锅炉飞灰含碳量的控制论文

锅炉飞灰含碳量的控制论文（共7篇）

锅炉飞灰含碳量的控制论文 篇1

摘要：以大唐华银株洲发电有限公司的W型火焰锅炉的运行实际为例, 分析降低“W”型火焰锅炉的飞灰含碳量的方法, 为“W”型火焰锅炉飞灰含碳量的控制提供参考。

关键词：“W”型火焰锅炉,飞灰含碳量

1 控制飞灰含碳量对W型火焰锅炉的意义

1.1 设备安全

“W”型火焰锅炉的飞灰含碳量如果增高很可能由于火焰中心上移, 造成燃烧不完全。当这种情况发生后, 会造成锅炉管壁超温, 时间长易造成炉管泄漏甚至爆裂等恶性事故。

1.2 锅炉效率

降低锅炉的飞灰含碳量, 对于锅炉可以极大地降低机械未完全燃烧热损失从而提高锅炉效率。

2 影响飞灰含碳量的因素

2.1 燃料特性

2.1.1 挥发分的影响

挥发分含量高的煤, 很容易着火燃烧。挥发分析出后, 燃料会变得比较松散孔隙多, 增加了燃料的燃烧面积, 迅速提高焦炭粒的温度, 为其着火和燃烧创造了极为有利的条件。

2.1.2 水分的影响

燃煤的水分增加, 会使燃烧温度下降。原因是在燃烧过程中, 煤中的水分吸热而汽化并过热, 经多次试验表明, 水分对燃烧温度的影响比灰分还大。

2.1.3 灰分的影响

当灰分增加会使火焰温度下降, 因为灰分在燃烧过程中要吸收热量, 高灰分的煤, 由于着火时间推迟, 燃烧温度下降, 因而燃烧的稳定性会变差, 使飞灰含碳量增加。

2.2 燃烧器组合方式

锅炉采用双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统, 前后墙配24只旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器。运行中如发现火嘴布置过于紧密, 导致在高负荷下炉膛中部长时间处于缺氧状态, 在一次风压、锅炉负荷满足要求的工况下, 应尽可能退出炉膛中部的个别火嘴, 并开启退出火嘴的F风挡板加强补风, 退出火嘴优先挥发份、发热量低的煤种, 但不能盲目退出以免造成局部燃烧恶化。

2.3 过剩空气系数

若过剩空气系数不足引起不完全燃烧, 热损失就会增加, 飞灰含碳就会增加。当然, 炉内过剩空气系数在一定范围内增大有利于燃烧, 使q3、q4有所减少, 燃烧生成的烟气量增加, 烟气在对流区中的温度降低, 又使排烟温度升高, 使q2增大, 但在燃烧稳定范围内提高过剩空气系数, 锅炉效率必然显著提高。

3 降低飞灰含碳量的途径

3.1 优化系统组合

3.1.1 选择合适的燃烧器组合方式

根据入炉煤种的变化, 调整磨煤机运行组合。避免好煤仓煤进入炉膛同一角落, 保证炉膛热负荷均匀分布。

3.1.2 选择合适的二次风挡板开度

对于“W”火焰煤粉炉炉内气流主要取决于直流喷嘴及其配风的状况, 二次风挡板的调整可以改善炉内的空气动力工况。配合送风机调节送风量达到二次风量二次风压与一次风压的优化匹配。如果光靠送风机调节风量, 在调节过程中二次风压就不能得到有效的控制。

配风时控制炉膛温度1 350 ℃～1 380 ℃之间为最佳。加强炉膛中部补风, 根据容量风压调整二次风压, 基准值为容量风压5～7 kPa, 二次风箱压力0.4～0.5 kPa。氧量最优区间则在5.0%～6.0%。

