锅炉氧量正常运行时,氧量指标上升和下降各说明了什么问题?

内容提示:锅炉氧量燃烧调整对②氧化硫排放指标的影响

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(一)启动前检查工作和应具备嘚条件 1.启动:将静止状态的机组转变为运行状态的工艺过程包括启动前的准备—辅助设备及系统投用—锅炉氧量点火及升温升压—暖管—汽轮机冲转与升速—并列和接带负荷—升负荷至额定出力的全过程。 (1)启动中的安全问题 热应力热疲劳。 (2)启动中的经济问题 直接燃料消耗、 辅助设备耗电损失、 附加能源损失(如辅机耗汽) 启动中的主要问题 燃料“过烧” 燃烧不稳定 受热面管壁超温 工质及热量損失 锅炉氧量启动与停运的质量目标 缩短启停时间 燃烧稳定,热损失小 蒸汽流量与参数要满足汽轮机的要求 各级受热面的金属不超温 汽包等厚壁部件温升均匀 炉水与给水品质合格 技术指令和运行操作正确无误 (2)锅炉氧量上水 启动给水泵、或凝结水泵、或补水泵向锅炉氧量仩水 由于点火后,锅水将受热膨胀和汽化水位会逐渐上升。对汽包锅炉氧量来说点火前汽包进水高度只需加到水位计的最低可见水位,以免启动过程中由于水位太高而大量放水上水结束后,如水位有上升或下降的现象则应检查给水阀、排放阀和排污阀的开关状态鉯及严密性,异常情况必须予以消除进水过程中还应注意汽包上、下壁壁温差和受热面的膨胀情况是否正常。进水前后均应记录各部的膨胀指示值若发现异常情况,须查明原因并予以消除锅炉氧量上水时,省煤器再循环阀应处于关闭状态停止上水时应开启。 锅炉氧量上水时注意上水温度和上水速度。锅炉氧量汽包为承压厚壁部件进水时,温水与汽包壁接触而加热汽包使汽包壁受热不均而形成汽包内、外壁温差和上、下壁温差。内、外壁温差使汽包内壁受压缩应力、外壁受拉伸应力;上、下部温差使汽包上部受拉伸应力、下部受压缩应力过大的热应力会影响汽包寿命,因此锅炉氧量上水时应严格控制进水温度和进水速度,规定冷炉启动进入汽包的水温不得超过90℃但也不应低于30℃,通常采用104℃除氧水由给水旁路上水。当水流经省煤器和连接管道进入汽包时最初的温度约为70℃左右。进水速度也不能太快夏天不少于2h,冬天不少于4h  制约循环流化床锅炉氧量冷态启动速度的因素  (1)料层的升温速率。正常启动过程中温升率为1~3℃/min  (2)汽包等厚壁金属承压件壁温差控制的影响。要求汽包上下壁温差不超过50℃  (3)循环返料系统分离器的类型。高温汾离器要求适当放慢启动速度而中低温分离器则可适当加快启动速度。  (4)耐火浇注料的材料特性、各区域耐火层厚薄和结构形式啟动温升过程必须考虑耐火层温升率要求。  (5)汽轮机冷态启动暖机过程的准备情况如汽缸温差、胀差和膨胀等。  (6)启动燃油点吙系统型式、油燃烧器的数量及其出力的情况床上点火方式比床下点火方式耗油量显著大一些,小油枪比大油枪慢些 (7)特定炉型所偠求的配风方式以及点火用风量的选择。  (8)料层物料的物理特性、料层厚度和启动点火过程中料层的流化程度颗粒相对较粗则易于點火,建议d50 0.6~1.5mm料层厚度相对较厚则温升均匀性较好,对应130~450t/h蒸发量的CFB锅炉氧量启动最佳料层厚度为400~700mm,但过厚的料层点火热太多也不恏启动流化层最好控制在略少于冷态完全流化临界最低风量的微流化程度上为宜。  (9)启动过程入炉燃料特性挥发分低、燃点高、熱值低启动慢。  (10)物料循环过程返料器空床启动比带灰启动快,返料效果较好冷料影响小,升温相对快  (11)主蒸汽管道壁温差及温升率控制。 2.循环流化床锅炉氧量启动前对底料的配置要求 2.流态化点火 (1)床下启动燃烧器点火 通过设置在布风板下的一种烟气发苼器或叫烟气燃烧器的装置,液体或气体燃料在其内部燃烧烟气和一次风在发生器尾部混合,通过布风板进入炉床加热床料烟气发生器内的烟温可达700~800℃。 点火启动时要控制烟气温度防止烟气发生器内喷嘴烘干和布风板风帽高温变形。 单只油枪600kg/h、1200kg/h、1870kg/h (2)床上启动燃烧器点火 在炉床上部装设点火油枪(天然气)当床料沸腾后,液体燃料经过雾化后射入炉内经明火点燃直接加热床料 流态化点火简单方便、易于掌握、床料加热速度快。床温加热到350℃即可给料(生物质) 注意: 点火存在床内结焦发生结焦要及时处理,不能待焦块扩大或铨床结焦再采取措施否则导致清焦困难,损坏设备 受锅炉氧量汽包、受热面和汽轮机金属零部件热应力的限制,锅炉氧量的升温、升壓过程是根据锅炉氧量受热面的受热情况和汽轮机启动的各阶段对蒸汽参数的要求通过启动试验确定最佳的升温升压曲线进行。 (三)倳故停机 电网或运行设备发生故障使发电机组迅速从电力系统中解列出来然后根据事故情况决定重新带负荷还是停机。 1)紧急停机:运荇中机组发生的故障对设备系统或人身造成严重威协此时必须立即灭火、打闸、解列、破坏真空的停机。 2)故障停

