时间:2022-11-23 18:32:04
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一、前言
循环流化床锅炉作为一种高效、低污染的新型锅炉,采用流态化循环燃烧,燃料适应性好,可燃用烟煤、无烟煤、贫煤,也可燃用褐煤、煤泥、煤矸石等低热值燃料,且燃烧效率高,达94%。由于采用低温燃烧,大幅降低氮氧化合物的排放量,另一显著特点是可燃用高硫煤,通过向炉内添加石灰石,显著地降低二氧化硫排放浓度,以达到良好的环保效果。另外,灰渣活性较好,可以用做水泥等材料的掺合料。纵观我国循环流化床锅炉的运行情况,磨损严重和运行周期短的问题已成为普遍现象,主要表现在炉膛水冷壁、省煤器、过热器的磨损,耐火材料的脱落损坏等。下面结合我公司2台哈锅产260t/h和两台东锅产410t/h循环流化床锅炉的运行情况,分析一下循环流化床锅炉延长运行周期,稳定生产方法。
二、注重设备前期管理
(一)搞好设备的进厂检验
目前,由于国家加强环境保护的执法力度,政策上对循环流化床锅炉的倾斜,循环流化床锅炉纷纷上马,很大程度上拉动了锅炉市场。特别是循环流化床锅炉,行情紧俏,供不应求。许多锅炉厂超出生产能力,为此,各锅炉用户应严把进厂检验这一关。尤其是易磨损部件、承压部件的检验,详查随机资料,特别是出厂检验报告,以确保整体质量,为以后的长周期运行做好基础保障。
(二)严格建设安装标准
在锅炉的建设过程中,要严格按照安装规程。特别是一些重要的尺寸,膨胀缝,一定要严格控制。因为电站锅炉的蒸汽初参数较高,钢材的热膨胀值较大。稍有偏差,很容易造成局部应力集中,变形损坏。这主要集中在让管道的弯头部位或焊接部位。另外,要注意施工的工序,要有先有后。
(三)筑炉工作及耐火材料
由于近些年循环流化床锅炉行业的兴旺发达,耐火材料市场表现活跃,各商家纷纷抢占市场,热闹异常。在短短十余年中,耐火材料的生产厂家,从产量到质量,从品种到规模,都有了迅猛的发展。市场上有时出现鱼目混珠、以假乱真的现象,为此用户要谨慎招标采购。建议在选择耐火材料时,应当详细而广泛的进行考察论证,确保用上货真价实、性能优良的耐火材料,确保锅炉不至于因耐火材料而影响长周期运行。在选择好耐火材料供方的基础上,还要注重耐火材料的施工工艺,因为这也直接影响锅炉的安全运行。基于以上两点,要重点作好耐火材料的养护工作,人们习惯上在筑炉结束,将外护板全部焊接完成后,按部就班地进行烘炉。殊不知,水蒸气在护板内侧反复蒸发与冷凝,影响耐火材料的烘干与烧结。为此,建议在有条件的情况下,尽量在烘炉结束后再做外护板。或者在护板上预留排气孔,保障水汽的及时排除。根据耐火材料的固有特性及施工工艺,制定适宜的烘炉曲线,并严格按烘炉曲线进行。特别是在投煤初期,一定要限制升温速度。往往有些厂家,在启炉的过程中,迫不及待的过早投煤,没有达到煤的燃点,由于反应滞后。随着温度的逐渐升高,一旦达到着火点,则发生爆燃现象.炉膛突然严重正压,床层温度急剧上升,温升高达100℃/min。对耐火材料和锅炉受热面产生强烈的热冲击,对炉体产生损伤性的破坏。
三、运行操作过程中应注意的问题
(一)控制适宜的床温
在运行过程中要加强对料层温度监视,一般将料层温度控制在850℃-950℃之间,温度过高,容易使流化床体结焦造成停炉事故;温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度最高不能超过970℃,最低不应低于800℃。在锅炉运行中,当料层温度发生变化时,可通过调节给煤量、一次风量及送回燃烧室的返料量,调整料层温度在控制范围之内。如料层温度超过970℃时,应适当减少给煤量、相应增加一次风量并减少返料量,使料层温度降低;如料层温度低于800℃时,应首先检查是否有断煤现象,并适当增加给煤量,减少一次风量,加大返料量,使料层温度升高。一旦料层温度低于700℃,应做压火处理,需待查明温度降低原因并排除后再启动。
(二)控制适宜的负荷
根据实际运行情况来看,循环流化床锅炉的负荷最好不要超过额定负荷,以控制在80~95%为理想。在此负荷下,操作稳定,效率较高,磨损较轻,运行周期较长。因为,在超负荷情况下,循环倍率增加,流化风量加大,存在后燃现象,造成后部高温,甚者造成返料器结焦,危及锅炉的安全运行。
(三)运行过程中的参数调整
基于循环流化床的燃烧机理,需要合理的控制炉膛差压、料层差压、流化风量、循环倍率、蒸发量。如果炉膛差压过低,有可能是返料量不够,分离效率低造成的。这将同时造成尾部受热面的加速磨损,过热器、省煤器的磨损泄漏。料层差压偏低,则炉膛蓄热量少,一旦给煤出现问题,容易灭火。如果料层差压偏高,则需较大的流化风量,又增加动力消耗和磨损。事实证明,超负荷运行,得不偿失,将付出巨大的代价。
(四)控制好入炉煤的颗粒度
由于一些厂家为了节省投资将给煤由两级破碎改为一级破碎,造成给煤颗粒度太大,有的颗粒度竟达30~50mm,严重影响了床料的流化,易造成结焦现象的发生,堵塞落渣管,甚至造成大面积结焦而停炉。所以控制好入炉煤的颗粒度是至关重要的。有的电厂在原煤破碎前上了筛分设备进行破碎前预筛分,这不仅减少了破碎机的磨损而且减少了厂用电的消耗。
(五)杜绝野蛮开停炉
强行降温、急剧升温、快速升压都危及到锅炉的安全运行。锅炉故障停炉后,急于检修,强制通风降温,由于各部位的膨胀系数不一致、温度不一致,很容易造成炉墙,炉管的损坏。另外,在锅炉启动时,急于求成,快速升压、升温,膨胀不到位,损坏锅炉。特别是点火初期,过早投煤造成煤炭爆燃,床温骤然升高。强大的热冲击,造成耐火材料快速膨胀,产生皲裂或金属焊缝拉伤。
四、关于循环流化床锅炉的防磨问题
(一)水冷壁的防磨
根据循环流化床锅炉的运行机理,炉膛内是典型的气固两相流,高强度的物料反混,对膜式水冷壁产生冲刷磨蚀。通常的处理办法是在卫燃带覆盖耐火材料,结果造成磨损区域上移,只好再次覆盖耐火材料,如此反复,最终以传热面积减少更换水冷壁管而告终。另一种办法是进行喷涂耐磨材料,但喷涂材料的上部区域磨损较严重。目前,尚没有发现经济实用的解决办法。
(二)分离器的防磨
在炉膛出口处,为了达到较高的气固分离效率,对高温烟气进行节流加速,对中心筒和分离器产生磨损。使中心筒变形穿孔和旋风分离器耐火材料的损坏。为此,在旋风分离器耐火材料的施工中,选择耐磨性能强的材料,同时要严格控制烟气进口和中心筒的安装尺寸。
(三)过热器的防磨
分离后的烟气,经扩压以5~10m/s的速度冲向过热器,在通过第一排过热器管后,流通截面减小,烟气节流加速,冲刷磨损第二排管;同时伴随着局部小面积的急剧磨损。可以在第二排过热器管前加装防磨罩,同时调整运行风量,避免烟气流通偏流,形成烟气走廊。
(四)省煤器的磨损
循环流化床锅炉(CFB) 燃烧技术是一项近年来发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧燃煤技术。通过向循环流化床锅炉(CFBB)内直接加入石灰石、白云石等脱硫剂,可以脱去燃料在燃烧过程中生成的SO2。根据燃料中含硫量的大小确定加入的脱硫剂量,可达到90%以上的脱硫效率;另外,循环流化床锅炉燃烧温度一般控制在850~950℃的范围内,这一温度范围不仅有利于脱硫,而且可以抑制氮氧化物(热力型NO)的形成,同时由于循环流化床锅炉普遍采用分段(或分级)送入二次风,保证炉内尤其是NOx生成区域处于还原型气氛,又可控制燃料型NO的产生。在一般情况下,循环流化床锅炉NOx的生成量仅为煤粉炉的1/4~1/3。NOx的排放量可以控制在300mg/m³以下。因此,循环流化床燃烧是一种经济、有效、低污染的燃烧技术。而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点,因此在国际上得到迅速的商业推广。因此,在我国得到了迅猛的发展,循环流化床锅炉日趋大型化。
本文以某电厂410t/h超高压循环流化床锅炉为例简要介绍了燃烧控制系统。对循环流化床锅炉燃烧相关的控制系统的特点进行分析。
1循环流化床燃烧控制特点
循环流化床锅炉不同于煤粉炉和燃油锅炉,其控制回路多,系统比较复杂,控制系统设计一般包括以下主要回路:汽包水位控制;过热汽温控制;燃料控制;风量及烟气含氧量控制;炉膛负压控制;料床温度控制;料床高度控制;二级返料回料控制。对于汽包水位控制和过热汽温控制特性与通常的煤粉炉和燃油锅炉相同,在此只对与循环流化床锅炉燃烧相关的控制系统的特点进行分析。
由于循环流化床锅炉其燃烧过程十分复杂,燃烧受多种因素的影响,循环流化床锅炉是一个多参数、非线性、时变及多变量紧密接合的复杂系统,使得其自动控制比一般锅炉更加复杂和困难,由于其自身的工艺特点,它比普通锅炉具有更多的输入和输出变量,耦合关系更加复杂,如图1-1所示。
图1- 1 循环流化床锅炉输入和输出变量关系
当锅炉负荷发生变化时(外扰),或给水量、给煤量、返料量、减温水量、引风量、一次风量、二次风量等任一输入量(内扰)改变时,所有输出量(如汽泡水位、蒸汽温度、炉膛压力、床温等)都要发生变化,只是程度有所不同,如表1-1所示。因而循环流化床锅炉控制以系统稳定可靠,负荷自我调节适应性好,系统运行的技术经济效益好,具备完善的操作指导和事故分析手段等,作为控制系统设计的标准。
表1-1 循环流化床锅炉的参数耦合
中图分类号:TK229文献标识码: A
引言
物料循环量是循环流化床锅炉设计、运行中的一个非常重要的参数,该参数对锅炉的流体动力特性、燃烧特性、传热特性以及变工况特性影响很大。
物料循环量的定量表述一般采用三种方法。第一种方法采用循环倍率的概念,其定义如下:
R=FS/FC
R:循环倍率;
FS:循环物料量,kg/h;
FC:投煤量,kg/h;
采用循环倍率最大的优点是直观,计算比较方便,并可对循环流化床锅炉进行大致的分类,目前它被广泛地应用在循环物料量的定量描述中。但采用循环倍率的概念也有其不足之处,首先同一容量的锅炉由于燃煤品质不同,投煤量也不相同,这样在同样的固体颗粒循环量下循环倍率也不相同。其次,在采用脱硫剂时其物料循环量也与投煤量相比,则从概念上不尽合理。第三,由于许多燃用优质煤的循环流化床锅炉,需添加惰性物料,作为循环物料,而这一部分也与投煤量相关联,因此也不尽合理。所以近年来许多人采用第二种方法,即用单位床层面积上的物料循环量来直接描述,即GS。第三种方法是,确定的循环倍率为床内上升段中采用循环技术与不采用循环技术时的灰量之比。目前一般采用第一种和第二种方法。
上面所说的物料循环量主要是指外部物料循环量,即通过返料机构送回床层的物料量,实际上在循环流化床锅炉中,有很大的内循环量。内循环量主要取决于床内构件及流体动力特性。
下面讨论的物料循环量一般是指外部物料循环量。内循环物料量考虑起来比较困难,但内循环在提高脱硫、燃烧的效率方面,其影响与外循环基本上是相同的,对平衡床内温度的影响与外循环不尽相同,但有一点是非常明显的,即内循环增大后,外循环可以适当的降低一些。
在不考虑炉内燃烧脱硫时,循环倍率在实际锅炉中可根据各段的灰平衡以及分离器的效率来确定。
二、运行参数对确定物料循环量的影响
(一)燃料特性对确定物料循环量的影响
燃料特性对确定物料循环量有很大的影响。一般认为,对燃料热值高的煤循环倍率也高,但对挥发分高的煤,则可取较小的循环倍率。但这只是一个总的原则,由于各制造厂本身选取的循环倍率值相差甚大,目前很难给出一个适合各种类型锅炉的循环倍率值。但对于Circofluid型循环流化床锅炉,Bob等提出燃料发热量越高,灰分越低,水份越高,选取的循环倍率也越高。
(二)热风温度及回送物料温度对循环倍率的影响
热风温度变化时,如果循环物料的回送温度及循环倍率均不变,则床层温度会提高。如果考虑床层温度固定在脱硫最佳温度或某一定值时,此时应增加循环倍率,从而保持床温一定。
提高循环物料回送温度时,如果其他参数不变,则根据床内热量平衡,床层温度会提高,此时若要保证床层温度维持在一定值,则应提高循环倍率。
三、物料循环量的变化对运行的影响
(一)物料循环量对燃烧的影响
物料循环量增大时对床内燃烧的影响,主要体现在一下几个方面。首先是物料循环量增加,使理论燃烧温度下降,特别是当循环物料温度较低时尤为如此。其次,由于固体物料的再循环而使燃料在炉内的停留时间增加,从而使燃烧效率提高。当然如果燃烧效率已经很高,再增加循环物料量对燃烧效率的影响就会很小。第三,物料循环使整个燃烧温度趋于均匀,相应的也降低了燃烧室内的温度,这样使脱硫和脱硝可以控制最佳反应温度,但对于冉阿少则降低了反应速度,燃烧处于动力燃烧工况。
(二)物料循环量对热量分配的影响
当循环物料回送温度低于550℃时,省煤器应布置在分离器的前后,当回送温度大于550℃时,省煤器可单级布置于分离器之后,回送温度低于730℃以前,对过热器的影响不很明显,过热器仅需双级布置;但当回送温度大于730℃以后,过热器经常布置成三级,其中一级布置在分离器后的对流竖井中;当回送温度上升时,炉膛部分的吸热增加;当回送温度高于850℃时,对流区段也就不复存在。
(三)物料循环量与变负荷的关系
对于循环流化床锅炉,改变循环倍率即可满足负荷变化的要求。降低循环倍率可使理论燃烧温度上升,从而可以弥补由于在低负荷时相当于正常负荷时过大的水冷壁受热面而造成的烟气过度冷却。同时,也可以降低水冷壁的传热系数,从而使炉膛出口温度不变。在正常负荷下,保持循环倍率设计值运行,随着负荷的下降,循环倍率也随着下降,到达到1/3~1/4负荷时,循环流化床锅炉按鼓泡流化床方式运行,物料循环量为零。此时可以保证汽温、汽压在允许的范围内。只要适当调节物料循环量,循环流化床锅炉就有很好的负荷适应能力和良好的汽温调节性能。
(四)物料循环量对脱硫、脱硝的影响
在循环流化床锅炉中,Ga/S摩尔比一般为1.5~2.0。在循环物料中部分是未与SOX反应的CaO颗粒,因此物料循环量增加,则送入床内的CaO量也随之增加,这样就会使脱硫率增大。如果脱硫率一定,则Ga/S摩尔比明显的降低。
固体物料在炉内循环,使炉内的碳浓度增加,从而加强了NO与焦炭的反应,并使NO排放量下降。固体颗粒物料循环量的变化还会对循环流化床的流体动力特性,如固体颗粒浓度分布、压力分布,固体颗粒在炉内的停留时间以及壁面热流浓度,传热传质特性等影响。
四、有利循环倍率的确定方法
在循环流化床锅炉中,固体颗粒物料循环量增加,会使锅炉的燃烧效率、脱硫效率提高。由于床内固体颗粒浓度增加也会使传热系数增加,同时物料循环量的变化会影响床内的稀、浓相的热量平衡及热量分配,但同时物料循环量的增加又会增加床层总阻力,增加风机电耗。如果在固体颗粒循环回路中还布置有直接冲刷的管束,则物料循环量增加还会使磨损的可能性增大。所以说,有利的循环倍率应该是考虑了燃烧、脱硫、脱硝、传热、热平衡、风机能耗、磨损等因素的一个综合参数。
参考文献:
1、罗传奎,骆中泱、李绚天等。循环流化床最优循环倍率的确定。中国工程热物理年会。94年燃烧学术会议论文集。
[论文摘要]重点分析影响循环流化床锅炉运行周期的前期设备管理、控制风量、负荷以及锅炉防磨等运行中的问题,并提出解决办法。
一、前言
循环流化床锅炉作为一种高效、低污染的新型锅炉,采用流态化循环燃烧,燃料适应性好,可燃用烟煤、无烟煤、贫煤,也可燃用褐煤、煤泥、煤矸石等低热值燃料,且燃烧效率高,达94%。由于采用低温燃烧,大幅降低氮氧化合物的排放量,另一显著特点是可燃用高硫煤,通过向炉内添加石灰石,显著地降低二氧化硫排放浓度,以达到良好的环保效果。另外,灰渣活性较好,可以用做水泥等材料的掺合料。纵观我国循环流化床锅炉的运行情况,磨损严重和运行周期短的问题已成为普遍现象,主要表现在炉膛水冷壁、省煤器、过热器的磨损,耐火材料的脱落损坏等。下面结合我公司2台哈锅产260t/h和两台东锅产410t/h循环流化床锅炉的运行情况,分析一下循环流化床锅炉延长运行周期,稳定生产方法。
二、注重设备前期管理
(一)搞好设备的进厂检验
目前,由于国家加强环境保护的执法力度,政策上对循环流化床锅炉的倾斜,循环流化床锅炉纷纷上马,很大程度上拉动了锅炉市场。特别是循环流化床锅炉,行情紧俏,供不应求。许多锅炉厂超出生产能力,为此,各锅炉用户应严把进厂检验这一关。尤其是易磨损部件、承压部件的检验,详查随机资料,特别是出厂检验报告,以确保整体质量,为以后的长周期运行做好基础保障。
(二)严格建设安装标准
在锅炉的建设过程中,要严格按照安装规程。特别是一些重要的尺寸,膨胀缝,一定要严格控制。因为电站锅炉的蒸汽初参数较高,钢材的热膨胀值较大。稍有偏差,很容易造成局部应力集中,变形损坏。这主要集中在让管道的弯头部位或焊接部位。另外,要注意施工的工序,要有先有后。
(三)筑炉工作及耐火材料
由于近些年循环流化床锅炉行业的兴旺发达,耐火材料市场表现活跃,各商家纷纷抢占市场,热闹异常。在短短十余年中,耐火材料的生产厂家,从产量到质量,从品种到规模,都有了迅猛的发展。市场上有时出现鱼目混珠、以假乱真的现象,为此用户要谨慎招标采购。建议在选择耐火材料时,应当详细而广泛的进行考察论证,确保用上货真价实、性能优良的耐火材料,确保锅炉不至于因耐火材料而影响长周期运行。在选择好耐火材料供方的基础上,还要注重耐火材料的施工工艺,因为这也直接影响锅炉的安全运行。基于以上两点,要重点作好耐火材料的养护工作,人们习惯上在筑炉结束,将外护板全部焊接完成后,按部就班地进行烘炉。殊不知,水蒸气在护板内侧反复蒸发与冷凝,影响耐火材料的烘干与烧结。为此,建议在有条件的情况下,尽量在烘炉结束后再做外护板。或者在护板上预留排气孔,保障水汽的及时排除。根据耐火材料的固有特性及施工工艺,制定适宜的烘炉曲线,并严格按烘炉曲线进行。特别是在投煤初期,一定要限制升温速度。往往有些厂家,在启炉的过程中,迫不及待的过早投煤,没有达到煤的燃点,由于反应滞后。随着温度的逐渐升高,一旦达到着火点,则发生爆燃现象.炉膛突然严重正压,床层温度急剧上升,温升高达100℃/min。对耐火材料和锅炉受热面产生强烈的热冲击,对炉体产生损伤性的破坏。
三、运行操作过程中应注意的问题
(一)控制适宜的床温
在运行过程中要加强对料层温度 监视,一般将料层温度控制在850℃-950℃之间,温度过高,容易使流化床体结焦造成停炉事故;温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度最高不能超过970℃,最低不 应低于800℃。在锅炉运行中,当料层温度发生变化时,可通过调节给煤量、一次风量及送 回燃烧室的返料量,调整料层温度在控制范围之内。如料层温度超过970℃时,应适当减少给煤量、相应增加一次风量并减少返料量,使料层温度降低;如料层温度低于800℃时,应首先检查是否有断煤现象,并适当增加给煤量,减少一次风量,加大返料量,使料层温度升高。一旦料层温度低于700℃,应做压火处理,需待查明温度降低原因并排除后再启动。
(二)控制适宜的负荷
根据实际运行情况来看,循环流化床锅炉的负荷最好不要超过额定负荷,以控制在80~95%为理想。在此负荷下,操作稳定,效率较高,磨损较轻,运行周期较长。因为,在超负荷情况下,循环倍率增加,流化风量加大,存在后燃现象,造成后部高温,甚者造成返料器结焦,危及锅炉的安全运行。