3.2 优化运行工况

3.2.1 合理控制氧量的范围

氧量在合适的范围, 炉内组织工况才比较理想, 燃烧才稳定。

3.2.2 合理制粉系统控制

磨煤机料位控制 (a.料位正常的磨煤机料位, 维持700 Pa～800 Pa。) ;磨煤机旁路风挡板操作 (a.干燥无灰基挥发分>25%煤仓, 维持对应磨煤机旁路风开度0%。b.干燥无灰基挥发分18%～25%煤仓, 维持对应磨煤机旁路风开度30%。c.干燥无灰基挥发分<18%煤仓, 维持对应磨煤机旁路风开度100%。) ;磨煤机出口温度控制 (a.磨煤机出口风粉温度正常情况下不低于70 ℃, 不超过130 ℃。磨煤机两侧下煤均匀, 两侧出口温度偏差<5 ℃。) ;磨煤机旋转分离器控制 (a.磨分离器转数不低于450转/min。) ;磨煤机电流控制 (a.正常情况下, 磨煤机电流不低于110 A运行, 否则增大加球量。b.磨煤机电流超过115 A, 应停止加钢球。)

4 飞灰含碳量控制实例

依据以上方法, 对#3炉作了调整。

4.1 调整前的问题

①高负荷下二次风压过高。②氧量由于前段时间燃烧劣质煤一直未提升。③磨煤机电流100～104 A。④磨煤机出口风温过低。

4.2 调整控制措施

①炉膛温度高于1 350 ℃下开大后墙F挡板开度, 根据一次风压调整二次风压, 基准值为一次风压5～7 kPa, 二次风箱压力0.4～0.5 kPa, 一次风压5～8 kPa。②入炉煤高位发热量高于15 000, 氧量控制5.6%～6.0%。③保证磨煤机电流高于110 A。④调整粗粉分离器挡板由45°～30°降低煤粉细度。⑤控制磨煤机出口温度90 ℃～100 ℃。

4.3 调整试验及相关数据

工况:调整前后基本工况为负荷185 MW, 磨煤机运行方式为ACD磨运行, 磨煤机料位均在750 pa, C磨无分离器挡板为电动分离器转速控制。

上煤方式:A2仓潞安煤: (高位发热量KJ/KG) 20 579, (干燥无灰基挥发份%) 18.55;D1、D2仓斗笠山煤:12 996, 30;C1、C2、A1攸县煤:17 999, 8.21。

相关主要参数:调整前。负荷185 MW, 主汽压力12.2 MPa送风量, 1 055 kNm3/h, 氧量4.5%, 一次风压5.5 kPa, 二次风箱压力0.5 kPa, 平均煤粉细度10.9, 粗粉分离器挡板开度45, C磨分离器转速300 RPM, 飞灰5.23/5.13%。调整后。负荷185 MW, 主汽压力12.2 MPa, 送风量1 177 kNm3/h, 氧量5.7%, 一次风压5.4 kPa, 二次风箱压力0.45 kPa, 平均煤粉细度9.9, 粗粉分离器挡板开度30, C磨分离器转速500 RPM, 飞灰3.69/4.50%。

5 结语

实际运行中, 按照上述原则选择合理的燃烧调整方案, 可有效地降低飞灰含碳量;合理降低飞灰含碳量, 可提高电厂设备安全、促进节能减排。

锅炉飞灰含碳量升高的分析和调整 篇2

关键词：锅炉,飞灰,含碳量,可燃物,调整

引言

飞灰含碳量是衡量电站锅炉效率的重要指标, 飞灰含碳量的升高时增加了发电煤耗, 直接影响着电厂的经济效益。而且由于飞灰中的碳颗粒较硬, 对锅炉尾部受热面也有磨损的作用。碳颗粒附着在尾部受热面上特别是脱硝系统的催化剂上时, 很容易发生脱硝催化剂的磨损、污染, 严重时烧结催化剂, 影响环保系统的正常运行。因此, 降低飞灰含碳量是电厂安全生产和提高电厂经济效益的共同需求。

1 设备概述

我厂一号机组选用东方锅炉 (集团) 股份有限公司制造的DG735/13.7-22型锅炉。锅炉为一次中间再热超高压自然循环汽包炉, 燃烧器四角布置切圆燃烧, 固态排渣, 燃煤锅炉;空预器采用两台三分仓回转式预热器;脱硝装置采用“选择性还原” (SCR) 脱硝装置。