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某厂现有三台220t/h循环流化床(CFB)锅炉氧量型号为HG220/9.8-L.YM27锅炉氧量。为了确保锅炉氧量环保指标达标排放近年对环保设施进行了一系列改造和扩容。

2012年-2013年进行了石灰石二级系统扩能改造将单台石灰石添加量由原来的1t/h增加到5t/h。改造前因系统出力低无法满足新环保要求,现SO2可以控制在180mg/Nm3以下保证脱硫效率在80%鉯上。

2013年—2014年进行了锅炉氧量电除尘改造保留原有的1#、2#电场,将原3#、4#电场的极板、极线拆除新安装布袋除尘器,将三台电除尘改造成電袋复合除尘器这样进一步提高除尘效率,确保改造后烟尘排放指标达到国家最新环保标准改造前颗粒物排放浓度为90~100mg/Nm3左右,无法满足新环保要求现可以控制在20mg/Nm3以下,保证除尘效率在99.7%

2014年进行石灰石一级输送出力提高的改造,将原有石灰石库储仓至石灰石日用仓的輸送管线更换为内旁通双套管输送系统提高出力至25t/h,确保石灰石量的一级输送

2014~2015年新建锅炉氧量SNCR脱硝系统,无脱硝设备时NOx排放浓度为250mg/Nm3咗右现可控制在180mg/Nm3以下,保证脱硝效率在63%以上

1 环保设施投运初期遇到的典型问题

1.1锅炉氧量运行风量不足问题

无脱硝设施时,为了锅炉氧量NOx指标达标排放采取了减少风量运行方式。我厂锅炉氧量配置大钟罩式风帽入炉煤颗粒较大,煤矸石较多平时较大风量运行。减少┅次风量运行后降低NOx指标确实起到一定的效果。但是因为一次风量不足导致炉膛底部欠氧燃烧,甚至正常流化也受到影响时有发生排渣管堵塞现象,有时还排出小焦块而且排出的炉渣含碳量很高。另外减少二次风量运行导致二次风管根部烧红,甚至使风管根部冒煙严重1#炉停炉后在炉内检查发现,下二次风管已严重变形变形风管和浇注料之间出现了较大空间。而且在这区域产生强烈涡流涡流攜带着床料冲刷浇注料脱落,导致有些水冷壁管已裸露在外管表面有明显被冲刷痕迹,存在水冷壁爆管的危险

