300mw循环流化床锅炉运行分析--大学毕业设计论文.doc

毕业实习报告300MW循环流化床锅炉运行分析申请人：贾小英学科（专业）：热能与动力工程指导教师：王晓坡 2012年3月12目 录题目： 300MW循环流化床锅炉运行分析学科（专业）：热能与动力工程申请人：贾小英指导教师：王晓坡 摘 要循环流化燃烧技术是通过固体燃料经多次循环，燃烧效率高，高浓度含尘气流强化了传热；同时，通过循环灰量、风煤配比等手段来控制床温，实现850950左右的低温燃烧，再通过向床内添加石灰石等脱硫剂以及分级布风形式的采用，有效地控制了SO2和NOX等有害气体的生成量，使锅炉排放物达到环保标准。循环流化床锅炉还具有燃料适应性广、负荷调节性好、燃烧效率高、投资和运行成本相对较低等优点，顺应当前社会对工业发展低碳环保要求的理念。因此作为世界上能源技术发展的三大方向之一，该技术在全世界得到迅猛发展，不断地在工业锅炉和电站锅炉行业得到实践和发展。神东电力公司大力发展具有低碳环保功能的“绿色电力”，关小上大，节能减排，跨越发展，已成为神华独具特色、优势凸显的电力板块，截至目前，企业装机容量548万千瓦，是国内最大的资源综合利用、循环流化床机组发电企业。关 键 词：循环流化床；床温；给煤机；冷渣器；返料器；耐火耐磨材料目 录摘要1 前言12 锅炉设备概况及有关参数22.1米东热电厂锅炉设备概况22.2设计参数22.3设计燃料特性33米东热电厂300MW循环流化床锅炉运行分析43.1锅炉床温存在不均匀性53.1.1床温分布53.1.2床温设计要求53.1.3床温实际运行情况53.1.4床温分布异常特点及处理效果63.2汽水系统中再热蒸汽温度偏低的异常现象63.2.1再热蒸汽温度理论调节方式63.2.2分析引起再热蒸汽温度过低的原因63.2.3实际运行中避免再热蒸汽温度过低采取的措施要63.3耐压式称重式给煤机和水冷滚筒式冷渣器存在的问题73.3.1燃煤的供给及排渣系统73.3.2实际运行中出现的问题73.3.3采取措施后的效果83.4“J”阀回料器磨损烧穿现象问题83.4.1“J”阀回料器原理83.4.2运行中“J”阀回料器出现的问题83.4.3耐火耐磨材料的运行分析94 实习总结105致 谢11参考文献12西安交通大学网络教育学院毕业实习报告300MW循环流化床锅炉运行分析1 前言结合自己所学专业以及电站锅炉和热力发电厂等专业课程理论知识的学习，本人通过理论结合实践认真分析电站锅炉发展方向和前景展望，对300MW循环流化床锅炉运行情况进行了深入的学习分析，选择具有特色和特点企业的循环流化床机组进行实习报告。神东电力公司有多项循环流化床机组运行指标创出全国企业新纪录，并承担过国家级循环流化床技术标准和火力发电建设项目循环流化床机组创优工程标准编写；具有国内首个完全自主知识产权300MW等级循环流化床火力发电机组，正在与东方电气、清华大学联合研发具有国际领先水平的内蒙布尔台煤泥发电示范项目600MW等级循环流化床锅炉技术。神东电力公司在发展“绿色电力”的过程中，十分重视技术创新，重视对老机组的技术改造，持续开展增收节支、降耗提效等工作，节能减排取得骄人业绩。他们通过调整循环流化床锅炉的燃烧，随着机组容量、技术的逐步升级，全公司供电标煤耗逐年降低，度电煤耗由最初的525.6克降到2010年的395.15克，较2009年降低了9.79g/kWh。