制粉系统采用五台ZGM95N中速辊式磨煤机, 自下而上分A、B、C、D、E五层布置, 其中一台备用。设计燃用煤种为山西北部煤, 采用正压直吹式冷一次风机制粉系统。燃烧器为左右浓淡分离直流燃烧器, 油燃烧器两层布置, 位于AB、BC两层二次风风室内。一、二次风呈间隔排列, 煤燃烧器采用等间隔布置。每个煤燃烧器喷口布置有周界二次风 (燃料二次风) , 油燃烧器喷口布置了油配风, 辅助二次风有6层, 在燃烧器最上方配有三层燃烬二次风 (过量二次风OFA) 喷口, 燃尽风喷口可以上下摆动30%。使用燃尽二次风时可以起到降低锅炉燃烧产生的氮氧化物的作用。

2 锅炉飞灰含碳量高的原因分析

我厂一号机组锅炉在运行时, 飞灰可燃物长期保持在1%~2%之间, 但是近期却突然增大到2%~4%, 初步分析可能影响的原因如下。

2.1 煤质影响

灰分的影响:煤中的灰分是不参与燃烧反应的, 其在炉膛的存在不但不能释放热量, 而且还要吸收热量, 同时, 灰分在煤中阻碍了氧气和碳的接触。这都使燃烧反应推迟, 增加了飞灰中残留的碳。

挥发分的影响:煤的燃烧首先是由挥发分在低温条件下迅速的析出和燃烧, 提供碳颗粒初期的着火热。因此, 挥发分越低, 着火越困难。煤粉颗粒在炉膛中越不易燃尽, 燃烧后残留的碳也越多。

水分的影响:煤中水分过多, 会使磨煤机的干燥出力不足以使煤粉完全干燥, 从而整体降低了进入炉膛的煤粉气流的温度。同时由于水分在燃烧过程中将吸收热量, 这又使燃烧过程中温度降低, 从而灰中残留碳增加。

2.2 采样制样手法影响

经过检查锅炉飞灰取样装置, 发现飞灰取样罐有取样后不拧紧的现象。飞灰取样罐及其与尾部烟道的连接管路如果存在设备原因或因不拧紧而产生轻微漏风的现象会使颗粒小重量轻燃烧完全的飞灰颗粒被吹走, 而颗粒大重量大有燃烧不完全现象的飞灰颗粒被取样装置取到罐中, 从而使飞灰可燃物含量增大。

2.3 风量调整和配风调整的影响

若过量空气系数不足, 燃料得不到充足的空气, 不完全燃烧热损失就会增加, 飞灰中残留的碳就会增加。因此当负荷一定时, 可采用提高总体送风量的方法使烟气含氧量升高, 煤粉燃烧完全, 飞灰含碳量降低。

当炉内过量空气系数在一定范围内增大时, 有利于燃烧, 使不完全燃烧损失q 3和q 4有所减少。但过量空气系数过大时也会使燃烧生成的烟气量大幅增加, 烟气在对流区中流速过快而使烟气温降降低, 又使排烟温度升高, 使排烟损失q 2增大。因此当过量空气系数过大时, 反而会降低锅炉效率。

低氮燃烧器的低氮燃烧理论也要求炉膛内的高温区要采取缺氧燃烧的方式。增加过量空气系数的方法将不利于脱硝系统的经济运行和环保的达标排放。因此, 氧量应控制在一定范围。

2.4 煤粉细度影响

煤粉颗粒越细, 碳粒的内部空隙和外部反应面积也越大, 过剩的氧越容易扩散到内部空隙中, 使碳粒内部孔隙表面也发生燃烧。由于增大了反应表面积, 有利于提高碳粒的燃烧速度, 促使其燃尽, 降低飞灰含碳量, 提高锅炉效率。

3 降低锅炉飞灰含碳量的方法

3.1 煤质变化时的调整

当锅炉燃用煤质发生变化时, 运行人员对燃烧的调整应与煤质的变化相适应, 当煤质向低挥发分、高热量的难燃尽煤种转变时, 配风方面应增大过剩空气量, 增加上部燃尽二次风的开度, 使火焰中心适当降低, 延长煤粉在炉内的停滞时间, 以利于煤粉燃尽。

