影响循环流化床锅炉长周期运行因素分析

摘要:国内外已运行的CFB锅炉现实表明,实现长周期运行是CFB锅炉推广应用一个急需解决的问题。文章在分析CFB锅炉长周期运行相关内容的基础上,探讨了影响循环流化床锅炉长周期运行的因素。

关键词:循环流化床锅炉;长周期运行;CFB锅炉

中图分类号:TK229文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)21-0113-02

由于CFB锅炉燃烧技术全面应用时间不长,作为新技术的应用,管理经验少,CFB锅炉运行过程出现的问题很多。这些问题引起国家热力科研机构、各CFB锅炉制造厂、使用单位的高度重视,他们在总结大量试验、研究、设计、制造、运行经验及技术创新的基础上,吸取国内外的先进经验后逐步加以改进,管理及技术水平逐步提高,部分技术已处于世界先进水平。但国内外目前已运行的CFB锅炉现实表明,CFB锅炉运行周期普遍不长,实现长周期运行是CFB锅炉推广应用一个急需解决的问题。

1CFB锅炉长周期运行概述

中国是开展流化床燃烧技术较早的国家,早在60年代就开始发展流化床技术,80年代起全国各主要大学和科研院所全面开展了循环流化床(CFB)技术的研究工作。近几年来,国家大力推广循环流化床技术的应用,国内有关动力工程的主要科研机构非常重视循环流化床技术的研究,通过国际学术交流活动加强与国际间的合作,使国内循环流化床锅炉的理论研究发展非常快,运行调整技术日趋成熟,运行水平稳步提高。

1.1循环流化床锅炉理论

当气体或液体以一定的速度向上流过固体颗粒层时,固体颗粒层呈现出类似于液体状态的现象称为流化状态。流化床的概念最早出现在化工领域,60年代未循环流化床正式进入工业应用阶段。循环流化床锅炉是由一个床加一个闭路循环系统组成,如锅炉的燃烧系统由燃烧室、高温旋风分离器及飞灰再循环回送装置组成。

循环流化床锅炉的燃烧为低温动力控制,一般为850℃～900℃,远低于煤粉炉的温度;锅炉内固体物料高速度、高浓度、高能量循环,炉内热量、质量、动量高强度传递。因而循环流化床锅炉内燃料的燃尽度很高,通常,性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可达95%～99%以上,锅炉效率达90%左右。

循环流化床锅炉作为一种承受高压、直接受火的特种设备,它经受到煤渣、石灰石粉、水、蒸汽、烟气以及空气中各种有害物质的侵害,并长期受到煤烟气冲刷,使钢材逐渐腐蚀、磨损甚至变质,若处理不当,有时会使钢材过热,局部发生裂纹,鼓泡变形,甚至开裂;因而对循环流化床锅炉的使用与运行管理有特别要求。

1.2循环流化床锅炉的运行研究

锅炉运行周期是指锅炉连续运行的时间,是从锅炉检修后重新点火产生蒸汽并入管网丌始,连续产生蒸汽到下一次锅炉停炉检修的时间,运行期间锅炉一些故障跳停,如果能够迅速恢复,时间不超过24小时,一般还算锅炉连续运行。锅炉长周期运行时间是一个相对概念,是以国内外同类锅炉连续运行时间相比、与本锅炉以往运行周期相比而言的,当连续运行时间超过国内、外同类锅炉的平均运行时间可算是长周期运行,达到国内、外同类锅炉的运行时间的先进水平是长周期运行。

2005年循环流化床锅炉运行周期统计的基本数据:135MW级机组最长连续运行139天,最短连续运行33天,平均连续运行时74天;50MW及以下等级机组最长连续运行218天,最短连续运行81天,平均连续运行142天。

国内目前在运的大小循环流化床锅炉有近两千台,由于循环流化床锅炉在我国应用时间不长,有关人员对循环流化床理论技术的研究缺乏,对循环流化床技术了解掌握不多,运行和管理经验积累不足,导致循环流化床锅炉在运行应用过程事故频发,严重影响锅炉的长周期运行和效益。如设备安装、设计、运行管理不协调,安全运行规程不完善或执行不正确,控制保护系统不完善或运行特性不良可引起循环流化床锅炉非计划停工;设备出现问题如锅炉受热面磨损泄漏,冷渣器结焦与堵塞,主燃料保护动作,输煤堵塞断煤等将导致循环流化床锅炉停炉,影响锅炉长周期运行。

循环流化床锅炉在几年来运行的实践中发现大量的缺陷与问题,用户进行了不少改进与革新,这些对锅炉产品的改进、提高运行水平创造了很好的条件。循环流化床锅炉因其技术有独特性,各供热单位在管理及运行的水平上有较大的差距,且运行周期普遍不长。我国在循环流化床锅炉推广应用、运行研究方面做了大量工作,但这些研究大多数局限于工程技术问题,是对循环流化床锅炉运行过程出现的具体问题进行具体分析研究,解决的是局部问题。未从管理上对影响循环流化床锅炉长周期运行的因素进行深层次的分析研究,未能系统地研究影响锅炉长周期运行的问题,对存在的问题采取有效措施加以解决,以提高循环流化床锅炉运行水平。

