水煤浆锅炉储运_燃烧系统运行分析及优化

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% 尽量减少并列管道。管道的并列运行事实上 存在着相互之间流速和流量的偏差, 这是造成管道
流速过低直至静止的主要原因之一。并列管道中流 量较低的管道最先产生沉淀, 继而流量更低, 形成恶 性循环, 直至完全堵塞。在剩下的并列管中仍然会 继续这一过程, 一般只会剩下一条管道通畅。这一 现象不仅发生在储浆罐的出口管道上, 也出现在炉 前 2 个环管之间( 上层环形管因为流量过低堵塞) 。
/ Pa s
< 1. 2
雾化细度 设计寿命
SM D /m
/h
< 105 #1 000
3 运行中的主要问题及其解决
自投产以来, 锅炉运行各方面参数均能达到设 计参数, 取得了较为明显的社会和经济效益。但是 也遇到不少问题。
3. 1 水煤浆沉淀与堵塞
超大型的存储和输送设备对水煤浆的稳定性提 出了新的问题。除了要解决整体性的沉淀, 还不能 忽视大容积设备里的局部沉淀。水煤浆储运系统自 2005 年 8 月投运以来, 相继发生一系列的沉淀、堵 塞现象。这些堵塞不仅发生在管道里, 也发生在储 浆罐里。
内最大, 故其运行情况备受关注。
2 主要水煤浆设备及其运行状况简介
水煤浆储运系统和炉前燃浆系统分别参见图 1 和图 2。
从图 1 可以看出, 水煤浆经船运至码头后, 被送 至厂外储浆罐( 容积 8 000 m3) , 再经过 2 台输浆泵 送至厂内储浆罐( 容积 900 m3) 。厂内储浆 罐的水 煤浆依靠压差流至设有搅拌装置的搅拌桶( 容积 80 m3) , 然后再由 3 台供浆泵送至锅炉。锅炉 燃浆系 统分两根环形管, 其中下层是主燃料, 上层是再燃燃 料( 用以降 低NOx 的 排量 ) 。图 2中环 形管 每角 均
4 结束语
南海发电一厂有限公司 670 t / h 水煤浆锅炉是 同类型设备中容量最大的, 不仅其设计工作是开创 性的, 对于运行生产工作来说, 同样具有较多不明确 因素, 具有较大探索性。生产中出现的有些问题, 是 其他机组没有遇见的。但是, 在研究开发单位强有 力的支持和企业技术人员的共同努力下, 这些问题 基本都得到了解决。说明这些措施是有针对性的, 也是有效的, 同时也为同类型设备的生产技术工作 提供了宝贵的经验教训。
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670 t/ h 水煤浆锅炉储运、燃烧系统运行分析及优化
Operation Analysis and Optimization of the Storing, Transporting and Combustion System for 670 t/ h Coal_water Mixture Boiler
这台 670 t / h 锅炉水煤浆燃烧技术由浙江大学 开发, 水煤浆储运系统则由中国矿业大学负责设计。 锅炉及水煤浆储运系统于 2005 年 8 月开始调试, 10 月 15 日正式投运。其上游配套工程是位于大约 6 km 以外的年产 75 104 t 水煤浆的南海洁能燃料公 司的水煤浆生产线。
这台锅炉及其配套的水煤浆储运系统目前属国
为此相继将储浆罐出口管改造, 如厂内外储浆 罐都只留一个出口, 问题迎刃而解。炉前燃浆系统 也作了相应改造。
& 减少水煤浆的储存量和储存时间。水煤浆作 为一种固液两相混合物, 其稳定性是随时间的延长 而下降的。如果能缩短 水煤浆从下线 到燃烧的时 间, 则必然会减少沉淀以及堵塞的发生。
首先, 我们减少储浆罐的运行数量, 厂内外储浆 罐一般不采用并列运行方式, 均实行一运一备, 轮换 运行。储浆罐短时备用的必须将罐底浆完全抽空, 长时间备用的还要将储浆罐完全清理。这样不仅能 减少储存量, 还为实行定期清理提供了条件。
直径/ m 60 23
高度/ m 15. 8 13. 3
数量/ 个 2 2
图 3 厂外储浆罐出口管道示意图
厂外设输浆泵 2 台, 厂内设供浆泵 3 台, 均配用 调频电机, 其技术规范见表 2。
锅炉 型 号 为 WGZ670/ 13. 7- 15 型, 武汉 锅炉
厂制造, 其基本型式是: 自然循环、倒 U 形布置、单 锅筒、单炉膛、一次中间再热、水煤浆喷雾悬浮燃烧、 燃烧器四角布置、切向燃烧、尾部竖井为双烟道、烟 气挡板调节再热汽温、喷水减温控制过热汽温、刮板 捞渣机连续固态排 渣、回转式 空气预热器、平衡通 风、全钢架构、高强度螺栓连接、露天布置。与之配 套的是北京重型机械厂生产的 N200- 12. 75/ 535/ 535 型汽轮机。
其次, 对于投入运行的储浆罐, 要求值班员采取 变动浆位的运行方式, 而且还定期将储浆罐浆位放 至保证安全运行的最低水平, 这样可以尽量减缓储
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浆罐内局部的静止、沉淀趋势。 ∋ 实行定期清理制度。水煤浆的沉淀在各种容
量的电厂和水煤浆制备厂几乎无法避免, 因此, 根据 沉淀的具体情况适时地进行清理疏堵工作是十分有 效的措施之一。现在除了储浆罐的定期清理, 我们 还在部 分主要 管道上 面增 加了 检修孔, 方 便定 期 清理。
行[ J] . 广东电 力, 2006, ( 4) : 60- 63.