锅炉氧量飞灰、炉渣样夲分析结果,含碳量均达到9%~10%之间机械不完全燃烧热损失增加,造成锅炉氧量热效率降低

1.2环保排放数据偏差较大问题

集控室监控环保數据与烟气检测室数据,与上传到环保局、集团公司环保数据之间都存在着较大的偏差主值班员监视的集控室电脑环保数据显示是合格嘚,但是烟气检测室或者上传至环保局、集团公司的环保数据时有超标现象发生。通过观察发现电脑与几台数采仪之间都有时间差,後来把时间尽量校准到同步;又考虑到数据偏差的存在指标尽可能控制的稍低一些;同时提高锅炉氧量主值班员调整水平,锅炉氧量运行负荷和排放指标尽量控制的平稳一些以保证没有超标数据上传。

2015年为了大幅降低SO2指标石灰石消耗量偏高,平均钙硫摩尔比为7.96钙硫摩爾比最高达到12.46。石灰石消耗量远高于2.2的设计钙硫摩尔比石灰石浪费现象十分严重。

2 锅炉氧量污染物排放优化调整

2.1锅炉氧量负荷与烟氣排放指标

2014年7月份大检修后运行初期锅炉氧量负荷相对较低,生成的NOx较少在无脱硝设施情况下,NOx、SO2指标全部合格排放(2014年冬季建成脱硝设施)8月12、15日分别针对1#、3#锅炉氧量做大负荷试验,查看NOx、SO2指标情况在单台锅炉氧量负荷达到190~200t/h情况下,尽量减少石灰石添加量两个指標同时均衡调控,NOx、SO2指标均超过200mg/Nm3标准

8月25日公司装置用汽量逐渐增大,两台锅炉氧量负荷共达到350t/h以上时在保证SO2指标合格情况下,NOx排放超標次数逐渐增多通过试验发现:

(1)随锅炉氧量负荷量提高,给煤量增加即SO2、NOx生成量增加。给煤量增多入炉的S和N元素含量会增多,同时炉膛温度也会随即升高促使反应更加活跃加速,SO2、NOx生成量自然会增加

(2)煤中S、N元素含量因煤种不同而差别很大,S、N元素含量越高燃烧中SO2、NOx生成量会越高。煤种中S、N元素含量大小是烟气中SO2和NOx生成量的主要因素之一。

(3)随石灰石给料量增加SO2指标会下降但是NOx指标反而上升,石咴石给料量减少结果相反由此证明了随着石灰石给料量增多,炉内NOx生成量会相应增大其原因为随着石灰石量的增加炉内循环灰中CaO含量吔会随之增加,CaO是NOx生成的催化剂所以NOx生成量会有所上升。

2.2锅炉氧量风量配比与烟气排放指标关系试验

表1的试验运行符合为168t/h入炉煤质稳萣,石灰石和氨水耗量保持不变试验数据如下:

(2)二次风量过低,吨煤产汽下降炉渣含碳量升高,机械不完全燃烧热损失升高

2.3锅炉氧量運行氧量与烟气排放指标关系试验

经过一段时间摸索调整,烟气排放基本达到国家新环保要求但是遇到装置区用汽负荷、入炉煤质突然變化,而且变化幅度较大情况下当锅炉氧量调整燃烧时,烟气SO2排放超标现象时有发生因为烟气指标超标与锅炉氧量氧含量之间有着密切关系。

通过试验发现氧含量低于5%以后NOx生成量基本无变化,但是SO2生成量急剧升高说明炉内脱硫反应的顺利进行需保持一定的含氧量,洇此锅炉氧量燃烧调整时对于氧量的控制需是十分重要的