(三)运行过程中的参数调整
基于循环流化床的燃烧机理,需要合理的控制炉膛差压、料层差压、流化风量、循环倍率、蒸发量。如果炉膛差压过低,有可能是返料量不够,分离效率低造成的。这将同时造成尾部受热面的加速磨损,过热器、省煤器的磨损泄漏。料层差压偏低,则炉膛蓄热量少,一旦给煤出现问题,容易灭火。如果料层差压偏高,则需较大的流化风量,又增加动力消耗和磨损。事实证明,超负荷运行,得不偿失,将付出巨大的代价。
(四)控制好入炉煤的颗粒度
由于一些厂家为了节省投资将给煤由两级破碎改为一级破碎,造成给煤颗粒度太大,有的颗粒度竟达30~50mm,严重影响了床料的流化,易造成结焦现象的发生,堵塞落渣管,甚至造成大面积结焦而停炉。所以控制好入炉煤的颗粒度是至关重要的。有的电厂在原煤破碎前上了筛分设备进行破碎前预筛分,这不仅减少了破碎机的磨损而且减少了厂用电的消耗。
(五)杜绝野蛮开停炉
强行降温、急剧升温、快速升压都危及到锅炉的安全运行。锅炉故障停炉后,急于检修,强制通风降温,由于各部位的膨胀系数不一致、温度不一致,很容易造成炉墙,炉管的损坏。另外,在锅炉启动时,急于求成,快速升压、升温,膨胀不到位,损坏锅炉。特别是点火初期,过早投煤造成煤炭爆燃,床温骤然升高。强大的热冲击,造成耐火材料快速膨胀,产生皲裂或金属焊缝拉伤。
四、关于循环流化床锅炉的防磨问题
(一)水冷壁的防磨
根据循环流化床锅炉的运行机理,炉膛内是典型的气固两相流,高强度的物料反混,对膜式水冷壁产生冲刷磨蚀。通常的处理办法是在卫燃带覆盖耐火材料,结果造成磨损区域上移,只好再次覆盖耐火材料,如此反复,最终以传热面积减少更换水冷壁管而告终。另一种办法是进行喷涂耐磨材料,但喷涂材料的上部区域磨损较严重。目前,尚没有发现经济实用的解决办法。
(二)分离器的防磨
在炉膛出口处,为了达到较高的气固分离效率,对高温烟气进行节流加速,对中心筒和分离器产生磨损。使中心筒变形穿孔和旋风分离器耐火材料的损坏。为此,在旋风分离器耐火材料的施工中,选择耐磨性能强的材料,同时要严格控制烟气进口和中心筒的安装尺寸。
(三)过热器的防磨
分离后的烟气,经扩压以5~10m/s的速度冲向过热器,在通过第一排过热器管后,流通截面减小,烟气节流加速,冲刷磨损第二排管;同时伴随着局部小面积的急剧磨损。可以在第二排过热器管前加装防磨罩,同时调整运行风量,避免烟气流通偏流,形成烟气走廊。
(四)省煤器的磨损
中图分类号:TQ4.577 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)47-0016-02
0引言:调兵山发电公司锅炉是上海锅炉制造引进型300MW循环流化床锅炉,#1锅炉2009年12月19日投产,#2炉2010年5月7日投产,#1、#2锅炉自投产以来发生过翻床、给煤不畅、炉内受热面磨损、飞灰含碳量高等问题,该论文结合调兵山公司循环流化床机组运行中出现的问题,依据CFB锅炉结构、燃烧原理等自身特点进行深刻的分析和论述,掌控300MW CFB锅炉设备运行规律,有效的避免了循环流化床机组运行时间短的问题,为循环流化床机组长周期安全稳定运行提出自己的见解,为运行积累宝贵经验,本厂2台循环流化床锅炉均实现了281天的长周期安全稳定连续运行。针对循环流化床锅炉炉渣含碳量飞灰含碳量的问题进行调整,使炉渣含碳量降低至1.2%左右,飞灰含碳量降低至1.5%左右,有效的节约了能源提高了机组效率,降低了机组煤耗。
1.锅炉翻床
1.1锅炉翻床的原因:
1.1.1 锅炉两侧床压差:两侧床压差大于2KPa时易产生翻故,运行经验证明当两侧床压差大于5KPa,必须采取措施。
1.1.2 两侧床温差也易产生翻床现象。
1.1.3两侧一次、二次风量偏差过大也是产生翻床的主要原因。
1.1.4两侧床压保持过高也是翻床的另一主要原因。
1.1.5 排渣系统不能稳定运行,造成锅炉床压升高。
1.1.6 运行中给煤线跳闸造成左右侧给煤量偏差大
1.1.7运行中一、二次风量测量装置故障,造成测量风量与实际风量偏差大(如风量测点取样管堵塞、漏风等)
1.1.8运行中主一次风门故障或开度落在不灵敏区间(如风门失电、断气、卡涩等)
1.2 锅炉发生翻床后的处理:
1.2.1当发现锅炉床压有失稳迹象时,流化不正常,通过改变一次风量设定值恢复床压稳定。
1.2.2当发现左右两侧床压偏差大于5KPa时,及时解除一次风自动调节,手动调整左右两侧主一次风门开度,控制一次风量的方法进行调节(一次风机不许超过额定电流332A),并通过开关左右上下二次风门调节二次风量的方法进行辅助调节,加大床压高侧的风量,适当减小床压低侧的一次风量。
1.2.3加大床压高一侧炉膛的排渣量。
1.2.4翻床后,当两台一次风机发生抢风时,立即将不出力的风机入口调节挡板关回至30%以内,当不出力一次风机电流逐渐恢复后,逐渐关小出力一次风机入口调节挡板,开大不出力一次风机入口调节挡板,调平两台一次风机出力。
1.2.5如果发生翻床短时间内无法吹平,应立即投运床压高一侧风道燃烧器,停止床压高一侧给煤线,减少床压低一侧的给煤量,尽量保持床温,防止由于给煤量大造成吹平时发生爆燃或结焦发生。
1.2.6当两侧床压恢复稳定后,立即恢复给煤运行,尽快提升床温至正常值,床压床温稳定后,要及时投入自动调节,通过修改一次风量偏差偏置的方式对床压平衡进行调节。
1.2.7长时间无法吹平或是翻床床料高侧不流化时,加大排渣,吹平后再根据床温情况投煤或投入油枪。
1.2.8当出现一次风抢风现象时,短时间不能控制抢风现象,可停止一次风机运行,重新启动。
1.2.9当炉膛温度下降,汽温汽压下降时,根据锅炉压力汽温适当减负荷,维持汽轮机负荷与锅炉热负荷相当,减负荷时注意防止汽温骤降或急剧升高。
1.2.10处理翻床时间较长应根据床温情况,调节外置床的灰循环量,保持床温稳定。
1.2.11处理翻死床时,应注意开大床压高侧的二次风,使床压高侧的床料上部首先流化松动,减少一次风机的负担,注意防止一次风机出口压力过高,损坏一次风系统膨胀节。
1.2.12当床压翻死时应适当降低流化风机压力,防止损坏锅炉膨胀节(具体值可根据我厂膨胀节承压能力设定)
2.给煤不畅
2.1 给煤不畅的原因
给煤不畅的主要原因是来煤潮湿,来煤中含灰量大,甚至来煤中夹杂大量泥土。燃料中的细微颗粒在煤中水份大时极易粘结,从而造成煤仓和给煤机堵煤。给煤机的堵塞主要在入炉前的刮板给煤机,雨季经常出现刮板给煤机底部积煤将刮板抬高,使给煤机的出力不断降低,刮板给煤机电流增大发生卡涩,若处理不及时,最终的结果就是给煤机不堪重负而跳闸,严重时刮板给煤机受损,电机烧毁。
2.2 运行对策
2.2.1加强运行中给煤线的检查和维护。重点是称重给煤机皮带是否跑偏,清扫链能否及时将漏入称重机下部的积煤刮走,刮板给煤机传动链咬、是否良好,刮板是否有断裂和长时间运行变长、松脱的情况。问题一经发现,必须及时安排停运处理,避免设备缺陷进一步扩大,甚至设备损坏。
2.2.2针对本厂运行情况,建议运行时加强对中心给煤机和刮板给煤机的监视,运行时中心给煤机转速自动投入,根据出力情况自己调整转速,但运行人员应通过转速偏置,尽量降低转速,使中心给煤机与皮带给煤机结合部立管中不积煤,可以有效防止中心给煤机棚煤。
2.3.3运行中加强对刮板给煤机电流监视和调整,发现刮板给煤机电流增大后应立即去就地检查是否积煤,及时调整给煤点给煤口开度,消除积煤,若经调整后无法消除应及时联系检修清理,防止设备损坏。
3.炉内受热面磨损
300MW循环流化床锅炉炉内除布置水冷壁管外,还在炉膛上部布置扩展蒸发受热面,扩展蒸发受热面也叫水冷屏和翼型水冷壁,根据锅炉蒸发量的需要补充,一般在30到40屏之间。循环流化床锅炉受热面磨损是循环流化床锅炉正常运行最大威胁之一,由于磨损(受热面、耐火材料、风帽等)造成的停炉事故接近停炉总数的50%。炉膛内水冷壁管磨损主要表现在水冷壁管与耐磨材料交接及以上1~5m处、炉膛四角、返料口上部及绝热式旋风分离器入口等处。
3.1炉内受热面磨损的原因
3.1.1烟气流速的影响;
3.1.2烟气颗粒浓度的影响;
3.1.3燃料性质的影响;
3.1.4安装及检修质量的影响;
3.1.5耐磨材料脱落;
3.1.6锅炉本身动力场的影响。
3.2防范措施
3.2.1在保证床料充分流化的前提下,尽量降低一次风量;
3.2.2在维持氧量的前提下适当调整二次风量,合理搭配上下二次风量,保持合适的过剩空气。
3.2.3采用防磨技术:(1)提高密相区耐磨浇筑料和水冷壁管加装防磨护板。(2)耐磨浇筑料上的水冷壁管进行热喷涂,提高管壁表面硬度;(3)采用让管设计,改变物料运动方向,一定程度上避开或减小磨损。(4)选择质量较好的耐磨浇筑料和技术水平高的施工队伍,确保耐磨浇筑料在机组正常运行时不脱落。
4.飞灰可燃物高问题
燃烧无烟煤、贫煤的循环流化床锅炉飞灰可燃物普遍较高,这是采用循环流化床燃烧技术目前乃至今后亟需解决的问题。
4.1飞灰可燃物高的原因
4.1.1床温对飞灰含碳量的影响,床温越高飞灰含碳量越小,但也不能过高,防止结焦。
4.1.2返料器运行不正常造成飞灰含碳量高,返料器运行不稳定,有时发生烟气反窜,严重影响分离器的效率。经常监视返料器的工作状态对降低飞灰含碳量有重要作用。
4.1.3燃烧温度对偏低,燃烧室内氧量分布不均匀,燃烧室内中心区域缺氧,也是飞灰含碳量高的原因之一。
4.1.4燃煤粒度选择不合理,粒度中细粉末过多也会造成飞灰含碳量高。
4.2 飞灰可燃物高的解决方案