关键词: 水煤浆; 锅炉; 沉淀; 堵塞; 结焦 中图分类号: T K 223. 25, T K 229. 92 文献标识码: B 文章 编号: 1671- 8380( 2006) 06- 0079- 03
1 引言
广东省南海发电一厂有限公司原安装的 2 200 MW 燃油锅炉汽轮发电机组运行均接近 10 年。 由于受到国际市场燃油价格上涨导致企业运营成本 高居不下以及环保方面削减 SO2 排量的双重压力, 于 2004 年开始新建 1 台水煤浆燃油两用锅炉, 以替 代原来的 2 号燃油锅炉。
型号 ZD 6000
数量 /支
20
表 3 ZD6000 型水煤浆喷 嘴规范
容量 容量范围 喷嘴雾化角 浆压 雾化汽压 雾化汽温 汽耗率
/ t h- 1 / t h- 1
/!
/ MPa / MPa
/∀
/%
6
3~ 6. 6
45
1. 1 1. 5~ 2. 0 #300 ∃ 0. 25
水煤浆粘度 ( 100s- 1, 25 ∀ )
接有垂直管, 喷嘴用浆取自对应的垂直管。锅炉燃 浆量主要靠供浆泵的转速控制, 另外再燃燃料还单 独设有调节门以控制再燃量。
图 1 水煤浆储运系统示意图
图 2 炉前燃浆系统示意图
全厂目前一共有储浆罐 4 个, 不设任何机械搅 拌装置, 均 由原来的储油 罐改造而来, 厂内外各 2 个, 其规范见表 1。
另外需要说明的是, 考虑到储浆罐容积较大, 将 其出口管设计为多个而非单个, 厂外是 8 个( 参见图 3) , 厂内是 3 个。
收稿日期: 2006- 05- 24; 修订日期: 2006- 08- 25
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表 1 储浆罐规范
厂外储浆罐 厂内储浆罐
容积/m 3 8 000 900
严心浩, 陆春美
YAN Xin_hao, L U Chun_m ei
( 南海发电一厂有限公司, 广东 佛山 528211)
摘要: 介绍了 670 t/ h 水煤浆锅炉储运系统和燃烧系统, 针对该型锅炉在南 海发电一 厂运行中出 现的一些 新问题采取 相 应措施, 均能有效解决, 为今后水煤浆技术应用积累了更多成熟经验。
为此, 在搅拌桶前增加了一个临时滤网( 滤孔直 径 4 mm ) 后, 问题基本解决。现在正在采取的办 法是更换滤浆器滤网为 4 mm 的圆孔滤网, 以彻底 阻止较大颗粒进入喷嘴。
3. 3 炉膛结焦
该锅炉炉膛结焦呈现以下几个特点: % 结焦集中在卫燃带上, 相反水冷壁上几乎没 有独立结焦块。 & 初期结焦均为松散型, 很容易掉下来, 没有什 么粘结性, 外观上更象积灰。随着运行时间的加长, 开始出现部分硬焦块, 且不易掉下来, 往往要结成较 大块才能掉下来。最严重时甚至焦块卡死捞渣机。 经过化验得知, 很多时候大块焦中含有较多可燃物。 ∋ 燃烧器喷口结焦严重, 直接影响水煤浆雾化 和着 火。煤质变化, 灰熔点降低, 是结焦的 根本原
(待条件成熟时, 准备增加储浆罐的搅拌装置。 储浆罐容量过大也是沉淀的诱因之一。因为超大型 储浆罐里更容易形成浆流的死区。这样, 搅拌显得 更加重要。
3. 2 水煤浆喷嘴的堵塞和损坏