经过两天持续观察飞灰日报的数据, 在省煤器后氧量φ (O 2) 达到2.0%后, 再提高过量空气系数对飞灰可燃物含量的影响并不明显。

3.2 规范采样、制样流程

采样、制样人员的操作手法稍有偏差, 就会对飞灰的样品产生很大的影响。鉴于此, 对采、制样人员作如下要求:

1) 采样人员在每天7:30、15:30、23:30准时到锅炉现场采样, 分别对应当天的一值班、二值班和三值班的飞灰样本。

2) 飞灰采样时要将左、右两侧的飞灰取样罐中的灰样取等量并且混合均匀。

3) 飞灰取样完成后要将左右两侧的飞灰取样罐内的剩余灰样倒干净, 并将两侧飞灰取样罐拧紧。

在做出以上要求后后观察次日的飞灰可燃物含量 (质量分数) , 一、二、三值班分别是2.26%、1.71%、2.49%。可见轻微的漏风对样本产生巨大影响。

3.3 要求热试组进行煤粉细度的测量和调整

(如表1所示) 通过测量结果可以发现处于上层的C、D两台磨煤机的煤粉细度较大。上层磨的煤粉在炉膛中停留的时间短, 再加上其煤粉细度大, 必然使飞灰可燃物的含量增大。将D磨煤机的分离器挡板开度从50°逐步关小到37°后观察, 飞灰可燃物含量从前几日的2%~4%降低并维持在1%以下。后经过取样测量D磨的煤粉细度R90为20.2%。

通过单一调整D磨煤机分离器挡板开度的方法使飞灰可燃物的含量大幅降低, 可以判断以下几方面。

1) D磨煤机分离器挡板存在磨损或开度不一致的现象。

2) D磨煤机临近大修周期, 其墨辊和磨盘已经严重磨损, 造成出力不足。

3.4 治理和改进锅炉设备

对锅炉设备的治理和改进, 是保证锅炉飞灰可燃物含量维持较低水平的必要条件。例如:

1) 加强对锅炉漏风的治理, 防止冷风进入炉膛影响燃烧工况。

2) 利用检修机会检查飞灰取样装置及尾部烟道的漏风情况, 防止因漏风影响使飞灰样本的准确性。

3) 安装飞灰含碳量在线监测装置, 以便运行人员对飞灰可燃物的及时监控与调整。

4) 加强对锅炉烟风系统重要参数测点的维护, 如总送风量、炉膛出口氧量监测装置等。这些测点对运行人员的经济调整有着重要的指导意义, 要力求指示准确。

4 降低锅炉飞灰可燃物的措施

提高对飞灰可燃物的重视程度, 在小指标竞赛中设置相应项目和奖励资金, 调动运行人员的积极性。

稳定、可靠地向锅炉供给设计煤种, 挥发分、发热量变化在一定的范围内;在雨季提前做好防止煤仓托媒和落煤筒堵煤的措施, 保证制粉系统的均匀稳定运行。

完善采、制样和化验管理制度, 并严格监督采制样人员和化验人员, 加大对锅炉治理的投入, 提高设备的健康水平。

运行调整应保证:经济的煤粉细度;充足的过剩空气量;合理组织炉内的燃烧动力工况, 优化调整方式, 风粉配合适当;保持较低的一次风压和一次风速;根据各磨煤机出力合理调整煤粉细度。

参考文献

[1]赵虹, 王红岩, 翁善勇, 等.锅炉飞灰含碳量异常偏高的试验研究[J].动力工程, 2004, 24 (6) :785-788.

锅炉飞灰含碳量的控制论文 篇3

循环流化床锅炉因其燃料适应性广、高效清洁燃烧而得到了迅速的发展。飞灰含碳量是影响锅炉效率和机组性能的一个主要因素。由于煤种、设计、运行等多方面因素, 国内的CFB锅炉在运行过程中, 飞灰含碳量普遍较高, 在很大程度上增加了锅炉的未完全燃烧热损失[1]。因此, 有必要了解锅炉飞灰中碳的形态与成因, 并对锅炉飞灰含碳量进行优化与调整。飞灰含碳量特性极其复杂, 受到煤种、锅炉负荷、炉型、燃烧器型式、配风方式以及炉膛温度等多种因素的影响[2], 很难采用简单的公式进行估算, 通常是在实际测试中加以确定, 并由试验结果摸索出降低飞灰含碳量。本文将以实际生产经验为基础, 来分析影响飞灰含碳量的因素, 并分析飞灰含碳量偏高的原因, 进而对其进行燃烧优化和调整。