2010年8月31日17点58分，新疆首台集资源综合利用、热电联产、直接空冷、中水再利用，炉内干法炉外湿法两级脱硫，燃煤无外漏等特点为一体的300MW等级循环流化床发电机组项目米东热电厂#1机组顺利通过168小时满负荷试运，这标志着米东热电厂#1机组顺利完成全部建设、调试任务，具备上网正式生产条件。米东煤矸石热电厂作为神华神东电力公司在新疆地区最先采用东方锅炉厂DG1069/17.4-11型循环流化床锅炉及上海汽轮机厂CZK300-16.7/0.4/538/538型双抽单调整中间再热空冷凝汽式汽轮机，实行热电联产的试点电热源项目，并对灰渣进行利用，使煤矸石变废为宝，取得良好的节能及环保效益。2锅炉设备概况及有关参数2.1米东热电厂锅炉设备概况米东热电厂两台锅炉均系东方锅炉厂设计制造的DG1069/17.4-21型循环流化床锅炉，是一台亚临界、中间再热、单汽包、自然循环锅炉。燃烧方式采用循环流化床燃烧方式，实现炉内、炉外两级脱硫。循环流化床锅炉属中温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，八个给煤口在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，三台冷却式旋风分离器和一个由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)三部分组成。炉膛内前墙布置有十二片屏式过热器管屏、六片屏式再热器管屏，后墙布置两片水冷蒸发屏。炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，水冷风室两侧布置有一次热风道，进风型式为从风室两侧进风，空预器一二次风出口均在两侧，一次热风道布置较为简单。炉膛下部左右侧的一次风道内分别布置有两台点火燃烧器，炉膛密相区水冷壁前后墙上还分别设置了二支、四支床上点火油枪。六个排渣口布置在炉膛后水冷壁下部，分别对应六台滚筒式冷渣器。炉膛与尾部竖井之间，布置有三台冷却式旋风分离器，其下部各布置一台“U ”阀回料器，回料器为一分为二结构，保证了沿炉膛宽度方向上回料的均匀性；尾部采用双烟道结构，前烟道布置了三组低温再热器，后烟道从上到下依次布置有两组高温过热器、两组低温过热器，向下前后烟道合成一个，在其中布置有两组螺旋鳍片管式省煤器和卧管式空气预热器，空气预热器采用光管式，一二次风道分开布置，沿炉宽方向双进双出。过热器系统中设有两级喷水减温器，再热器系统中布置有事故喷水减温器和微喷减温器。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗粒在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛上部，其中较大颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗粒随烟气飞出炉膛进入旋风分离器，进入旋风分离器的烟气经过气固分离，一部分被分离下来的物料经旋风分离器下部的U型返料装置回到燃烧室，另一部分经过分离的烟气通过尾部对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。燃烧室中大颗粒的物料通过布置在炉膛后墙下部的排渣管进入冷渣器，经过冷渣器冷却后，由链斗输渣机和斗式提渣机送入渣仓。