2影响锅炉长周期运行的管理原因分析

2.1锅炉事故的原因

锅炉炉管直接受火焰辐射、高温烟气冲刷,烟气灰垢、水中杂质等对锅炉都有较大的腐蚀性,锅炉内形成的水垢严重堆积时会造成受热面过烧、变形、甚至破裂。如炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因:一是在过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反,因而在局部产生涡旋流;另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变,因而对水冷壁管产生冲刷。炉内床料结焦的原因是床温偏高和炉内流化工况不良,局部或整体温度超出灰熔点或烧结温度造成的。当给煤量过大,而风量又未及时调整、低温循环物料返料量少对床温冷却减弱、冷渣器内含可燃物多或冷却风量过低时常会出现高温结焦。当床料中含碳量过高时,如未能适时调整风量或返料量抑平床温,也有可能出现高温结焦。

布风系统制造和安装质量不好。给煤粒度太大,甚至给煤中存在大块。当燃煤、床料熔点太低,在床温较低水平下就可导致结焦。给煤系统堵塞是因为CFB锅炉的入炉煤未经热风干过,仅一、二级破碎而已,因而煤中的水分多,粘度大,加之煤仓结构不按CFB锅炉入炉煤特点来设计,如煤仓内衬不良等原因导致煤仓下料不畅,发生堵煤。锅炉的工作条件恶劣,容易发生损坏。一些由于运行操作不当或长期使用、维修保养质量不良造成的锅炉故障,如法兰之间的泄漏、阀门不严、连接水位表或压力表的旋塞漏水漏汽、安全阀阀心被粘住等。这些故障可以在不停炉的情况下经过处理即可恢复正常运行,但若不及时处理,可能造成严重事故。

2.2锅炉故障的管理原因

锅炉的设备管理包括对锅炉及其配套设备的全过程管理,是通过一系列的技术、经济、组织措施,对项目进行研究,对设备的规划、设计、制造、选型、购置、安装、使用、维护、修理、更新、直至报废的全过程进行科学管理。设备管理工作贯穿CFB锅炉管理的全过程,各个环节对锅炉投产后的安全长周期、高效生产都起至关重要的作用。

2.2.1投资原因锅炉能否长周期运转,设备投资是关键。设备的选择应满足生产实际的需要,结合企业长远生产经营发展方向全面考虑,这样,可以使企业有限的设备投资,用在生产必需的设备上,发挥投资的最大经济效益。一般说来,技术上先进,经济上合理,安全节能,满足生产需要是投资选择设备时应共同遵守的原则。对于设备计划投资值,有保证的投资是锅炉安全长周期生产的基础。过高的投资可能令一个建设项目因还贷、支付利息过重而影响项目的效益,甚至失去存在的意义,因而每一个新的工程建设项目严格控制投资是必要的。但过份压缩投资往往使工程项目的安全性能大幅下降,大幅度影响锅炉产生的经济效益。例如,因资金不足,在选择锅炉的技术时,一些先进、效益好的技术没能应用;技术力量好的设计单位,资质好、管理水平高的施工单位往往选不到;在设备的选择招投标过程,往往质量好,技术成熟的名牌产品因价格偏高而落选,最后中标的大多是质量不太好,价钱相对较低的设备供应单位。

2.2.2质量管理原因工程建设过程的质量管理是影响锅炉能否长周期运转的重要因素,锅炉的建设质量管理包括对设备制造、安装过程的监督管理,要坚持“质量第一,预防为主”的方针和“计划,执行,检查,处理”循环工作方法,不断改进过程控制。满足工程施工技术标准和设计的要求。质量控制是建设工程中最重要的工作,是工程建设控制的中心,工程质量控制需按质量管理体系控制。严格把好材料设备质量关,施工过程必须完全贯彻设计思想,严格按有关规范施工建设,任何一方面差错、把关不严都可能造成重大损失。现实上,工程建设过程直接控制的指标有三个:时间、质量、费用,这三个目标有一定的排斥性,很难同时达到最优,适度的均衡加快施工进度,可以在计划工期内得到合理的提前,可以保证施工质量。严格控制质量,可以避免返工,进度则会加快,反之则会因返工造成工期延后,施工成本增加。投资与质量的关系是质量好要增加施工成本,但严格控制质量,可以避免返工提高承包商的施工效益,减少建设项目的经常性维护费用延长工程使用年限,降低投资成本,提高效益。CFB锅炉及其相关系统处于高温、高压、粉煤灰充斥的环境,设备制造、设计、安装质量有特殊要求,必须严格按标准规范执行。

2.3运行过程管理原因

CFB锅炉运行过程出现的各类设备问题大多数与运行过程的管理有关,按因果连锁模型,各种事故的直接原因有人的不安全行为和物的不安全,事故的深层次原因是管理问题。生产过程影响锅炉长周期运行的因素有管理制度不完善,设备管理制度执行不严,违规操作或误操作,设备出现的问题调整、分析诊断、处理不及时等,均可导致事故的发生,影响锅炉长周期运行。

3结语

设备管理不完善、现场生产管理不深入和员工管理不到位是影响CFB锅炉长周期运行的三大重要因素。加强设备、生产和员工管理是保证CFB锅炉长周期运行的有效办法。

参考文献

[1] 董玉峰,毕战利,董迎健.240t/hCFB锅炉运行分析及解决措施[J].中国高新技术企业,2010,(5).

[2] 刘磊,赵建军.300MW循环流化床锅炉长周期运行措施[J].能源技术,2008,29(6).

作者简介:吴凤海(1954-),男,河北清苑人,供职于黑龙江新春锅炉厂,研究方向:锅炉运行参数对脱硫效率的影响。