2实际情况分析

某电厂135MW机组的锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的HG-440/13.7-L.PM15型超高压自然循环流化床汽包炉。该炉为单锅筒、单炉膛, 同时布置了双面膜式水冷壁, 采用平衡通风、一次中间再热、固态排渣、前墙给煤和露天布置。循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器, 布风装置采用水冷布风板、大直径钟罩式风帽。锅炉主要由炉膛, 高温绝热分离器, 自平衡“U”形回料阀以及尾部对流烟道组成。采用床上床下联合点火的启动方式, 其中冷渣器选用风水联合冷渣器, 并由锥形阀控制两侧墙排渣, 底渣由气力排渣系统排出。设计煤种为山西贫煤, 掺烧煤种为内蒙神华煤 (注明具体煤种) 。

该机组2005年12月投产, 至2006年4月, 开始对其进行研究分析, 发现飞灰含碳量持续偏高, 最高可达22.91%。经优化与调整后, 该炉飞灰含碳量下降至2.02%。达到预期的效果。

3飞灰调整的运行分析

3.1入炉煤粒径调整

该厂循环流化床锅炉主要燃用掺烧煤种, 其中主要包括内蒙神华煤、山西西山和东山煤。关于设计煤种以及实际煤质特性如下表所示。

内蒙神华煤多为较细煤粒, 该煤种质地酥脆、挥发份高、易燃、破碎性好。而掺烧的东、西山煤煤质硬且掺矸石较多且较难破碎, 破碎此种原煤时还经常发生细碎机卡塞事故。燃用掺烧煤种时, 多种煤掺杂在一起, 经粗、细碎煤机破碎后取样分析, 发现入炉煤粒径粗细两极分化较严重, 入炉煤中大于10mm颗粒占总炉料约6~8%左右, 其中最大颗粒甚至达到30mm。

当入炉煤粒径较粗且超出设计值较多时, 粗颗粒堆积床面, 影响了锅炉的流化效果;而入炉煤粒径较细, 高于设计值, 会造成该部分煤粉在炉内停留时间极短, 高温旋风分离器无法完全分离出该细度以下的煤粉, 这部分煤粉会随热烟气进入到尾部烟道。入炉煤粒径与设计值偏差大将导致飞灰含碳量高[3]。

当入炉煤粒径粗细两极分化严重时, 会在运行中反映出以下问题:

3.1.1密相区、稀相区的床压偏差较大。前期运行时, 由于维持较高的物料厚度, 炉内密相区下层床压较高, 但中、上层床压偏低见表2。

3.1.2大量粗颗粒堆积在布风板上, 不仅造成排渣的困难, 同时还影响流化效果。运行人员为了保证锅炉出力, 达到提高炉内稀相区物料的密度目的, 只能通过加大一次风量、增加炉内密相区床压手段来实现[4]。

3.1.3由于入炉煤的粒径分布粗细两极分化较严重, 较粗的炉料排到冷渣器中, 还会造成冷渣器内部堆渣、结焦等, 影响了锅炉的安全经济运行。

2007年, 经过对燃料粗、细碎煤机的调整和改造, 入炉煤粒径得到控制和改善, 入炉煤粒径接近设计要求 (见表3) 。在降低了床层压力后, 中、上床压仍能满足锅炉带负荷的需要, 同时入炉煤粒径的改善, 也使得锅炉调整余度提高, 锅炉的下床压由6.85kpa下降到3.41kpa。

注:入炉煤粒径分析取值为筛上量, 随机取样值。

3.2床压调整

循环流化床燃烧调整主要工作就是调整床压, 一方面合理的床压能够保证内外物料的循环, 提供足够的换热量, 满足锅炉的出力要求;另一方面合理的床压能保证床面维持一定高的温度, 提供新进燃料及时、完全燃烧所需要的燃烧环境[5]。