一段时间以来, 水煤浆喷嘴出现了不同程度的 堵塞和部件的损坏, 直接影响机组的安全经济运行, 并大大提高了运行成本。经厂技术人员和浙江大学 研究人员共同努力, 排除了种种可疑因素, 查明主要 症结就是水煤浆中含有较多硬度极大的大颗粒杂质 ( 如原 煤粒、煤 矸石 等) , 而滤 浆器 的 滤网 却为 20 mm 5 mm 格栅状, 形同虚设, 这些杂质卡 住喷嘴 的雾化孔( 直径 7 mm) , 造成堵塞。喷嘴局部或者 全部堵塞后, 受高温辐射而得不到良好的冷却, 造成 喷嘴部件整体或者局部超温。堵塞后的喷嘴流量下 降, 为提高锅炉出力, 不得不反 复对喷嘴进行 水冲 洗。水煤浆喷嘴关键部件均采用抗磨性好但脆性较 大的材料制造, 运行中超温甚至在超温后再急剧冷 却, 这些部件破裂就不足为奇了。
管道的堵塞主要集中在静止的备用管道和流量 较小的管道里。即便没有堵塞的管道, 管道下部也 存在程度不一的沉 淀。储浆罐 的沉淀则集中 在底 部, 目前尚未发现罐壁有沉淀物。严重时罐底沉淀 物将出浆口完全塞住, 一度威胁机组的连续运行。
经过对沉淀与堵塞现象的细致观察和分析, 技 术人员主要采取了以下措施:
因。炉膛火焰情况表明, ຫໍສະໝຸດ Baidu焰具有一定程度贴壁现 象, 这是结焦的重要原因。卫燃带处温度较高是结 焦形成的环境因素。另外, 炉膛设计上的缺陷使得 运行中无法打焦, 也使得结焦无法控制。
为此, 将卫燃带割去 400 mm ( 从风口处开始) , 这样喷口处的环境温度得到适当降低, 有效的防止 了喷口结焦。同时, 还将贴壁和结焦最严重的 1 号、 3 号角上组喷嘴向炉膛中心对称伸入适当尺寸 ( 约 200 mm) 。经采取以上措施后, 对水煤浆着火无影 响, 火焰贴壁有所改善, 燃烧器喷口结焦基本解决, 卫燃带上结焦也大大好转, 基本杜绝了大块焦掉下 来的问题。
参考文献 [ 1] 岑可法, 姚强, 曹欣 玉, 等. 煤 浆燃烧、流动、传热和气 化
的理论与 应用技术[ M ] . 杭州: 浙 江大学出版社, 1997. [ 2] 曾纪良, 张毓麟. 水 煤浆技术在燃油锅炉改造中的应 用
[ J] . 广东电力, 2002, ( 6) : 27- 30. [ 3] 严心浩. 国内首台 670 t/ h 水煤浆锅炉的 燃烧调试与运
3. 4 其他
调试和运行期间还多次出现浆压波动, 炉膛负 压保护动作的事故。经认真排查, 确定主要原因是 雾化蒸汽窜入水煤浆系统所致。经采取相关技术措 施后已经消除。
水煤浆锅炉燃烧器需要较大的运行、检修操作 平台, 不仅 远远大过同容量煤 粉炉, 也 大过燃油锅 炉。由于没有设计电站大容量水煤浆锅炉的成熟经 验( 以前多为改造) , 设计者显然忽略了这一点, 造成 目前燃烧系统平台十分局促, 不仅影响操作, 对安全 经济运行也不利。锅炉的看火孔、打焦孔设计上也 存在明显缺陷。
表 2 浆泵规范
型式 厂外输浆泵 单螺杆泵
数量 /台
2
流量 / m3 h- 1
232
厂内供浆泵 单螺杆泵
3
113
出口压力 / MPa 1. 2
2. 4
锅炉燃烧器由浙江大学设计, 其中水煤浆喷嘴 采用其专利产品, 蒸汽雾化多级撞击式水煤浆喷嘴。 此系列产品已经有较为成熟的工业应用, 其规范见 表 3。
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