2.2设计参数设计型号：DG1069/17.421过热蒸汽流量：1069 t/h再热蒸汽流量：886.9 t/h过热蒸汽压力：17.4 MPa过热蒸汽温度：541再热蒸汽压力：3.8 MPa再热蒸汽温度：541给水温度：280.6空预器进风温度：35排烟温度：139热效率：91.1%钙硫比Ca/S：2.02.3设计燃料特性（见表2-1）表2-1设计燃料特性项 目符 号单 位设计煤质混合原煤+煤矸石收到基全水分Mt.ar%5.04空气干燥基水分Mad%1.49收到基灰分Aar%47.33干燥无灰基挥发分Vdaf%51.67低位发热量Qnet.arkJ/kg12430kcal/kg2973收到基碳Car%34.73收到基氢Har%1.95收到基氧Oar%9.63收到基氮Nar%0.41收到基全硫St.ar%0.91灰变型温度DT1200灰软化温度ST1260灰流动温度FT13203米东热电厂300MW循环流化床锅炉运行分析米东热电厂使用的两台同类型东方锅炉厂设计制造的DG1069/17.4-41型循环流化床锅炉机组于2010年实现“双投”，经过一年多时间的运行，积累了很多运行操作方面的经验具有很强的实用性和代表性。我结合自己两年多在西安交通大学网络教育学院远程教育学校的热能与动力工程专业各门课程相关知识的理论学习，认真学习教学课件，课后做答习题集掌握课程知识，通过论坛和老师、同学进行知识交流，按时完成课程作业和考试后，对热能与动力工程专业相关知识有了很好的认识。通过在米东热电厂的实践学习中，对电厂安全生产和生产运行知识又增加了认识，通过学习电力安全工作规程和观看电力事故警示片深刻认识到安全生产的重要性和必要性。同时对米东热电厂300MW循环流化床机组集控运行规程进行了系统的了解和学习，对发电机组各个系统组成和作用有了更全面的认识。实习期间，通过现场学习和向运行师傅请教，了解到米东热电厂300MW循环流化床锅炉机组存在以下运行中较为突出的实际问题，影响了300MW循环流化床锅炉机组长周期安全运行。3.1锅炉床温存在不均匀性3.1.1床温分布床温由布置在炉膛前后墙下部水冷壁上的32只热电偶测得。（如示意图3-1）锅炉后墙左侧床温测量点 锅炉后墙中部床温测量点 锅炉后墙右侧床温测量点O O O O O OO O OO O O OO O O OO OO O O O O OO OO OO O O锅炉前墙左侧床温测量点 锅炉前墙中部床温测量点 锅炉前墙右侧床温测量点示意图3-13.1.2床温设计要求本锅炉正常的床温运行范围为790920，运行时应严密监视床温，并使锅炉运行在这一温度范围，床温的高值报警点为975，温度达990时，主燃料自动开始切除（MFT）。最低运行床温为790，在无助燃情况下，不允许床温低于这一水平。床温低值报警点为760，当床温低至650时，将自动切除主燃料，除非风道点火燃烧器投入运行。但当床温降至600以下时，无论风道点火燃烧器是否运行，给煤机都将自动切除。3.1.3床温实际运行情况实际运行中床温较设计床温偏大，运行范围为850950。其中在168期间床温一直居高不下，个别床温达到975报警值以上，造成多次MFT保护动作发生。经过分析当时燃烧煤种的热值和设计煤种的偏差情况，由于燃烧煤种热值较设计煤种热值偏高引起锅炉燃烧剧烈导致床温过高，经过调整燃烧煤种后床温有所下降。但是还是较设计床温偏高。总结分析，随着锅炉运行经验的积累，在保证锅炉不发生结焦的前提下，锅炉实际运行床温可以比以上设计要求可适当提高。3.1.4床温分布异常特点及处理效果投产后床温度出现不均匀性现象，床温左右两侧偏低，中间偏高，偏差达100以上，为了满足床温较为均匀性，左右侧两台给煤机给煤量远大于其他给煤机的给煤量，约为一倍以上。