到設計值,因此采取了相應的調整:對于煤粉相對較多的煤,二次風量相應減小,以免爐膛出口煙溫過高而造成主蒸汽超溫;對于顆粒較多的煤,相應增加一次風量以保證良好的流化狀態,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。
    煤的化學特性也是影響鍋爐負荷的主要因素。對于熱值小的煤,可以通過調節一、二次風量及配比,使煤在爐膛內充分燃燒。如貧煤其揮發份含量在10%~20%,不易點燃,燃燒時火焰短,運行時可使床料厚度比正常時高一些,并增加一次風量,使煤能盡快著火燃燒,同時增加二次風量降低床溫,提高爐膛出口煙溫,從而增加負荷。煙煤的揮發份在20%~40%,易點燃,燃燒火焰長,運行時可減小二次風量,避免主蒸汽超溫,因其焦炭有結焦性,因此一次風可大些。
4.1.2  風量的配比
    在配風上,75 t/h循環流化床鍋爐采用爐膛前墻面(給煤側)前上二次風管6個,前下二次風管3個;爐膛后墻面上后上二次風5個風管,后中二次風4個,后下二次風2個,外加播煤風管1個。左右爐門上各有3個二次風管向爐內分段、分級送風。二次風送入形式對爐內流體動力特性產生重要的影響。二次風主要是補充燃燒需要的空氣,再者可起到擾動作用,加強氣固兩相的混合,通過調節各段二次風量的大小,使煙氣流動中局部的高壓富氧區得以均衡擴散。整個流化床循環系統處于或達到碳、灰平衡,保證了循環流化床鍋爐的循環倍率。平衡后,密相區是個大的蓄熱池,循環灰返回后將密相區內的煤產生的熱量吸收后帶到爐膛上部,使整個爐膛的溫度場比較均勻。灰粒子的濃度,尤其是稀相區的濃度不斷增大,使爐膛內的輻射換熱和對流換熱得以提高,在操作中應嚴格控制過熱器后氧含量在6%左右,避免燃燒不充分或排煙熱損失大。
4.2  效果
    經過對二次返料的投運和給煤系統的改造及完善,又在風量配比上加以調整,目前鍋爐出力已能達到86 t/h(額定負荷的115%)。
5  鍋爐受熱面磨損問題的改進
    (1)2臺鍋爐運行3 600 h后,發現中間水冷壁壁厚僅剩9 mm,其它地方水冷壁磨出光亮。經多次實驗,采用耐磨耐高溫涂料對水冷壁( 40m2)噴涂,經過4個月的運行考驗,效果較好。
    (2)省煤器主要磨損部位發生在省煤器管兩端,為此在它的上面及上邊1~3排省煤器管子均加上護板,基本上解決了磨損。
    (3)空氣預熱器第一級入口處管頭磨漏,經用1個短管套入,周圍再焊接,解決了該問題。

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