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      生物質(zhì)鍋爐新聞動態(tài)

       

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      300MW CFB鍋爐啟動中爆燃原因機預防措施

      發(fā)布時間:2014-02-21 09:52    來源:未知

          近年,在電煤價格持續(xù)上漲的趨勢下,循環(huán)流化床(英文簡稱CFB)鍋爐以其優(yōu)良的環(huán)保性能、良好的煤種適應(yīng)性和高效的劣質(zhì)煤燃燒等優(yōu)勢,在國內(nèi)外得到了迅速發(fā)展。在我國,采用先進潔凈煤燃燒技術(shù)的大型CFB鍋爐,短短幾年就從試用轉(zhuǎn)入了推廣階段。但比較于傳統(tǒng)燃煤鍋爐,CFB鍋爐存在著諸多特殊性,加之國內(nèi)在自主設(shè)計、生產(chǎn),調(diào)試、運行方面的經(jīng)驗不足,使用中也面臨著許多技術(shù)上的問題。目前正在推廣的300MW CFB鍋爐,其冷態(tài)啟動中,爐膛點火和投煤方面控制不好易發(fā)生爆燃的問題,就是威脅機組安全運行的隱患之一。以下結(jié)合對安徽省首臺300MW CFB機組整組啟動中的一次鍋爐爆燃分析,探討同類型鍋爐冷態(tài)啟動中爆燃事故的預防和控制措施。
      1、300MW CFB鍋爐基本系統(tǒng)和物料熱循環(huán)
          筆者參與調(diào)試的鍋爐型號為HG1025/17.4-L.MN36,由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計制造,亞臨界參數(shù)、自然循環(huán),單鍋筒;單爐膛,雙風布板,全鋼構(gòu)架、露天布置I平衡通風、一次中間再熱。
          鍋爐主要由單爐膛、高溫絕熱旋風分離器、回料閥、外置式換熱器、尾部對流煙道、冷渣器和回轉(zhuǎn)式空預器等部分組成,基本系統(tǒng)見圖l。單爐膛采用褲衩腿、雙布風板結(jié)構(gòu)。在爐膛上部左右兩側(cè)各布置有2個高溫絕熱旋風分離器。每個分離器回料腿下布置一個回料閥和一個外置式換熱器。每個回料閥一側(cè)與爐膛相連,另一側(cè)與一個外置式換熱器相連。分離器分離下來的高溫物料—部分直接返回爐膛,另一部分進入外置式換熱器,通過調(diào)整外置換熱器入口錐型閥的開度可控制外置換熱器和回料閥的循環(huán)物料分配。在爐膛兩側(cè)下部對稱布置4個外置式換熱器?拷鼱t前的2個內(nèi)布置高溫再熱器HTR和低溫過熱器LTS,主要作用是調(diào)節(jié)再熱汽溫,靠近爐后的2個內(nèi)布置中溫過熱器ITS,用于調(diào)節(jié)床溫。爐膛、分離器,回料閥和外置式換熱器構(gòu)成了CFB鍋爐的核心部分——物料熱循環(huán)回路。煤與石灰石在燃燒室內(nèi)完成燃燒及脫硫反應(yīng),產(chǎn)生的煙氣分別進入4個分離器,經(jīng)氣固分離凈化后進入鍋爐尾部煙道,依次經(jīng)高溫過熱器、低溫再熱器、高溫省煤器、低溫省煤器,最后通過空氣預熱器排出,富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐,生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
      2、設(shè)計燃料指標
          鍋爐設(shè)計燃煤為矸石、煤泥和中煤的混合燃料,固態(tài)排渣。設(shè)計和校核煤質(zhì)分析情況見表2。
      3、 CFB鍋爐爆燃原因分析
      3.1爆燃事故經(jīng)過
          事故當日02:00鍋爐投油點火,機組整組啟動,
      14:35床溫約548℃時投煤,3個多小時后汽輪機沖轉(zhuǎn)。21:00后鍋爐下部、中部床溫部分測點顯示溫度降至500℃,隨后鍋爐BT動作,首出信號為“爐煙道頂部壓力高高(≥4 000 Pa)”,爐B側(cè)風道燃燒器膨脹節(jié)裂開,鍋爐熄火。
      3.2事故前運行工況