3 烟气排放与工艺调整关系

锅炉氧量运行调整与烟气指标之间有一定规律性,而苴各指标之间还有相互牵制作用经过多次实验,基本掌握了烟气排放工艺调整的技巧和方法

3.1脱硫、脱销反应过程

通过观察注意到,SO2数據超标原因多数为氧含量过大或者过小导致的,因此要求锅炉氧量运行氧含量控制在5%~6.5%之内以烟气环保监测点的氧含量为准。

氧含量低脱硫能力会下降,因为脱硫反应需要一定的氧含量从脱硫反应公式中可以看出,如果炉内欠氧运行提供脱硫反应需要的氧含量鈈足,导致脱硫化学反应能力下降从而SO2排放升高;当氧含量低至一定程度时,SO2排放会急剧上升文中案例中锅炉氧量运行氧含量降至约4.8%鉯下时,SO2排放便难以通过炉内脱硫稳定控制在排放标准以内

炉内欠氧运行时,SO2排放会升高但是运行过程中往往只是增加石灰石给料量,并未考虑因缺氧而导致脱硫化学反应差的问题针对类似情况应首先调整风量,保持氧含量在5%~6.5%之内给炉膛内创造出适合脱硫反应嘚条件,否则只是通过增加石灰石给料量来降低SO2排放指标是难以实现的

石灰石给料量增加,SO2排放量降低但是NOx排放量反而会上升,这两個指标变化方向相反CaO是NOx生成的催化剂,所以炉内CaO增加NOx生成量会增加。石灰石给料量过多时导致NOx排放较高。为了降低NOx排放量加大氨水投入量其效果会大打折扣。正确的做法是在SO2排放不超标前提下首先减少石灰石给料量这时NOx排放会相应下降,随即再少量调整氨水量即鈳实现污染物经济高效达标排放

如果SO2、NOx指标同时超标,首先应检查氧含量是否在合理范围之内然后调整石灰石量,其次调整氨水量朂终使SO2、NOx排放指标都达到环保规定合格范围排放。这一调整顺序对于污染物排放控制有着重要的意义否则会越调越乱。

3.3烟道漏风影响环保指标

尾部烟道及电袋复合除尘器区域是负压区一旦有密封不严处,外面空气会被吸入到烟道内;或空气预热器漏风都会导致烟气氧含量升高,对烟气排放指标会有一定影响烟道漏风较严重时,要维持烟气监测点氧含量6%左右只能降低炉膛内一、二次风量,这样会使炉膛内燃烧氧含量不足因此,首先提高锅炉氧量检修质量必须处理好烟道的漏风问题,再使锅炉氧量保持合理的氧含量范围运行对控淛烟气指标有着重要意义。

3.4调整SO2、NOX指标与成本关系

投入过量石灰石SO2指标会下降很多,但NOx指标会上升很快为了控制NOx指标又多增加氨水量,造成石灰石原料和氨水量相继增加致使电厂的环保排放控制成本显著上升。

运行人员如果没有掌握好调整要领在氧含量不适合的情況下,盲目增加石灰石量和氨水量不但控制指标困难,还会造成石灰石和氨水的浪费环保指标调整应根据曲线趋势变化做预见性和逐漸性进行调整,不能采用猛增猛减石灰石和氨水量方法保持锅炉氧量运行稳定和环保指标的平稳调整,是节省成本的一个因素认真调整烟气指标,在保证国家环保指标的前提下按照厂里规定指标上限运行也是降低企业成本的方法。

3.5环保指标控制与锅炉氧量优化运行应哃步

为了环保指标达标锅炉氧量采取非正常的燃烧方式是不可取的。炉内欠氧燃烧可减少NOx排放但是对锅炉氧量长周期安全稳定运行和提高燃烧效率是不利的;炉内富氧燃烧有可能减少SO2排放,但是对锅炉氧量的热效率也是不利的因此,运行期间调整风量和氧含量在合理的范围内对炉料正常流化、燃料充分燃烧、二次风管充分冷却、减少热损失以及环保指标的控制,都是非常必要的也是锅炉氧量长周期咹全运行的一个保障。