通过流化试验可知, 只要保证一次风量不小于临界流化风量就能保证物料的流化, 调整一次风流化风量, 即可保证较好的流化质量和调整锅炉的出力, 但床压的高低对二次风影响较大, 较高的主床床压削弱了二次风对物料的穿透能力, 造成炉内缺氧燃烧[6]。合理的降低床压, 可有效地提高二次风的穿透能力, 保证煤粒在炉内尽可能的达到完全燃烧, 同时, 主床床压的降低, 还可以相应的降低主流化一次风量[7]。

该锅炉前期运行时密相区床压维持较高, 平均在6~8k Pa, 单点最高时可达到10k Pa;水冷风室压力维持在13~14k Pa;而下二次风口风压只有9~10k Pa, 低时只能达到6~7k Pa, 上二次风口风压维持在5~6k Pa, 此时炉后氧量为1~1.5%;当将密相区床压降到平均在4~5k Pa时, 二次风量不变, 则炉后氧量可达到3~4%, 由此可见料层高度对二次风辅助燃烧影响较大。

观察表4以及图1可以得出, 通过逐步降低主床床压的方法使水冷风室压力有所改变。水冷风室压力由2006年的平均14~15k Pa, 到2007年的12~13k Pa, 2008年的11~13k Pa, 2009年水冷风室压力维持在9.5~10.5k Pa (见表4, 图1) 。随着水冷风室压力的降低, 二次风总风量在下降, 但二次风母管压力却得到提高, 这充分说明二次风进入炉内的穿透能力在提高。

3.3一、二次风量调整

该厂循环流化床设计一次风总风量为215.3k Nm3/h (B-MCR) 、142k Nm3/h (75%THA) ;而前期实际运行中, 一次风总风量控制在230k Nm3/h (B-MCR) 、180k Nm?/h (75%THA) 。设计二次风量为163.7k Nm3/h (B-MCR) , 实际运行中, 二次风量控制在200k Nm3/h (B-MCR) , 两台二次风机满负荷运行。

2006年, 由于入炉煤粒径控制的不理想, 粒径分布粗细两极分化严重, 为了达到保证锅炉出力、提高炉内稀相区物料循环量的目的, 主一次流化风量只能维持在较高的水平运行。同时由于料层较厚, 二次风穿透能力下降, 造成中间炉内区域成为负氧区, 为了满足燃烧氧量, 二次风量维持到最大。这就造成了总风量偏高, 由于风量的增加, 烟气流速加快, 加上入炉煤粒径中d<200μm的部分所占比例远大于设计要求 (见表2) , 破碎后的煤粉颗粒中低于R0.09mm的部分被热烟气快速带离炉膛, 在分离器处又不能被分离出来, 造成飞灰含碳量数值偏高。

现通过床压的合理控制, 锅炉B-MCR工况下, 一次风量和二次风量均有所下降:一次风总风量现控制在215k Nm3/h, 二次风量降到180k Nm3/h。一、二次风量较大时, 即加大锅炉的飞灰携带损失, 又加快锅炉受热面的磨损, 从降低一二次风量后, 锅炉因受热面冲刷磨损爆管次数从2006年的13次降低到2009年的1次, 提高机组的安全性, 同时节约检修运行费用。

4结语

本文从现场实际出发, 细致的分析了影响循环流化床锅炉的飞灰含碳量过高的因素, 并对锅炉运行状态及燃烧方式进行了优化和调整。经优化与调整后, 该炉飞灰含碳量由22.91%下降至2.02%, 达到预期的效果, 提高了锅炉效率并节约了燃料费用。同时也为发电企业运行人员对飞灰含碳量调整提供借鉴经验。

摘要：飞灰含碳量是影响锅炉效率的重要因素, 本文以实际生产经验为基础, 从入炉煤粒径、料层高度、一二次风量等影响飞灰含碳量的因素出发, 分析了导致飞灰含碳量偏高的原因。经燃烧优化和调整后, 飞灰含碳量明显下降, 由调整前的22.91%降为目前的2.02%, 对CFB锅炉的燃烧优化和调整取得了良好的节能效果和经济效益。

关键词：飞灰含碳量,粒径,一二次风量,优化

参考文献

[1]吕俊复, 张守玉, 刘青, 等.循环流化床锅炉飞灰含碳量问题[J].动力工程, 2004, 24 (2) :170-174.