4.2.1床温提高,碳离子燃尽时间缩短,燃尽时间缩短将使飞灰含碳量减少。为了防止床料结焦和控制NOX的生成,对燃用低硫无烟煤燃烧温度选高一些有利于降低飞灰含碳量,一般取950-980℃。对燃用高硫无烟煤和烟煤时,考虑脱硫效果,燃烧温度选低一些,一般取840~890℃。
4.2.2制备粒度分布合理的燃煤。
4.2.3提高分离器的分离效率、选择合适的飞灰再循环倍率。
4.2.4电除尘飞灰再燃烧。
5.结论
300MW循环流化床锅炉运行过程中除存在上述问题,还存在水冷风室漏渣,辅机故障、脱硫设备故障等情况,在以后的运行中,可能还会逐渐暴露一些其它方面的问题,但通过设备治理和运行人员运行水平的不断提高,一定会体现出大型循环流化床锅炉燃烧效率高,负荷调节能力强,污染物排放低的优势,实现循环流化床锅炉的广泛应用和大型化研发工作的不断加快。
参考文献:
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水煤浆工业锅炉及其点火系统的安全性设计丁东成 陶云 徐获萍(5)
浅析有机热载体的更换或再生彰旭Min(7)
关于锅壳式燃油燃气锅炉的一体化辅助设计探讨徐保平 雒里柯(9)
一起煤气管道事故的调查分析李秀蓬 薄玉林 董朋明(11)
压力容器的选材应经济合理申麦茹(12)
SHFx型旋涡内分离循环流化床锅炉简介及调试运行孟向军 梁宏(13)
容积式燃气常压热水锅炉的应用探讨寇广孝 顾炜莉 李惠敏(16)
锅炉及压力容器焊接工艺规程专家系统介绍蔡洪臣(17)
小型铝制承压锅炉稳定性的探讨童庆标(19)
锅炉低温过热器爆管原因分析滕举彪(20)
一例磁粉检测磁痕的识别谢力民(21)
造纸烘缸检验及缺陷分析温建明(23)
浅谈小型汽水两用锅炉水质处理陈勇(24)
一起液化石油气铁路罐车液位计泄漏事故原因分析及防止措施张永红(25)
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恩施自治州锅炉压力容器压力管道特种设备安全监察工作的思考陈佐鸣(31)
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城镇燃气管道对接焊缝射线检测问题探讨秦志辉(36)
在用压力容器的声发射检验和评定帅军华(39)
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强化管理节能增效朱风霞(52)
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中图分类号:X793 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)40-0224-02
造纸工业作为我国仅次于电信和钢铁的第三大产业,与国民经济和社会发展息息相关。截止到2012年我国纸及纸板生产企业约3500家,纸及纸板生产量达10250万吨,较上年增长3.22%。而早在2008我国纸和纸板年产量已经超过美国成为纸和纸板年产量世界第一大国[1-2]。然而在产量增长的同时,伴随着大量污染物的产生。据统计,仅造纸工业污水排放量就占我国污水总排放总量的10%-12%[3]。造纸过程中产生的造纸污泥更因其产量大(每生产一吨纸,产生约1200kg造纸污泥[4]。)、成分复杂、含水量高、难处理等因素,给资源环境造成了巨大压力。如何处理造纸污泥使污泥减量化、无害化和资源化一直是造纸工业所面临的重要问题。
1.造纸污泥的性质和危害
造纸污泥是造纸厂污水经过一段二段的水处理后的残余物,按处理过程不同将造纸污泥分为四类,废水经过一级处理产生的污泥称为一次污泥;经过二级生化处理产生的活性污泥为二次污泥;脱墨污泥则是废纸在浮选脱墨过程中形成的废渣;废纸和活性污泥混合在一起称为混合污泥。污泥中混合污泥含量最高,约占全场污泥的60%。不同种类的污泥组成成分也各不相同,一次污泥中主要是废水中的悬浮物。脱墨污泥则含有大量油墨、灰分和各种杂质。二次污泥中含有丰富的营养物质,以及大量的细菌真菌等有机体。因造纸污泥的特殊性,其理化性质也与城市污泥和工业污泥不同,具体特征如下:
(1)含水率高,一般为90%以上,未经脱水处理的造纸污泥基本成液体状,不利于运输。污泥中所含水分分为间隙水、毛细水、吸附水和内部结合水四类。(2)含盐量较高,会明显提高土壤导电率、破坏土壤结构、抑制植物对水分的吸收[5]。(3)含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等有机高分子成分。一旦造纸污泥处置不当,很容易腐化发臭,滋生蚊蝇,造成二次污染。(4)造纸污泥pH值为7.2,显中性,可以用来改良酸性土壤[6]。
2.污泥处理技术
造纸污泥的处理技术主要分为卫生填埋法、堆肥法、脱水法、直接排海法和焚烧法。
造纸污泥的卫生填埋技术是造纸污泥处理采用的最广泛的方式,具体是指采用防渗、覆盖、渗滤液等一系列工程措施将处理过的污泥集中堆、填、埋的处理方式[7]。这种处理技术具有操作简单,投资少,处理量大等优点。但污泥卫生填埋技术只是权宜之计,这种方法严重浪费土地及一旦防渗处理不当,渗滤液会危害水土环境和造成土壤盐碱化。随着人们环保意识的加深,这种处理方式将逐步被淘汰。
造纸污泥作为优质的有机肥料,进行好氧堆肥化后农用,可以提高农作物产量。同时污泥中的有机质,腐殖质可改善土壤结构。污泥堆肥处理因其耗能低、投资少、运行费用低而受到许多专家学者的青睐。相对而言,污泥堆肥处理也存在臭气外排造成二次污染、占地面积大、运输费用高、下渗会影响周边的地表水等瓶颈[8-10]。
常用的脱水处理方式分为自然干燥和机械脱水两种。将造纸污泥自然晾晒,进行蒸发脱水为自然干燥法。这种方式投资少,成本低。但是占地大,周期长,晾晒过程中有臭味。机械脱水则由于污泥粘度很大,很难分散,只能去除部分自由水,脱水后水含量依然很高。如经国内造纸厂普遍采用的链带压滤机脱水后,造纸污泥含水率还在65%~75%之间[11]。
将造纸污泥直接排入海洋的方法因其对海洋生态环境和渔业资源的巨大危害而逐渐被禁止。
造纸污泥焚烧处理是最彻底的污泥处置方法。焚烧法是指把脱水预处理的污泥焚烧,回收焚烧过程中产生的高温烟气热能同时利用袋式除尘和干式或湿式反应塔脱硫净化达标排放[12]。焚烧过程中可以使有机物碳化,最大限度的减小污泥体积(焚烧后灰渣体积仅相当于机械脱水污泥的10%[13])。高温还可以破坏污泥里有毒的有机分子结构。焚烧过程中产生的热能,还可以用来发电或供热。焚烧后产生的灰渣同样可以进行资源化利用:舒伟[14]研究发现,用污泥焚烧灰可以制成具有良好透水性能的砖块,砖块的各项理化性能均达到国家相关标准要求。经球磨方式处理的造纸污泥焚烧灰具有较高的火山灰活性,使用平均粒径低于100μm的焚烧灰渣可以等量代替硅酸盐水泥,却不降低水泥的强度等级[15]。由此可以预见,随着污泥产量的持续增长,对污泥的处理技术的研究将集中在焚烧法上。
3.焚烧法处理造纸污泥的试验研究
李春雨[16]等分析了城市湖泊污泥、制革污泥,以及两种造纸污泥的燃烧特性,发现四种污泥都具有高挥发分、高灰分、低热值的特点,燃烧过程分为挥发分燃烧和固定碳燃烧两个阶段。将造纸污泥单独焚烧,易于着火,但燃烧速率较低,燃烧时间长。使用采自广东某造纸厂的脱水车间,自然干燥14 d后的造纸污泥与煤粉在不同比例情况下混合燃烧,进行热重分析,结果表明,混合燃烧过程中,造纸污泥和煤基本保持各自的挥发分析出特性,其燃烧曲线基本位于污泥和煤燃烧曲线之间[17]。对造纸污泥和稻草混合燃烧特性和混合物动力学特性进行研究,结果发现,混合物的燃烧过程中,平均活化能呈现先增大后减小,然后再增大的趋势。同时污泥的燃烧过程中存在3个明显的失重峰[18]。早在2010年3月中旬,在“造纸之乡”富阳市,造纸污泥焚烧发电综合利用一期工程调试成功,日均处理量达600吨,实现了将造纸污泥变废为宝的资源化利用。
4.循环流化床焚烧造纸污泥
循环流化床作为近年来快速发展的一种高效率、低污染的清洁燃烧技术,整个装置由循环流化床焚烧炉本体、启动燃烧室、送风系统、引风系统、污泥/ 废渣加料系统、给煤系统、高温旋风分离器、返料装置、尾部烟道、尾气净化系统、测量系统和操作系统等几部分组成[19]。其基本原理为物料在硫化状态下燃烧。物料进入炉膛,细粒子被一次风带入燃烧室上部燃烧,一般粗粒子在燃烧室下部燃烧。伴随烟气飞出炉膛的细粒子由固体物料分离器分离后,经返料器返回炉膛燃烧。燃烧过程中产生的烟气经尾部净化装置处理后排放。蒲文灏[20]进行了不添加辅助燃料,100%采用造纸污泥在循环流化床中燃烧试验,发现造纸污泥水分含量越高,在流化床内吸热越多,燃烧反应速度越慢;采用增大二次风率的方法,可以增加燃烧的稳定性,提高燃烧效率。曾庭华、孙昕、陈晓平[21-23]等通过试验研究,证实了造纸污泥进入循环流化床后,会形成污泥结团,有利于造纸污泥的高效燃烧。当造纸污泥中含水量降至40%时,造纸污泥能在流化床内燃烧稳定,含水量高于60%的情况下需要加入辅助燃料。使用煤作为助剂和造纸污泥在流化床中混合燃烧,燃烧效率高于92%。燃烧过程中产生的烟气和灰渣中的重金属经过净化处理装置处理后排放均满足环保要求。2004年,常州市排水管理处同东南大学、常州热电公司改造了常州第一热电厂1台20t/h循环流化床锅炉,用来焚烧污泥,运行情况良好[24]。
5.不足和展望