          引風機l臺(乙)、高壓流化風機3臺,一次風機2臺、二次風機1臺運行;風道燃燒器共3只油槍運行,鍋爐燃煤量約為18 t/h.左、右褲衩腿一次風量分別為150 000和190 000 Nrn3/h,氧量約17%。另由于運行中給煤線頻繁故障,鍋爐整體床溫一直不高,下部約在600℃,中部略高于500℃,上部約460℃,但從給煤線跳閘測點信號中反映,投煤期間上部床溫有一點經(jīng)常超過1000℃。各部床溫特別是上部床溫溫差較大。事故發(fā)生在給煤線斷煤后突然恢復給煤不久。
      3.3爆燃原因分析
          從調(diào)試操作方面看,爐膛溫度維持在500℃一700℃時,在給煤線頻繁發(fā)生斷煤和跳閘故障的情況下,選擇大量投煤的時機不適宜,未燃燒的煤粉在爐內(nèi)積聚導致爐內(nèi)爆燃。其中原因有:
          (1)發(fā)生爆燃前由于密相區(qū)上部溫度偏高,右側(cè)個別測點溫度顯示達1000℃以上。為避免該點溫度繼續(xù)上升,調(diào)試中采用了加大二次風量的辦法控制溫度。因風量過大,爐膛溫度水平偏低,使得煤粒入爐后未經(jīng)充分燃燒,即被煙氣攜帶離開爐膛,帶人鍋爐尾部煙道。
          (2)由于啟動中僅啟用了乙引風機,在鍋爐煙氣流通截面寬大的情況下,單引風機運行使煙氣攜帶灰量不均勻,造成部分較細未燃盡的煤粒沉積在煙氣流動相對較緩慢的右側(cè)煙道內(nèi)壁,加劇了煙道內(nèi)煤粒積聚現(xiàn)象。
          (3)鍋爐啟動過程中,使用一次風及二次風量偏大。點火時,爐膛一次風量A側(cè)為140000 Nm3/h.B側(cè)為170 000 Nm3/h,二次總風量139 000 Nm3/h。隨著負荷增加,風量值對應(yīng)增加至A側(cè)為150 000Nm3/h,B側(cè)為180000 m3/h,二次總風量250000Nrn3/h。大風量運行造成爐內(nèi)平均溫度偏低,遇有突然大量煤粒入爐后,未經(jīng)充分燃燒即被煙氣攜帶離開爐膛,在旋風分離器出口水平煙道處積聚,到達爆炸極限濃度值后在一定溫度下發(fā)生了爆燃。
      3.4事故危害分析
          CFB鍋爐爐膛內(nèi)爆燃,容易造成爐膛內(nèi)該區(qū)域溫度升高很快,超過灰分的熔化溫度,會產(chǎn)生低溫結(jié)焦,造成爐內(nèi)流化不良。若低溫結(jié)焦發(fā)生在爐膛的一次風風帽及二次風進爐膛的風管上,將進一步惡化爐膛內(nèi)床料的流化情況。其結(jié)果是嚴重影響鍋爐設(shè)備及整個汽輪機組的安全運行。這次事故后停爐檢查,現(xiàn)場觀察膨脹節(jié)右上角破裂,吹損了部分床槍點火裝置等設(shè)備,左右側(cè)旋風分離器出口水平段到尾部煙道膨脹節(jié)破損,其中右側(cè)膨脹節(jié)上部保溫層材料飛出掛到了鋼梁上;左、右側(cè)旋風分離器出口水平段煙道分別向外側(cè)發(fā)生位移30 mm和50mm,并壓壞了其膨脹限位;尾部煙道至空預器入口段一小部分保溫層松散;4個回料閥內(nèi)床料含碳量較大,其中A,C回料閥內(nèi)床料太少,已接近風帽;C埋刮板給煤機上部蓋板掀走;鍋爐右側(cè)褲衩腿內(nèi)發(fā)現(xiàn)有大量焦塊。
      4、CFB鍋爐啟動預防爆燃措施
          (1)冷態(tài)啟動前,在爐膛4個回料閥和4個外置床內(nèi)添加足夠的啟動床料,床料盡可能使用鍋爐正常運行中排放出來的循環(huán)灰,以便鍋爐啟動后盡快建立物料內(nèi)循環(huán)及外循環(huán)。啟動床料在第一次啟動時可以用沙,以后也可以用底渣作為床料。如果選用沙子做啟動床料,要求控制砂子中的鈉,鉀含量,以免引起床料結(jié)焦。其中Na,0:1.0%一2.0%IK,O:2.0%一3.0%;沙子粒度:最大粒徑≤1 mm(99%小于1mm);d50=200um(50%小于200um)。
          啟動床料粒度要求可參照CFB鍋爐運行說明書中提供的粒度曲線(見圖2)。尤其在采用底渣時,應(yīng)盡量滿足粒度分布的要求,一般推薦粒度分布在曲線A和曲線B之間。