3.6锅炉氧量氧量、热效率、环保指标之间变化关系

图1给出了污染物排放指标变化关系曲线图根据图中各指标相互关系和变化规律来进行精细调整,既能保证锅炉氧量运行稳定、环保达标排放还能够降低环保成本。

4 炉内喷钙脱硫系统运行问题及对策

4.1石咴石日用仓下料不均

石灰石日用仓时有出现棚料现象为了解决棚料下料不畅通问题,每台炉日用仓底部安装了流化风板初期阶段因为經验不足,为了日用仓下料流畅流化风板压缩风量投用较大,导致从石灰石日用仓上盖、除尘器等密封不严处漏粉严重现场弥漫着石咴石粉尘,造成了工作环境二次污染同时又出现输送炉内石灰石管道压力波动较大,系统出现脉动式的输送现象石灰石投入量不容易被控制,调整环保指标比较困难后来经过试验,供给流化风板压缩风压力控制在20kPa以下检修时加强设备的密封严密性,得以解决环境二佽污染问题和输送石灰石管道压力波动问题

通过石灰石粒度分析显示,目前所用石灰石中位径为35μm左右与炉内脱硫用典型石灰石粒径汾布(100~450μm)比较存在着粒径过细的问题。此外目前锅炉氧量石灰石投入点为上二次风口,投入点偏高也是导致石灰石浪费严重的一个原因

5.1氨枪喷嘴头部磨损和

每台炉有两个旋风分离器,每个旋风分离器入口烟道侧墙上设有5个雾化氨枪停炉后检查喷嘴情况时,发现上部的噴嘴磨损最严重雾化效果很差,从上往下磨损逐渐轻最下部喷嘴几乎没有磨损,但是已经被堆积的灰堆埋着雾化喷嘴口彻底堵塞。從现象反映出旋风分离器入口烟道上部风速快,冲刷力相对大喷嘴头部磨损严重;烟道下部风速较慢,冲刷力较小喷嘴头部磨损较轻;煙道底部较粗颗粒在重力作用下落下来,形成了一定高度灰堆包导致最底部喷嘴被灰堆掩埋。这说明每个电厂循环流化床锅炉氧量因设計、入炉煤质、运行风量等原因运行状况非一致,所以初次安装氨枪之前首先要了解本炉的特点。后来通过运行摸索决定关掉最底部氨枪并采取每个月进行检查喷枪措施,及时更换磨损的喷嘴经过一段时间运行观察对比,不仅没有因为停用氨枪而影响到NOx排放指标還节约了部分氨水。

5.2脱销系统运行参数影响喷枪雾化问题处理

刚投用脱硝系统时对氨水系统运行参数没有具体的要求,锅炉氧量同样负荷情况下每个班组使用氨水量偏差较大。后来发现运行过程中压缩空气压力和氨水压力高低对雾化效果有很大影响。氨水雾化效果越恏氨雾气与烟气混合越均匀,脱硝效果越佳氨水浪费就越少。经过实验后要求保持氨枪前氨水压力不低于0.1MPa,并且锅炉氧量运行期間也对氨枪定期进行了雾化试验确保运行期间雾化良好。结果在同等锅炉氧量负荷、煤质情况下氨水又节约了约1/4量

烟尘的达标排放与電袋复合除尘器电场的运行状况有一定关系。如果电场运行良好二次电流、电压在合理的情况下,两个电场承担着大部分的除尘工作減轻后部布袋除尘器除尘压力,使电袋复合除尘器高效运行

锅炉氧量每次停炉检修时,布袋除尘器彻底检查处理做银光粉严密性试验,有漏粉现象的布袋及时进行更换;有布袋安装卡扣接缝不严密的及时处理;所有电磁脉冲阀进行手动和自动开关试验故障不动作的脉冲阀忣时更换,动作异常迟缓的清洗处理经过全面、认真检修,从而确保锅炉氧量运行一个周期内使烟尘全部达标排放

通过锅炉氧量燃烧優化调整并结合系统改造,选择合适的环保技术路线和设备运行参数完全可以实现锅炉氧量污染物的达标排放,十分有利于锅炉氧量节能环保高效运行这对于电厂运行经济性和生态环境的保护都有着重要的意义。

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