通国外相比,我国对造纸污泥的处理研究相对较晚,主要的处理方式还集中在卫生填埋、和污泥农用等传统方法上。随着对造纸污泥认识的加深,符合环境可持续发展需要的焚烧法必将受到越来越多的重视。然而焚烧法处理造纸污泥也存在许多问题需要解决:焚烧处理设施投资大,处理费用高;造纸污泥充分燃烧过程中需要添加煤等辅助燃料,随着能源价格的不断上涨,污泥焚烧处置成本也随之增加;应增加造纸污泥和煤等助剂在循环流化床中燃烧特性,影响因素,最佳配合比等方面的研究;研究是否可以使用其他引燃助剂代替煤炭等不可再生资源,但是不影响造纸污泥的燃烧特性;深入对煤和造纸污泥混合燃烧过程中硫化、污染物生成机理等方面的研究,为焚烧法提供更详细的实验数据。
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市场开发成效显著,夯实公司发展基础。一年来,我们把市场开发作为全年工作的重点,巩固与五大发电公司、东方电气等的合作关系,全面进军国内外电建市场,不断拓展发展领域。全年共签订发电集团电厂2330mw机组、甘肃发电厂2600mw#2机组、东方k厂2600mw机组、户县二电厂吹管技术服务、s厂运行手册编制、大唐韩城第二发电有限责任公司升压站改造、电厂2300mw机组工程2机组调试、国电电厂2600mw机组扩建、华能电厂1600mw机组扩建工程等调试合同9份。
在建工程顺利推进,品牌形象不断提升。现场员工以实际行动践行“品质成就未来”企业核心理念,做到服务理念追求真诚,服务内容追求规范,服务形象追求品牌,服务品质追求一流,全力打造电建调试的服务品牌。新疆市项目部针对该工程是循环流化床机组,设计变更多,新技术应用多,新疆冬季严寒大风施工难度大等特点,克服重重困难,以调试促安装、土建,理顺各阶段应具备条件,积极参与到设备单体调试当中去,以优质服务赢得了总包方的认可。神华神东电力发电厂2300mw机组工程是地区最大容量的循环流化床机组,同时也是哈尔滨锅炉厂首台自主知识产权锅炉,这台机组的调试结果关系着调试公司将来在神东电力的市场,他们坚持“今天的现场就是明天的市场”理念,在项目经理王俊洋的带领下,深入现场研究和分析每一个技术难题,认真消缺,确保按期移交生产投入营运。彬长矿区煤矸石资源综合利用2200mw发电工程,是东锅厂首台自主开发的200mw循环流化床锅炉,技术难度大,现场条件复杂,项目经理郭萌带领现场员工,在循环流化床机组甩负荷试验中实现了新突破,为调试公司在循环流化床调试方面积累了宝贵的经验。印尼南望电厂(2300mw)机组得到了印尼国家电力公司pln及相关单位的充分肯定、苏娜拉亚电厂首次进行了海水淡化制水。陕北洁能(洁净煤)电厂机组是陕西省最大的焦炉煤气发电项目,调试公司在焦炉煤气发电调试中实现新突破。截止目前,陕西蒲城发电厂技改工程(2330mw)1号机组、陕西彬长矿区煤矸石资源综合利用(2200mw)机组、神华神东电力发电厂2300mw循环流化床机组、神华新疆2300mw煤矸石热电厂、国电大武口热电有限公司2330mw机组1号机组、青铜峡铝业自备电厂2330mw机组1号机组、发电集团热电厂2330mw热电联产、中水集团发电有限责任公司一期(2660mw)工程2机组调试、神木洁能电厂250mw调试工程等9项工程,机组均通过了有关部门168(72+24)小时满负荷试运后的质量检验工作,已顺利移交生产投入营运。印尼南望电厂(2300mw)燃煤发电机组调试工程、印尼苏娜拉亚(1600mw)燃煤发电机组调试工程、国电第二发电厂(2600mw)机组调试工程、balco(4330mw)机组调试工程等4项工程顺利推进,受到中外业主的高度评价。涌现出了李琳、陈念重、王俊洋、张波等一批“忠诚企业、服务业主、奉献精品、赢得市场”先进典型,使“电建”调试品牌的影响力不断得到提升。
以“依法治企年”活动为契机,不断提高经营管理水平。结合“依法治企年”活动和“小金库”专项治理工作,严格按照“三标一体”管理体系的要求,不断提高公司标准化管理水平。认真梳理完善相关管理和控制制度,对公司原有各项规章制度进行逐一审核、修订、增加或删改,使制度更合理、更具有操作性,并统一编辑装订成册,形成公司规章制度体系。同时自查公司存在的管理漏洞和经营风险,提高公司依法治企水平。制定了调试公司三年规划,为公司长远发展指明方向。参与编写了火电标准化建设委员会的《达标投产规程》和《火电建设质量管理规程》,编辑《调试手册》,修改完善各个机组调试大纲、制定收资调研控制程序,初步建立循环流化床、海水淡化、电网安评、脱硝技术、水电调试和节能环保等调试规范,加强对工程项目的规范化和调试过程的标准化管理。开展“让业主满意”劳动竞赛和“青年文明号”活动,以活动促进公司管理水平不提高。今年先后有4篇论文在《电力建设》和《清洗世界》发表,有10篇论文获得省公司系统优秀论文,员工的专业技术水平不断提高,公司的影响力也不断扩大。
坚持以人为本,关心员工生活。一年来,我们一直把服务重点放在一线,坚持以 “一线为重点、立足一线、服务一线”的理念。坚持党建带团建、促工建,特别是今年工作任务重,员工在现场工作时间长,环境差的情况下,我们更加注重关心员工生活,多为员工办实事、办好事。先后到工程现场对员工进行慰问,对员工及家属的喜、病、丧事宜及时组织慰问、探视。加大小家建设力度,春节期间,印尼南望项目部,组织现场员工贴对联、放鞭炮,举行篮
球比赛。组织员工为青海玉树地震灾区踊跃捐款。开展“导师带头”和青年突击队活动,在海水淡化、循环流化床等新技术方面为公司培养专业人才,使生力军队伍不断得到壮大。通过开展形式多样的活动,营造了和谐、团结、向上的良好氛围。
重视员工思想教育,努力建设一支高素质的员工队伍。结合公司现场工程点多,人员分散的特点,以调试公司qq群、邮箱等网络平台为载体,学习文件,介绍工程情况,布置工作,组织开展网络交流与讨论,统一员工的思想和行动。针对全年工作特点,教育员工树立大局意识,在集体利益与个人利益发生冲突时能“舍小家,为大家”。卢正阳、李琳、王俊洋、张润军等同志虽然是所领导,但他们分别兼任项目经理,他们敢于负责,勇挑重担,身先士卒,一直坚持战斗在调试现场第一线,以实际行动为员工当好表率。王俊洋同志的双胞胎儿子,春节前都生病住院,时值电厂调试正处在紧张阶段,妻子一人毫无怨言地承担起照顾两个孩子的义务,以实际行动支持他的工作,默默地为小家做出奉献。他始终坚守在工程一线没有向组织提出任何要求。国庆节期间,张波同志不满2岁的孩子得肺炎住进了医院,而他却在热电厂锅炉点火吹管中紧张工作着,直到现场吹管合格后,才连夜坐火车赶回家照顾孩子。刘晓鹏同志孩子患病住院,他让父母和岳父母帮忙陪伴,坚持在现场准备相关资料,全身心投入到调试工作中,孩子快出院才赶回西安。一些同志新婚燕尔不要说渡蜜月,连蜜周都没有渡完就又赶赴现场。调试公司正是因为有这样一支忠诚企业,默默奉献的员工队伍,使调试公司从一个辉煌走向又一个辉煌,这里浸透了大家无数的汗水和心血。 二、存在的主要问题和不足
1、主营业务单一,拓展新的业务领域迫在眉睫。虽然在调试方面我们占有绝对的优势,今年在循环流化床及焦炉煤气发电等项目上有所突破,但随着业主要求越来越高,在调试招标方面多为综合招标,既包括调试又含有性能试验及特殊试验,在性能试验及特殊试验方面我们还存在一定的不足,拓展新的业务领域迫在眉睫。
2、人员素质、技术水平、技术装备有待进一步提高。
由于电力施工企业工作条件艰苦,收入待遇较低,不仅人才引进比较困难,而且能力强、业务精的骨干跳槽,造成技术人才和高级管理人员严重短缺。近年来,我所新进人员较多,这些同志缺乏现场调试实践经验,特别是能够独当一面的专业骨干相对偏少,人员素质还不能满足工作需要,也制约了市场的开发力度,对于公司长远发展有一定的影响。但如新进人员太多又会影响到调试淡季人员窝工现像,所以配备合理的调试人员数量是一个及待解决的问题。随着我国经济的不断发展,电力高端技术不断涌现,机组装机容量、技术参数不断提高,需要仪器设备也不断更新,目前我所的技术装备还不能全面满足调试需求。特别是在拓宽调试范围上,我们要向性能试验和特殊试验方向发展,但这方面需要大量试验仪器设备,我所目前还是空白。另外配备性能试验及特殊试验的仪器设备需要大量资金,资金来源的问题也要提到议事日程上。
三、对形势和问题分析
2011年我公司调试工作虽然很重,但面临最大的困难仍旧是调试市场竞争加剧,公司在调试的主导地位受到冲击。由于目前国家节能减排工作重点和加大投资风电、核电及其他类型电力工程,火电市场相对萎缩,另外电力调试市场竞争越来越激烈,调试队伍增多并在不规范的电建市场中无序竞争,一路拼杀下来,拼旧了设备,拼走了人才,几乎拼光了老本,拼的电建兄弟犹如战场上的仇敌,公司在调试的主导地位受到冲击,这些问题使队伍稳定和可持续发展受到了严峻的挑战,使我们压力巨大。
四、2011年的工作打算
工作思路:坚持“一个中心”:以确保调试公司稳定发展为中心;实现“两个提高”:即提高工程项目调试管理水平,实现无形资产升值;提高抗击市场风险的能力,继续拓展新的调试领域。
重点工作:2011年调试公司各项工作依然很重,面临的困难和市场压力更大,又是九个工程同时上马,十几台300mw以上的机组要求投产,我们要保证明年重点工程按期按质竣工。对此我们既要认清形势,增强危机感、紧迫感,又要坚定信心,提高工作能力和管理水平,强化安全管理,确保调试质量和安全处于受控状态,切实做好调试工作,努力保持调试公司经营业绩和基础管理工作持续稳定发展。
1、抓好在建工程。由于电力调试单位内部恶性竞争,经常导致低价中标,我们要以质量求生存。从调试质量、服务态度及人力资源配置各方面均要确保做好调试工作。要对调试质量、服务质量以及调试的深度和广度上进行总结,保证新项目在实施过程中进展顺利。只有这样,才能使调试水平更高,效益好大,后劲更足。要加大对技术装备的配置,特别是配置高精尖的测量设备,以满足调试的需要。