          (2)對應(yīng)型號的CFB鍋爐在冷態(tài)點火啟動中,應(yīng)考慮啟用2臺引風機同時運行,盡量保證煙氣攜帶灰量均勻。運行中,等燃燒工況穩(wěn)定后根據(jù)需要選擇引風機臺數(shù)。另外應(yīng)加強對鍋爐尾部煙道吹灰,防止可燃物沉積。
          (3)在冷態(tài)啟動中,當鍋爐中床溫達到投煤允許溫度550℃時,則以最低轉(zhuǎn)速對稱投入2條給煤線。約60s后觀察床溫的變化,如床溫有所增加,同時氧量有所減小時,證明煤已開始燃燒。床溫將繼續(xù)以5℃/min—8℃/min升溫率增加,氧量持續(xù)減小,可以較小的給煤量連續(xù)給煤。當給煤線故障停運時,必須查明原因消除故障后,方能恢復投煤,避免可燃物在未燃盡的情況下大量積聚。
          (4)點火后應(yīng)根據(jù)床溫分布情況及時對給煤線前后下煤量進行調(diào)整,以消除床溫分布不均現(xiàn)象。300 MW CFB鍋爐啟動中,床溫在500℃~700℃時不宜大量投煤,床溫達500℃時,應(yīng)按兩側(cè)對稱方式逐一啟動床槍,避免爐膛內(nèi)點火后長時間處于平均溫度低的階段。
          (5)在床溫達到600℃左右時,可對稱啟動2臺高再HTR外置床和內(nèi)置低過LTS、中過ITS的2個外置床流化,其對應(yīng)的錐形閥開度為10%左右,以加熱它的床料。檢查外置床風量:入口500 Nm3/h,空室1850 Nm3/h.HTR室7600 Nm3/h,LTS室7 600 Nm3/h。逐步開大錐形閥開度,提高過、再熱汽溫度。床溫控制在650℃—700℃之間,逐漸停止床下啟動燃燒器,同時增加給煤量。在鍋爐床溫等參數(shù)滿足要求的情況下,盡早向爐膛投煤助燃。在提高床溫的同時,煤中所含灰分也向爐膛添加循環(huán)灰,有助于建立鍋爐的熱物料內(nèi)外循環(huán)。
          (6) -旦發(fā)現(xiàn)床溫測點偏差大,或某測點顯示溫度超過1 000℃時,應(yīng)立即聯(lián)系熱工,檢查確認該測點顯示是否準確。當確認該點溫度正確時,應(yīng)果斷采取措施,在采用加大一次風量,調(diào)整上、下二次風量比例方法的同時,應(yīng)降低該側(cè)的燃油量和給煤量,而不是單純加大風量,降低該點床溫低于1000℃,防止發(fā)生結(jié)焦。
          (7)當發(fā)現(xiàn)爐膛內(nèi)某個區(qū)域的溫度變化率迅速上升時,應(yīng)將氧量、爐膛壓力、主汽壓力等參數(shù)結(jié)合起來進行判斷,如果出現(xiàn)與爆燃現(xiàn)象相吻合時,即可判斷為爐膛爆燃。此時,應(yīng)當迅速采取措施,適當減少給煤量和燃油量,密切監(jiān)視爐膛壓力。當爐膛壓力偏離正常值較大時,應(yīng)立即解除爐膛壓力自動調(diào)節(jié),改用手動調(diào)節(jié)2臺引風機靜葉開度。如機組處于運行中,還應(yīng)同時開大汽輪機調(diào)速汽門,增加機組負荷來降低主汽壓力,同時要密切監(jiān)視主汽溫度的過熱度,防止主汽溫度的過熱度偏低威脅汽輪機的安全運行。
      5、結(jié)束語
          由于300 MW循環(huán)流化床鍋爐的冷態(tài)啟動過程較長,會造成爐膛內(nèi)床料越來越少,床壓越來越低,同時回料閥和外置床內(nèi)的物料也很少。在還沒有建立起正常的鍋爐內(nèi)外循環(huán)的情況下,由于爐膛內(nèi)各處的溫度偏差較大,煤進入爐膛后容易造成燃燒不好。爐膛內(nèi)的部分區(qū)域積聚一定量的煤粒及煤的揮發(fā)分后,容易造成急劇燃燒,即發(fā)生爐膛爆燃。但只要在調(diào)試和運行中多調(diào)整、勤分析,正確采取措施,就能降低爆燃發(fā)生的幾率,保證機組安全運行。這臺機組在以后的10余次整組調(diào)試中沒再發(fā)生鍋爐爆燃,并已于2009年3月份投產(chǎn)。


      相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機產(chǎn)品:
      1、生物質(zhì)熱風空調(diào)
      2、木屑顆粒機
      2、秸稈顆粒機

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