通过研究分析后认为，虽然左右侧有受热面布置吸热和流化燃烧不足等影响，但是锅炉在设计和运行分析中已经考虑到，床温偏差小于30-50可以满足均匀给煤运行。在机组检修期间通过检查布风板风帽阻力后发现局部布风板风帽设计存在缺陷，长时间运行后容易使床料进入局部风帽，造成机组运行中阻力偏离设计要求。最终考虑通过调整局部布风板风帽阻力，达到减缓炉床温度不均匀的目的。通过联系锅炉厂家和设计单位调整局部布风板风帽阻力后，床温分布较为均匀，给煤机出力也得到了均衡给煤的设计要求，从而解决了床温度出现不均匀性现象，床温左右两侧偏低，中间偏高，偏差达100以上，为了满足床温较为均匀性，左右侧两台给煤机给煤量远大于其他给煤机的给煤量，约为一倍以上的缺陷，为机组经济运行提供了良好的保障。3.2汽水系统中再热蒸汽温度偏低的异常现象3.2.1再热蒸汽温度理论调节方式再热汽温采用尾部双烟道挡板调温作为主要调节手段，通过调节尾部过热器和再热器平行烟道内烟气调节挡板，利用烟气流量和再热蒸汽出口温度的关系来调节挡板开度，从而控制流经再热器侧和过热器侧的烟气量，达到调节再热汽温的目的。同时，为保护再热器管屏和增加再热蒸汽汽温调节的灵敏度，再热系统也布置了两级减温器，第一级布置在低温再热器进口前的管道上（左右各一台），作为事故喷水减温器；第二级布置在低温再热器至屏式再热器的连接管道上（左右各一台），作为微喷减温器。以上两级喷水减温器均可通过调节左右侧的喷水量，以达到消除左右两侧汽温偏差的目的。3.2.2分析引起再热蒸汽温度过低的原因1) 投用减温水量过大，运行人员调整不当。2) 减温水调节系统故障，减温水门卡在开大位置关不回来。3) 过热器（再热器）积灰严重。4) 给水压力变化大，减温水压力突然升高发现处理不及时。5) 烟气调节挡板调节失灵。3.2.3实际运行中避免再热蒸汽温度过低采取的措施1) 关闭再热器减温水电动总门和给水泵中间抽头电动门及其手动门的情况下，再热蒸汽温度只能达到525-530。2) 检查减温水调节系统无故障、卡涩现象。开大再热器侧烟气调节挡板至90%过热器侧烟气挡板至30%后，再热蒸汽温度无明显上升变化。3) 稳定机组给水出力，防止减温水压力突然升高，再热蒸汽温度无明显上升变化。4) 处理过程中汽温10min内下降50机侧应采取立即打闸停机措施。5) 加强对过热器和再热器受热面吹灰后，短时间再热蒸汽温度有明显上升变化，但是维持时间较短，需要多次频繁进行吹灰操作。然而频繁进行吹灰操作，对过热器和再热器受热面有较大的危害，不利于锅炉安全运行。6) 通过对燃烧的准东煤分析，由于准东煤爆裂性好入炉煤过破碎，会造成飞灰可燃物提高，加大尾部烟道再热蒸汽管壁积灰结焦的危害，使得锅炉吹灰效果降低引起再热蒸汽温度过低的问题。改变燃烧煤种后，运行故障问题基本消失。3.3耐压式称重给煤机和水冷滚筒式冷渣器存在的问题3.3.1燃煤的供给及排渣系统锅炉给煤系统采用前墙集中布置，共布置有八个给煤口，型号GM-BSC,每台设计出力660T/H，全部布置于炉前，在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置。利于给煤均匀性设计要求。另外，在A给煤机上还布置有启动用床料补充入口并在旁边设有启动床料添加系统。方便对燃烧调整过程中补充床料使用。锅炉排渣系统共设置六台冷渣器。冷渣器为水冷滚筒式，额定排渣量为25t/h，进渣温度950，排渣温度最大不超过150，冷却水质用从凝结水泵出口来的凝结水，从而提高凝结水的温度，减少机组的热损耗，提高了机组的热效率。分布于炉膛下部后侧，布置在零米冷渣器平台，分别对应布置在炉膛后水冷壁下部的六个排渣口。