明年工程主要有:印尼南望电厂(2300mw)燃煤发电工程和苏娜拉亚(1600mw)燃煤发电工程、balco(4330mw)燃煤发电工程、国电第二发电厂(2600mw)燃煤发电工程、中国水电建设集团公司发电有限责任公司一期(2660mw)工程2机组调试、陕西榆横电厂(2600mw)燃煤发电工程、新疆哈密大南湖电厂(2300mw)燃煤发电工程、华能陕西发电有限公司电厂(2660mw)调试工程2号机组调试、华电新疆发电有限公司昌吉热电厂(2330mw)热电联产工程2号机组调试等9项工程要按照达标投产、创优质工程要求按质按期完成。
2、增强“三种”意识。要以转变观念为先导,增强市场意识、服务意识、质量意识,按照市场经济规律和企业自身的特点,打造企业自身的核心竞争力,以灵活的方式和手段,拓宽业务范围。立足调试行业,寻求多元化发展,突出主营业务奋发拓展市场,既要做强主营核心业务,又要多元化经营,力争在与调试相关或相邻的业务范围和领域,特别是性能试验、调试监理、电厂技术改造及生产技术服务等方面有所突破。“多条退”走路,既要做强做大国内市场,又要积极拓展国外市场,使企业发展得越来越好,越来越强。加强经营管理,继续扩大对外影响力。
引言
在火电厂实际运行过程中,几乎所有的煤仓都或多或少存在堵煤问题.尤其是连续降雨的天气,煤中所含水分增大.煤粒粘度增加,堵煤更频繁.当煤仓出现堵塞不能自动下煤时.会引发一系列问题:给煤机断煤,煤仓自然,给煤机烧皮带等.如果处理不好还会导致锅炉灭火,影响正常生产.因此.原煤仓堵煤问题已经成为影响部分火电厂稳定运行的主要因素。查明堵煤原因,找出合适的方法解决原煤仓堵煤问题对于火电厂的稳定运行有着十分重要的意义。
一、设备简介
京能(赤峰)能源发展有限公司#1、#2锅炉为无锡锅炉厂生产的480t/h循环流化床锅炉,型号为UG-480/13.7-M,采用超高压参数中间再热机组设计,与150MW等级汽轮发电机组相匹配,可配合汽轮机定压(滑压)启动和运行。锅炉采用循环流化床燃烧技术,循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。
锅炉采用前墙集中给煤方式,6个给煤口沿宽度方向均匀布置在前墙水冷壁下部,4台滚筒冷渣器布置在炉膛下方。原煤仓采用钢结构,悬吊式,每台锅炉两个原煤仓。每个煤仓有效容积582m3/个;可满足锅炉8小时的运行要求。每个原煤仓下部对应3台给煤机。原煤仓结构图如图1所示。
二、煤仓堵煤的原因分析
2.1原煤仓的落煤性能。
原煤仓落煤一般为重力落煤,理想的落煤方式为惯性流动(如图2),具有落煤的均匀性;如果煤的内部摩擦力明显地低于煤与煤仓壁面的摩擦力时,就形成中心流动落煤方式(如图3),在这种方式下,靠近壁面处的煤会长时间的停留在壁面上尤其是壁面折角处乃至煤仓中心没面出现凹洼形,最终导致煤仓中心拉空等断煤现象。实践中原煤仓由于煤质或煤仓内壁的原因难以实现惯性落煤,当煤仓落煤口处的阻力达到没得重力数量级时,就可能造成煤仓中的原煤搭桥堵塞。
2.2从煤仓结构上分析
原煤仓时钢结构,上部呈方形,下部呈方锥形。上口进料,物料自上而下靠自重下落。下落的物料由于在锥形容器内流动,愈向下流动,面积愈小,对物料本身就形成挤压,增加方锥形四个直角摩擦系数,这是造成堵塞的主要原因。煤仓内衬脱落,内壁光滑度不匀,挂煤点增多,是造成蓬煤的次要原因。我公司给煤机入口采用两个落煤口,而且落煤口较小,存在较多死角,当煤质水分较高时易造成煤仓内壁粘煤,致使一些煤长期存留在这些死角内缓慢氧化。氧化产生的热量不能及时散出,使原煤仓内积煤的温度升高又加速了氧化,最终导致了燃煤自燃。
2.3从煤的物理特性上分析
发生堵煤的主要原因是灰分和水分较大。由于煤中的灰分在遇水后,其粘度增大,流动性相应的降低,随着煤中水分的增加,煤的团聚性急剧增大,煤在原煤仓内向下流动的过程中受到仓壁的挤压力越来越大,本来松散的颗粒被挤压团聚,特征尺寸变得很大。当煤团的特征尺寸达到一定的临界值,就会发生堵塞。另外,潮湿的煤在下料口内仓壁上的沾污板结也使得下料口变得日益狭窄,堵塞的几率也随之增加,这样就会导致原煤进仓后发生通常的“挂壁”“蓬煤”现象。
2.4从实际煤质分析
该厂设计燃煤为平庄煤业(集团)有限责任公司生产的煤矸石及劣质原煤,采用公路运输。实际燃煤较杂主要是周边煤矿的褐煤。其参数对比见表1。其中元通矿的煤灰分较高,特别是元通煤内矸石粉及粘土的量较大,当大量掺烧元通煤特别是赶上雨季煤得水分较大时,煤的粘度非常大,极易发生原煤仓堵煤现象。
2.4 存放时间
原煤在煤仓内存放量越多,时间越长,越容易形成大面积的板结,导致煤仓蓬煤。如机组在大、小修前没有烧空仓;备用期间没有保持低煤位;降煤位、清理仓壁粘煤等定期工作没做到位等均可能造成煤仓蓬煤。
三、煤仓堵煤蓬煤的危害
当煤仓出现堵塞不能自动下煤时.会引发一系列问题;首先煤仓堵煤会引起给煤机断煤。导致锅炉燃料供给困难被迫降负荷,严重时所全部给煤中断,如果处理不好还会导致锅炉被迫停炉,影响正常生产。挂在煤仓壁上一些煤长期存留在这些死角内缓慢氧化。氧化产生的热量不能及时散出,使原煤仓内积煤的温度升高又加速了氧化,最终导致了燃煤自燃。高温煤落到给煤机皮带上还会造成给煤机皮带烧毁。
四、原煤仓蓬煤堵塞治理方法
4.1 改善煤仓结构
原煤仓设计规范要求存煤量能满足锅炉满负荷8小时运行,大量原煤堆积在锥型煤仓内会导致煤粒之间、煤粒与煤仓壁间产生很大的挤压力和摩擦力,越接近下煤口,挤压力和摩擦力越大。原煤仓煤斗设计为方锥型,三台给煤机共用一个原煤仓,中间分叉后变为两个方锥形煤斗接入给煤机,这样每个煤仓就有6各小斗,且给煤机落煤口较小,存在较多死角,由于仓壁四角产生“双面摩擦”和挤压,越接近下煤口部位摩擦力和挤压力会越大。为减少煤斗的死角增加煤斗的光滑度,为了更好的降低堵煤的几率,可以把方锥形煤斗改造圆锥形煤斗,并且尽量放大煤仓下料口的尺寸,减小仓壁与煤颗粒之间的摩擦力。
4.2 改变空气炮的安装位置
空气炮工作原理:以突然喷出的压缩空气所产生的较大气流,气体急剧膨胀所产生的能量克服物料因静摩擦及粘结而形成的起拱或粘壁,使仓内物料恢复重力流动,保证下煤连续性。该厂煤仓每个煤斗均安装了空气炮,但由于这些空气炮位置较低当发生高位蓬煤时根本起不到疏通的作用,而且空气炮还存在漏压缩空气的现象,当煤仓发生堵煤时还会为积煤提供氧气,会造成煤仓内原煤的自燃现象。所以空气炮的加装位置非常重要,根据多次堵煤位置分析,空气炮的最好的加装位置应该在煤仓各煤斗分叉处上方及煤仓的斜坡处这些易粘煤的位置。将下侧一部分空气炮上移,治理煤仓高位蓬煤。而且要做好空气炮的密封,防止压缩空气漏入煤仓造成原煤自燃。
4.3 在原煤仓内加装疏松设备
因该厂原煤仓现在使用的防堵设备为空气炮,由于煤仓下部存在死角无法清理干净,时间长了空气炮的破堵效果越来越不明显,建议在原煤仓内加装疏松机等疏松设备,并定期投运,防止因原煤仓内壁长时间粘煤,导致燃煤缓慢氧化,而引起煤自燃。
4.4 加强燃煤管理
把好入厂煤质量关,严格控制入厂煤质量,防止矸石粉及粘土含量高的燃煤入厂。加强燃煤掺烧的管理对各煤种合理掺烧,控制好入炉煤的灰分、水分。防止入炉煤灰分、水分过高造成煤仓粘煤、堵煤;保证干煤棚内存煤量,在雨季时保证有干煤供应,防止水分过高的煤进入原煤仓。
4.5 运行调整
正常运行时尽量6台给煤机同时运行防止煤仓内的煤长时间不流动。保证给煤机两侧插板落煤通畅,定期切换给煤机插板当给煤机有一侧插板堵煤后应及时停止给煤机将堵煤插板疏通后再启动给煤机运行,保证给煤机插板能够定期切换,防止堵煤侧煤仓内煤长时间不流动而造成燃煤的自燃。最好将煤仓的两个下煤口改为单个下煤口保证煤斗内的煤始终处于流动状态。减小煤仓存煤量,上煤总量最好按锅炉满负荷运行所需 5~6 小时考虑, 也就是 “勤上煤, 少上煤”的原则。
4.6停炉时彻底清理煤仓
每次停炉时尽量拉空煤仓,检查煤仓内壁衬板有无脱落翘起现象并及时更换修补;将煤仓内壁粘煤及煤仓内板结的大煤块彻底清理干净,防止锅炉启动后再次堵煤。
五、结束语
电厂原煤仓堵塞是一个普遍存在的难题,解决这一问题是一项系统工程,必须全面考虑从煤仓到炉膛的每一个环节,要想彻底解决还需要电厂内部多部门之间的协调和配合。不过只要科学合理设计,采取措施得当,该问题是完全可以解决的。
参 考 文 献
【关键词】热电;清洁生产;问题;对策
苏州市是全国推进热电联产较早的地区之一。国家发改委2004年下发的《节能中长期专项规划》明确指出:热电联产与热、电分产相比热效率提高30%。集中供热比分散小锅炉供热效率提高50%。“热电联产”由于比热、电分产在能源利用效率上更节能,采取集中供热比分散供热在热量生产环节上更节能,“热电联产”逐步取代传统的大批高污染、高能耗、低效率的企事业单位燃煤、燃油小锅炉,对减少苏州城市和工业区环境污染起到了不可估量的重要作用。“热电联产”这种被广泛采用的环保节能的能源利用办法,形成了一类专门的供热行业,并作为地区电网的补充和支撑电源。截止2008年苏州市拥有热电联产企业66家,其总装机容量约为1983MW,设计供汽能力约为9301吨/小时。
1苏州热电企业清洁生产水平整体概况
近几年苏州热电企业在清洁生产上做了很多具体工作,经过调查总结出以下三方面典型做法:①在循环流程改进上挖掘潜力。②在安装变频装置上挖掘潜力。在调研中发现,无论是大型发电企业,还是中小型发电企业,均在安装变频装置,都认为是节省厂用电的一项有效措施。③在小改小革上挖掘潜力。在工业企业中,经常性的小改小革是挖掘生产潜力的一项有效手段,在热电企业的节能工作上同样是如此。在调研中,几乎所有企业为清洁生产都在这样做,并且均有成绩。