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[3]陈敏生, 刘定平.电站锅炉飞灰含碳量的优化控制[J].动力工程, 2005, 8 (4) :545-549.

[4]郑捷庆, 何宏舟, 邹峥, 等.二次风调整对CFB锅炉飞灰含碳量的影响[J].现代化工, 2007, 11 (2) :447-451.

[5]卿山, 王华, 青莹.降低循环流化床锅炉飞灰含碳量的工业实验研究[J].发电设备, 2005 (5) :277-280.

[6]汤根土, 吕俊复, 张建胜, 等.循环流化床锅炉飞灰中碳的形成机理[J].动力工程2009, 29 (1) :22-25.

锅炉飞灰含碳量的控制论文 篇4

1.1 燃料特性的影响

循环流化床锅炉煤种适应性广, 但对于已经设计成型的循环流化床锅炉, 只有燃烧特定的煤种 (即设计煤种) 时才能达到较高的燃烧效率。由于受煤的结构特性、挥发分含量、发热量、水分、灰分的影响, 循环流化床锅炉的燃烧效率有很大差别。

我国主要按煤的挥发分含量对煤进行分类, 按照挥发分含量由低到高的顺序将煤分成无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤等。挥发分含量的大小反映了煤形成过程中碳化程度的高低, 与煤的年龄密切相关。不同煤种本身的物理组成和化学特性决定了它们在燃烧后的飞灰具有不同的形态和特性。

无烟煤挥发分含量较低, 只有4%左右, 属典型难燃煤种, 表现为着火延迟、燃尽困难。虽然发热值高, 燃烧时火焰温度可达1500℃以上, 但燃尽率低, 生成的球状煤胞中绝大多数为无孔或少孔, 虽然也出现多孔薄壁球状煤胞, 但数量极少。无孔或少孔的球状煤胞表面很光滑, 有熔融的玻璃体形态存在, 对燃尽是极为不利的。从煤粉锅炉中采取飞灰样, 分析其含碳量在10%以上。

烟煤飞灰中虽然也发现有极少部分少孔的密实球状煤胞, 但绝大部分为多孔的疏松空心煤胞和骨质状疏松结构煤胞, 这两种煤胞的孔隙率很大, 这样就形成了很大的反应表面积, 对煤粉的燃尽十分有利, 因而这种烟煤的飞灰含碳量很低。

1.2 入炉煤的粒径和水分的影响

入炉煤颗粒过大, 一方面使床层流化不好, 另一方面, 使碳粒总表面积减少, 煤粒的扩散阻力大, 导致反应面积小, 延长了颗粒燃尽的时间, 颗粒中心的碳粒无法燃尽而出现黑芯, 降低了燃烧效率, 同时造成循环灰量不足, 稀相区燃烧不充分, 出力下降。另外, 大块沉积, 流化不畅, 局部结焦的可能性增大, 排渣困难。

入炉煤颗粒过小, 床层膨胀高, 易燃烧, 但是易造成烟气夹带, 不能被分离器捕捉分离而逃逸出去的细颗粒多, 对燃尽不利, 飞灰含碳量高。

实验发现:颗粒太小, 由于煤粉在炉内停留时间过短, 燃不尽, 飞灰含碳量就大。相对而言, 燃用优质煤, 煤颗粒可粗些;燃用劣质煤, 煤颗粒要细些。所以对于不同的煤质要调整二级破碎机的破碎能力来调整煤的粒度。