渣从位于水冷壁后墙的排渣口排出，炉膛排渣口底部与布风板耐磨浇注料平齐，便于排渣。3.3.2实际运行中出现的问题300MW循环流化床机组锅炉能否正常运行，最重要的就是要看炉子“吃”和“排”系统是否畅通。锅炉给煤系统在运行中时常出现清扫链断裂，给煤机输送皮带跑偏洒煤，电动出口门关闭不严，造成给煤系统给煤量不稳定和给煤输送皮带烧坏问题，使得燃烧调整操作频繁，增加设备维护人员工作量和运行人员操作工作任务负担。然而冷渣器却是出现故障最多的设备。由于冷渣器入口下渣管直径较小且排渣温度高达900以上，在锅炉燃烧劣质煤种时床压过高，需要大量排渣时，经常造成下渣管严重烧红、下渣管堵塞的问题。如果这时不及时处理，造成床压继续升高，床温、汽温、汽压难以得到有效控制的情况，使得排渣系统不畅，影响机组出力不足和对电负荷的损失，给电厂造成机组安全运行隐患和少发电量的经济损失。严重情况下，只能采取紧急停炉措施，保证机组安全。 3.3.3采取措施后的效果通过对锅炉给煤系统的检修维护，校正给煤机输送皮带后，解决了给煤机跑偏洒煤的问题，也解决了由于清扫链出力过力矩引起的断链问题，保证给煤机正常出力。检修热工人员通过校正给煤机电动出口门开关信号等问题，解决了给煤机出口电动门关闭不严引起的烟气返窜烧坏给煤机输送皮带的隐患。排渣系统可谓是运行中最头疼的问题，特别是在机组较高负荷试运是就出现下渣管堵塞，排渣不畅，床压过高，带不起高负荷的问题。通过在下渣口装设人工捅渣口，利用器物人工疏通下渣口和运行人员提前判断，及早排渣维持低床压运行。同时给冷渣器进渣端和排渣端设置负压管，负压管直接和尾部烟道联通，靠引风机的吸力将炉膛排出来的细灰抽走，防止下渣不畅和细灰从冷渣器的不严密接缝处漏出的问题，较有效的减少了下渣管堵塞，冷渣器排渣不畅的问题的发生。但是暂时还无法从根本上有效的解决此问题。3.4 “J”阀回料器磨损烧穿现象问题3.4.1 “J”阀回料器原理“J”阀回料器的基本任务是将旋风分离器分离下来的高温固体颗粒稳定的输送回压力较高的燃烧室内继续燃烧，并以一定的料位压差形成灰堵，确保气体反窜进入分离器的量最小，保证大量的固体颗粒经过分离器和回料器在进入炉膛的良性稳定的物料流动。回料器有两个关键功能：一是使再循环床料从旋风分离器连续稳定地回到炉膛；二是提供旋风分离器负压和下燃烧室正压之间的密封，防止燃烧室的高温烟气反窜到旋风分离器，影响分离器的分离效率。3.4.2 运行中“J”阀回料器出现的问题返料装置的正常运行对燃烧过程的可控性，对锅炉负荷的调节性能起到决定性作用。因此，返料器既是一个飞灰回送器，又是一个锁气器。“J”阀回料器和回料立管由钢板卷制而成，内侧敷设有防磨、绝热材料。在这些无热传导的区域内部都敷设有两层耐火耐磨材料，其中最靠近外层金属板的是保温层，内层是耐磨耐火层。在调试和运行过程中，由于“J”阀回料器和回料立管长时间暴露在高温环境中，并且接触高速流动的烟气流或物料流。得使的个别“J”阀回料器和回料立管其内侧敷设有防磨、绝热材料脱落，导致“J”阀回料器和回料立管严重烧红变形。为了防止隐患扩大，检修人员采取架设轴流风机对其进行降温保护，同时运行操作人员采取改变“J”阀回料器和回料立管中的流化风量和降低机组出力的措施防止隐患扩大。最后在机组停机检修过程中对“J”阀回料器和回料立管的内侧敷设有防磨、绝热材料进行重新装填，保证机组设备的正常运行效率。3.4.3 耐火耐磨材料的运行分析针对“J”阀回料器和回料立管磨损烧穿的问题，大家一致认为选择性能优良的耐火耐磨材料，只是保证其性能的第一步。