通过对苏州66家热电企业的生产工艺、生产设备、能源资源及废弃物的综合利用状况、污染物的处置、企业的管理水平等几个方面的调研,综合考虑热电企业中供电煤耗、年平均热电比、是否采用循环流化床脱硫技术、是否采用背压机改造、是否采用低氮氧化物燃烧方式、粉煤灰及脱硫石膏是否完全得到利用、泵与风机是否进行变速改造、是否具有完善的运行监测装置等主要指标,现将调研结果汇总如下:
1.1供电煤耗水平:苏州热电企业中绝大多数企业的单位供电煤耗在300g/kwh~500g/kwh之间,同时,低于380g/kwh的企业数量约占苏州热电企业总数量的50%,根据《火电行业清洁生产评价指标体系(试行)》的要求,单位供电煤耗应低于380g/kwh,说明苏州热电企业中仍有34家企业没有达到清洁生产水平要求。
1.2生产设备水平:生产设备水平的差异是影响企业清洁生产水平的主要因素之一,本调研通过是否采用循环流化床脱硫技术、是否进行背压机改造、是否进行泵与风机的变速改造三个方面对苏州热电企业的生产设备运行状况进行汇总,
由图1-2可见苏州热电企业大多数采用了循环流化床技术和泵与风机变速改造技术。但在背压机组改造方面,企业明显重视不足,仅有27%的企业采用了该技术,这明显影响了企业的热效率和供电煤耗等指标,从而阻碍了苏州热电行业清洁生产的发展。
1.3废弃物防治水平:热电企业在运行过程中,产生的废弃物较多,如果不对企业的废弃物进行有效的防治,势必会影响到该行业整个清洁生产水平的提高。在污染物的防治方面,对苏州热电企业的调研结果如图1-3所示。
由图1-3可见苏州热电行业仅有20%的企业采用了低氮氧化物燃烧方式和完善的运行监测装置,对污染物防治工作重视不够,在一定程度上影响了整个苏州热电行业的清洁生产水平。
2苏州热电行业清洁生产存在的具体问题及原因分析
通过上述对影响热电行业清洁生产水平的几个方面的研究,可以看出苏州热电行业清洁生产处于起步阶段。对不同层次典型企业的清洁生产水平进行调研,从而发现苏州热电行业清洁目前存在的普遍问题,并对问题进行了原因分析。
2.1能耗较高,污染较大:苏州热电企业在除尘方面多数采用机械式、水膜式等低效率除尘器,除尘效率不高,导致单位发电烟尘排放量达不到评价基准值的要求。在脱硫方面,企业采用的脱硫技术差异性很大,不少传统的脱硫技术已经无法满足目前的生产要求。在废水排放方面,不少企业没有加大循环水的利用力度,不但没有节约用水,反而增加了对环境的污染。
2.2背压机组使用不普及:背压机组在供热时,可以提高全厂热效率,降低供电煤耗。同时可以调控供热气压和供热量,从而适用于各种工业和采暖热用户。近几年投产的热电企业,未能科学合理的将抽凝机组和背压机组相匹配,能耗较高,47台15MW~60MW机组中,竟无一台背压机组。
2.3缺乏细致生产技术管理手段:苏州热电企业节能网络不健全,节能管理措施缺失;入厂煤与入炉煤的热值差数据基本没有,也就反映不出燃料管理方面的问题;表计计量工作不够重视,表计缺失情况普遍,特别是在汽轮机方面,耗水指标基本没有。
3苏州热电企业清洁生产水平的改进对策
苏州地区热电企业能耗指标不甚理想,尤其表现在供电煤耗上,大多数热电企业达不到热电联产降低煤耗的要求,即使在热电企业之间,上下距离表现也极大。在管理上参差不齐,很多企业还未进入专业化管理,对节能降耗、减排工作重视程度不够,或者说缺乏专业的眼光。针对目前企业的困境,根据此次调研的情况,适当提出一些建议,供热电企业参考或采纳。
3.1大力推进清洁生产审核:通过苏州热电企业清洁生产水平调研与分析,发现苏州的热电企业清洁生产水平参差不齐。很多企业虽然内部也在实施不少清洁生产措施,但这些措施并没有解决企业存在的主要清洁生产问题,因此企业的清洁生产水平并没有得以提高,而清洁生产审核的推行,可以帮助企业找到问题所在,提出切实可行的清洁生产方案。
3.2恰当安排运行方式:企业通过对运行方式和技术管理的适当安排,可以使发电机组在不同工况下运行时始终保持最低的损失量,实现运行中最高的能源转换效率,从而实现最低的供电煤耗,达到节能的目的。
3.3采用成熟先进的脱硫除尘技术:热电企业的粉尘主要来源于输煤系统中产生的煤尘和锅炉中排烟中含有的大量飞灰。企业在除尘器选择上建议选用除尘效率高的除尘器。在热电企业脱硫方面,建议企业采用循环流化床烟气脱硫技术,该工艺占地面积较小,设备比较简单,投资和运行费用也较低,对煤种适应性广,因此适用于苏州热电企业。
3.4大力实施设备改造,提高运行经济性:具有供热条件的热电企业均可用背压机组替代抽凝机组。背压机组在供热时,可以提高全厂热效率,降低供电煤耗。背压机组设备简单,投资小,成本低,在热力原理上是严格彻底的“以热定电”。机组不需要大量的发电冷却水消耗,特别适用于小型热电厂。
1.炉内脱硫:
过程:用电石泥作固硫剂,煤泥经刮板机进入下仓,在下仓投入电石泥,与煤泥按一定比例混掺,由预压螺旋送至搅拌仓,再次搅拌均匀后由浓料泵送至锅炉本体内进行燃烧,达到固硫的效果。
优点:炉外脱硫设施前SO2浓度可以降至500-800mg/m3,电石泥的固硫率在30%左右。
无需添加任何其他设备即可进行,节约成本及设备投入。
炉内固硫过程示意图
2.炉外脱硫:
过程:整个炉外脱硫系统主要由脱硫剂制备系统、吸收循环系统、副产物处理系统、配电及自动控制系统四大部分组成。
电石泥投入化灰池,清水泵开启注入清水,然后进入搅拌池,搅拌均匀使之与水充分混合,制备成为电石浆液。加浆泵经管道将浆液送至脱硫塔。首先烟气与浆液直接接触脱硫,然后4台浆液循环泵分别将电石浆液打入脱硫塔上部的喷淋装置,电石浆液经雾化后再次与烟气中的SO2反应,进一步除去烟气中的SO2。脱硫过程中所产生的未氧化的亚硝酸钙(CaSO3•1/2H2O)与自然氧化产物石膏(CaSO4•2H2O)的混合物经排渣系统排至沉灰池。
优点:整个脱硫系统位于烟道末端,除尘系统后,其脱硫过程的反应温度适中;
湿法烟气脱硫反应是气液反应,脱硫反应速度快,脱硫效率高,钙利用率高;
系统可利用率高、运行费用低、维护简单、运行人员少、能确保人员和设备的安全、能有效地节约和合理利用能源;
系统位于锅炉引风机之后,且有旁通烟道,脱硫系统相对独立,运行不会影响主体设施,且维护检修方便;
炉外脱硫过程示意图
2电石泥脱硫机理
在燃烧过程中,燃煤中的硫可以分为有机硫和黄铁矿硫两大部分,硫分在加热时析出,如果环境中的氧浓度较高,则大部分被氧化为SO2而很少部分残存于炉渣中。电石泥的主要成分是Ca(OH)2。
1.反应机理
Ca(OH)2+SO2=CaSO3.1/2H2O+1/2H2O
CaSO3.1/2H2O+3/2H2O+1/2O2=CaSO4+H2O
影响循环流化床锅炉脱硫效率的主要影响因素:(1)Ca、S摩尔比的影响。Ca、S摩尔比被认为是影响脱硫效率和SO2排放的首要因素,根据试验表明,Ca、S摩尔比为1.5~2.5时,脱硫效率最高,而继续增加Ca、S摩尔比或脱硫剂量时,脱硫效率增加的较小,而且继续增加脱硫剂的投入量会带来其他副作用,如增加物理热损失,影响燃烧工况等。(2)床温的影响。床温的影响主要在于改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布。从而影响脱硫效率和脱硫剂的利用率。有关文献表明,床温控制在850~900℃时,能够达到较高的脱硫效率。(3)脱硫剂粒度的影响。
2.计算用量
根据电石泥脱硫理论,按照给煤含硫量1.6%,Ca、S摩尔比2.5,电石渣中含水、杂质比例45%(其中含水40%,杂质5%),其余成分Ca(OH)2,07年我厂全年总耗煤约为耗煤量104253吨量计算,
(Ca的摩尔质量40,O的摩尔质量16,H的摩尔质量1)
进行理论计算
我厂每年产S量:104253×1.6%=1668.048(吨)
每年需Ca量:2.5×40×1668.048/32=5212.65(吨)
每年需Ca(OH)2量:(5212.65/40)×74=9643.4025(吨)
理论需要消耗电石泥量:9643.4025/(65%)=14836(吨)
3.脱硫试验
为了验证脱硫效果,对加电石渣进行脱硫加以记录(一小时中4次记录值)
4.数据分析
按照一定的比例加入电石泥,脱硫效率可以达到90%,能够将二氧化硫的排放浓度降到国家环保要求的480mg/m3以下。
5.存在问题
由于煤泥中搅拌添加电石泥,添加比例不好控制,搅拌不均匀,导致煤泥打空,容易出现个别点排放量超标。
6.建议
增加电石泥给料和输送设备,确保掺烧比例及掺烧均匀。
3结论
(l)我厂采用炉内掺烧脱硫剂(电石泥)固硫,和炉外烟气脱硫FGD湿法脱硫相结合的二段式脱硫方式脱硫取得成功,脱硫效果能够达到国家环保要求。
(2)按照每年用煤炭10万t计算,可以消耗近1.4万t电石废渣。不仅减少了这些废渣对环境的污染,而且为以废治废开辟了新的途径。
(3)利用废电石渣作为脱硫剂,不再采购石灰石大大地节省了运行费用。
(4)系统维护简单、运行人员少、能确保人员和设备的安全。
4参考文献
《电石渣干粉在电厂烟气脱硫工艺中的应用》---作者:史红
《燃煤炉预混—喷钙二段脱硫技术研究》------作者:刘建忠,周俊虎,程军,曹欣玉赵翔,岑可法
1前言