在分离器的耐磨耐火材料衬里的设计结构中，耐磨耐火砖或耐磨耐火浇注料要在各个方向留有足够的膨胀缝，以防止热膨胀产生应力而破坏耐磨耐火材料导致脱落，预留的膨胀缝中需充填耐高温的耐火纤维毡，膨胀缝的类型应选择迷宫型，防止灰进入膨胀缝中，出现“鼓包”等现象，多数耐磨耐火浇注料的脱落，最初都是由于膨胀缝进灰引起，故膨胀缝的设计及施工工艺，应引起足够重视。在施工中使耐火物料与“J”阀回料器和回料立管交界处尽可能平滑过渡，从理论上消除局部产生的磨损。但在实际运行一段时间后，“J”阀回料器和回料立管的局部会发生耐磨耐火浇注料开裂、脱落，造成该局部区域出现烧红磨损问题。同时，施工完成模板拆除后，一定要按照要求，严格进行自然通风、阶段加热升温、恒温烘烤等工艺流程，最终形成陶瓷性粘结，达到锅炉正常运行要求的物理、机械性能，不可盲目缩短养护时间，使耐火耐磨材料和浇注料膨胀不充分，造成局部应力集中，受热变形脱落。除此之外，还必须按照供货商提供的施工、养护工艺规范，遵循其现场指导，严格控制施工过程的质量，并按要求进行固化，以求达到最好的使用效果。总之耐火耐磨材料对于确保锅炉的安全、可靠运行极为重要。4实习总结随着循环流化床锅炉机组运行时间增长，发电厂运行人员操作水平日益提高，以及检修、安装工艺水平的大幅改进。现在循环流化床锅炉连续运行时间也有了明显的大幅度提高，神东电力公司有的135MW循环流化床锅炉机组连续运行时间已经超过300多天。米东热电厂1#机组到目前为止也已经安全连续运行150天，主要原因就是总结以往运行操作经验和对同类型机组长周期运行分析，使得运行操作水平和设备维护质量的问题基本得到了有效解决。本文对米东热电厂的两台300MW循环流化床锅炉在实际运行操作中遇到的较为突出床温分布不均，再热蒸汽汽温偏低以及给料系统和排渣系统问题进行分析研究，对容易产生严重磨损的“J”阀回料器和回料立管区域进行了分析，并提出了一些相应的防磨措施。经过近二年的运行实践，表明了循环流化床锅炉运用，具有良好的节能及环保效益和安全性。最重要的是使得循环流化床锅炉运行中的常见突出问题得到分析研究和解决，以及对循环流化床的运行优化及磨损问题有了基本的认识，为今后为300MW循环流化床锅炉机组长周期安全运行奠定了坚实运行的基础。西安交通大学网络教育学院毕业实习报告5致 谢在这次热能与动力工程专业的专科毕业实习报告完成过程中，我要特别感谢西安交通大学网络教育学院的王晓坡老师，是他在忙碌的教学工作中挤出时间来指导、修改、批阅我的实习报告，为我提供了很多参考意见，使我的在实习报告过程中个人能力取得了长足的进步。在论文完成过程中，我还要感谢米东热电厂的运行师傅们，感谢他们在我搜集查阅资料时给我的帮助和实习报告写作中提出的意见和建议，让我能够顺利按时完成这篇毕业实习报告。西安交通大学网络教育学院毕业实习报告参考文献1 吴红军，等。神华神东电力公司新疆米东热电厂300MW机组集控运行规程。20092 方立，孙树宽。循环流化床锅炉水冷壁磨损与防护。水利电力机械J,2007(29):80-833 芩可法，等。循环流化床锅炉理论设计与运行M。北京：中国电力出版社,1998 4 郑体宽。热力发电厂（第二版）。中国电力出版社，20085 车得福。锅炉。西安交通大学出版社，20086 杨世铭、陶文铨。传热学（第四版）。高等教育出版社，20067 吴筱敏、厉彦忠。热能与动力机械测试技术。西安交通大学出版社，20078 于希宁 主编 孙建平 副主编。自动控制原理。中国电力出版社,2008