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭在中国能源结构中的比例高达75%以上。我国的电力结构中,火电机组装机容量约占全国总装机容量的75%,发电量约占全国总发电量的80%。我国排放的SO2总量中有90%来自于燃煤,电力行业排放的SO2约占全国的50%以上。SO2的排放可以导致酸雨,酸雨不仅可导致森林退化,湖泊酸化,水生生物种群减少,农田土壤酸化,建筑物腐蚀等环境问题,同时也对人体健康产生直接影响[1]。
目前控制燃煤电厂SO2排放的途径主要有燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫3种方式。我国发电厂用煤多为低硫煤,在发电站炉膛内,煤粉中的可燃硫分在空气的作用下迅速转化成SO2,由于炉膛内温度高,不利于脱硫,因此燃烧后脱硫即烟气脱硫(FGD)是目前控制SO2排放最行之有效的途径,也是国际上普遍采用的一种方式[2]。
2燃煤电厂烟气脱硫技术
烟气脱硫的主要方法有干法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和湿法烟气脱硫,基本原理是都化学反应中的酸、碱中和反应。烟气中的SO2是酸性物质,通过与碱性物质发生反应,生成亚硫酸盐或者硫酸盐,从而将烟气中的SO2脱除[3]。SO2与碱性物质间的反应在碱性溶液中发生称为湿法烟气脱硫,在固体碱性物质的湿润表面发生称为干法或半干法烟气脱硫[4]。
2.1湿法脱硫技术
世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异,主要是以碱性溶液为脱硫剂吸收烟气中的SO2,湿法烟气脱硫是指吸收剂为液体或浆液。由于是气液反应,所以反应速度快,效率高,脱硫剂利用率高 [5]。
2.1.1石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫技术
石灰石/石灰-石膏法是技术最成熟、应用最多、运行状况最稳定的方法,世界各国在300 MW及以上机组的大型火电厂中,90%以上采用湿式石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫工艺,对高硫煤,脱硫率可在90%以上,对低硫煤,脱硫率可在95%以上[6]。
石灰石/石灰-石膏法主要工艺流程为:烟气经除尘器除去粉尘后进入吸收塔,从塔底向上流动,石灰石或石灰浆液从塔顶向下喷淋,烟气中的SO2与吸收剂充分接触反应,生成亚硫酸钙和硫酸钙沉淀物,落人沉淀池。洁净烟气通过换热器加热后经烟囱排向大气。主要的化学反应机理为:
石灰法:
石灰石法:
这种半水亚硫酸钙含水率40%-50%,不易脱水,且难溶于水,容易引起结垢。我国大多采用强制氧化,即向吸收塔下部循环氧化槽中鼓入空气,使亚硫酸钙充分氧化生成石膏,氧化率高达99%。这样脱硫副产品是石膏,可以回收利用。
石灰石/石灰-石膏法的主要优点是:
(1)煤种适用范围广;
(2)脱硫效率高,吸收剂利用率高;
(3)设备运转率高,运行可靠;
(4)脱硫剂来源丰富且廉价。
但是缺点也比较明显:
(1)一次性投资和运行费用高;
(2)占地面积较大,系统操作复杂;
(3)磨损腐蚀现象较为严重;
(4)副产物石膏和脱硫废水较难处理[7]。
2.1.2氨法烟气脱硫技术
氨是一种良好的碱性吸收剂,其碱性强于石灰石吸收剂,相比钙法脱硫,氨法是气液反应过程,反应速度快,SO2的吸收率高,有很高的硫效率,同时相对于钙法系统简单、设备体积小、能耗小,成本低[8]。
氨法脱硫的原理是采用氨水作为脱硫吸收剂,氨水与烟气在吸收塔中接触混合,烟气中的SO2与氨水反应生成亚硫酸铵,亚硫酸铵经过氧化反应后,生成硫酸铵溶液,经结晶、脱水、干燥后即可制得化学肥料硫酸铵。
氨法脱硫工艺的主要技术特点:
(1)副产品硫酸铵易于处理;
(2)氨水与SO2的反应速度快,系统简单,投资费用较低;
(3)不存在结垢和堵塞现象;
(4)无废水、废渣排放。
2.1.3海水烟气脱硫技术
燃煤电厂烟气湿法脱硫常用的技术还有海水脱硫法。海水有一定的碱度和水化学特性,自然碱度大约为1.2~2.5mmol/L,具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力。海水脱硫工艺就是利用海水的这种特性来脱除烟气中的SO2。因此该方法可用于燃煤含硫量不高并以海水作为循环冷却水的海滨电厂[9]。
海水脱硫法的原理是用海水作为脱硫剂,在吸收塔内对烟气进行逆向喷淋洗涤,烟气中的SO2被海水吸收成为液态SO2。液态的SO2在洗涤液中发生水解和氧化作用,洗涤液被引入曝气池,采用提高pH值抑制SO2。
海水脱硫技术的主要特点:
(1)工艺简单,无需制备脱硫剂,系统可用率高;
(2)脱硫效率高,可达90%以上;
(3)投资低,运行费用低;
(4)有一定的地域限制,且只能适用于含硫量小的中、低硫煤;
(5)不产生任何废物,工艺简单、系统运行可靠。
2.2干法脱硫技术
干法脱硫是指脱硫过程中脱硫剂、脱硫产物为干态。常见的干法脱硫技术有活性焦脱硫技术,电子束脱硫技术,烟气循环流化床技术等,目前日本、韩国以及德国应用较为广泛和成熟。我国成都热电厂已经对电子束烟气脱硫技术实施示范工程。
2.2.1活性焦脱硫技术
活性焦脱硫技术是60年展起来的一种以物理、化学吸附原理榛础的干法脱硫工艺,其过程机理如下:
活性焦脱硫技术优点在于脱硫过程中SO2被转化为H2S04进而可以转化为元素硫或其它产品,工艺简单,二次污染较轻[10]。
近年来,诸多的研究机构开发出了用于脱除烟气中S02的蜂窝状活性炭,可将SO2吸附、催化转化成SO3,进而制得工业级硫酸。
彭宏[11]等研究蜂窝活性炭的脱硫性能,陈红芳[12]等研究了活性炭材料在烟气脱硫脱硝技术中的应用,王艳莉[13]等研究了载钒量对蜂窝状V205/ACH催化剂同时脱硫脱硝活性的影响,结果都表明,蜂窝状活性炭具有较好的二氧化硫转化活性,因此具有广阔的市场应用前景
2.2.2电子束照射法脱硫技术
这是一种较新的脱硫工艺,其原理为在烟气进入反应器之前先加入氨气,然后在反应器中用电子加速器产生的电子束辐照烟气,使水蒸汽与氧等分子激发产生氧化能力很强的自由基,这些自由基可以使烟气中的SO2和N2很快氧化,产生硫酸与硝酸,再和氨气反应形成硫酸铵和硝酸铵[14]。经过脱硫后的烟气温度高于露点,不需再热系统,可直接排放。
电子束照射法脱硫工艺的主要特点:
(1)不产生废水、废渣;
(2)可同时脱硫、脱硝,具有90%以上的脱硫率和80%以上的脱硝率;
(3)系统简单,操作方便,易于控制;
(4)对硫分和烟气量的变化有较好地适应性和负荷跟踪性;
电子束烟气脱硫是靠电子束加速器产生高能电子的,因而需要大功率的电子枪,还需要防辐射屏蔽;投资很大,厂用电高,关键部件电子枪寿命较低,吸收剂需氨水,且运行、维护技术要求高,一定程度上限制了它的大量应用[15]。
2.3半干法脱硫技术
半干法脱硫工艺的特点是,反应在气、固、液三相中进行,利用烟气显热蒸发吸收液中的水分,使最终产物为干粉状。半干法脱硫一般选用CaO或Ca(OH)2为脱硫剂。
2.3.1旋转喷雾干燥法
旋转喷雾干燥法一般用生石灰作吸收剂,生石灰经熟化变成具有较好反应能力的熟石灰,熟石灰浆液经高达15000~20000 r/min的高速旋转雾化器喷射成均匀的雾滴,雾滴一经与烟气接触,便发生强烈的热交换和化学反应,迅速地将大部分水分蒸发,产生含水量很少的固体灰渣[16]。
旋转喷雾干燥法烟气脱硫反应过程包含4个步骤:1)吸收剂制备;2)吸收剂浆液雾化;3)雾粒与烟气混合、吸收SO2并燥;4)脱硫废渣排出[17]。
与湿法烟气脱硫工艺相比,旋转喷雾干燥法系统相对简单、投资和运行费用低、占地面积小;同时其运行可靠,不会产生结垢和堵塞,只要控制好干燥吸收器的出口烟气温度,对设备的腐蚀性也不高。由于其干式运行,脱硫副产物易于处理,但是技术要求高、反应生成物太细小、除尘不易和腐蚀严重等问题[18]。脱硫效率可达75%~90%,略低于湿法脱硫效率。。
2.3.2炉内喷钙尾部增湿活化法(LIFAC法)
此种工艺由芬兰IVO公司开发,是在炉内喷钙工艺的基础上发展起来的。传统炉内喷钙工艺的脱硫效率仅为20%~30%,而LIFAC法在空气预热器和除尘器间加装一个活化反应器喷水增湿,促进脱硫反应,脱硫效率可达70%~75%[19]。
炉内喷钙加尾部增湿活化技术脱硫主要分为两段,第一段碳酸钙分解为CaO,CaO与SO2反应,第二段CaO遇水生成Ca(OH)2再次与SO2反应,最终产物生成CaS03,CaS04等[20]。具体过程如下:在燃煤锅炉内适当温度区喷射石灰石粉,并在炉后烟道内增设活化反应器,在反应器入口喷水,水在反应器中完全蒸发,将烟气中在炉内没有反应及高温烧结失去活性的CaO迅速水合反应生成高活性的Ca(OH)2,用以脱除烟气中的SO2。脱硫率一般为70%一80%。
3结论与展望
综上所述,在我国众多的烟气脱硫技术中,技术最成熟、运行最稳定、应用最广泛的还是石灰石/石灰-石膏法,但循环流化床和海水脱硫等新型烟气脱硫技术正在迅速为人们所认可。但就总体而言,脱硫效果并不理想,目前仍存在很多的技术问题需要克服,随着人们环保意识的不断增强,发展高效可循环的脱硫技术势在必行。今后我们要完善和改进现有的脱硫技术,积极引进和吸收国外先进脱硫技术,开发适应我国情况的脱硫新技术,形成有我国特色的脱硫技术,同时开发其副产品的综合利用,从根本上促进我国电力、环境保护和经济的协调发展。
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