煤中水分过大不仅降低床温, 同时易造成输煤系统的堵塞, 故对于水分高的煤要进行掺烧。

1.3 过量空气系数的影响

一次风作用是保证锅炉密相区料层的流化与燃烧, 二次风则是补充密相区出口和稀相区的氧浓度。调整好一、二次风的配比, 有效地降低飞灰、灰渣含碳量, 是保证锅炉经济燃烧的主要手段。运行中适当提高过量空气系数, 增加燃烧区的氧浓度, 有助于提高燃烧效率。但炉膛出口过量空气系数超过一定数值, 将造成床温下降, 炉膛温度下降, 总燃烧效率将下降, 风机电耗增大。所以在负荷变化不大时, 一次风量尽量稳定在一个较合适的数值上, 少作调整, 主要靠调整二次风比例来控制密相区出口和稀相区的氧浓度。一、二次风的配比, 与锅炉负荷、煤种等有关, 通过进行燃烧调整试验可建立锅炉不同负荷与一、二次风量配比的经验曲线或表格, 供运行调整时参考。

1.4 燃烧温度的影响

与煤粉锅炉炉膛温度高达1400～1500℃相比, 循环流化床运行温度通常控制在850～950℃, 属低温燃烧, 在此条件下煤粒的本正燃烧速率低得多, 加上流化床内颗粒粒径比煤粉炉内煤粉粗得多, 所需的燃尽时间长得多。提高燃烧温度, 飞灰含碳量降低;相反, 燃烧温度低, 飞灰含碳量高。

1.5 分离器分离效率的影响

分离器分离效率高, 分离粒径小, 飞灰含碳量低;相反, 分离器分离效率低, 分离粒径大, 飞灰含碳量高。涂山热电厂1#炉旋风分离器长时间运行后, 中心筒变形, 中心筒顶部密封面开焊撕裂, 高温烟气夹带细小颗粒从裂开处逃窜分离器, 分离效率明显降低, 循环倍率降低, 参加燃烧时间缩短。测得该炉飞灰含碳量在8%～11%, 高于其他锅炉。

1.6 锅炉蒸发量的影响

锅炉蒸发量大, 相应的燃烧室温度高, 一次通过燃烧室燃烧的粒子 (分离器收集不下来的粒子) 燃烧时间长, 燃尽度较高, 飞灰含碳量低;相反, 飞灰含碳量高。

1.7 除尘灰再循环燃烧的影响

对难燃尽的无烟煤, 采取分离灰循环燃烧之后, 飞灰含碳量仍比较高。为了进一步降低飞灰含碳量, 一个比较有效的措施是采用除尘灰再循环燃烧。德国某循环流化床锅炉, 当分离灰再循环倍率为10～15时, 飞灰含碳量仍有23%左右。为了降低飞灰含碳量, 采用了除尘灰再循环燃烧。当除尘灰再循环倍率为0.3时, 飞灰含碳量降低到了10%左右;除尘灰再循环倍率为0.6时, 飞灰含碳量降低到了4%。

1.8 物料循环倍率的影响

物料循环的合理选取要根据锅炉炉型、锅炉容量大小、对受热面和耐火内衬的磨损、燃煤种类、脱硫剂的利用率和负荷调节范围来确定。燃用同一煤种, 物料循环倍率高的飞灰含碳量就低, 反之就高。

物料循环倍率的控制一般采取返料风的调整方法。

返料器单位时间内返料量大小可通过返料风进行调整。以“J阀”返料器为例, 返料器风室分为前、后风室, 通入可调流化风, 立管沿高度方向布置4层充气松动风, 在负荷较高情况下可调整立管充气风, 加大充气风量可增加循环物料流量。一般调整q1、q2、q3、q4风量是依次减小的, 负荷较高时适当增加q2、q3的风量, 调整过程注意J阀的振动情况。前返料风略小于后返料风。

图1所示为“J阀”型返料器示意图。

130t/h CFB锅炉返料器立管高度相对较短, 立管上没有设置充气松动风, 调整量较小, 只能通过调整前后流化风大小, 根据床压10kPa左右返料风压调整到15kPa即可, 过大会使循环灰反吹至烟道, 反而增加飞灰含碳量。

锅炉长时间运行后, 返料器风帽会出现磨损烧坏, 有的风帽小孔被堵塞, 造成流化不良, 所以在停炉检修中, 应该认真检查返料器风帽, 维护更换风帽, 确保布风均匀流化正常。涂山热电厂6#、7#炉260t/h CFB锅炉就出现过这种情况, 7#炉运行中出现负荷不能带满, 床温高, 飞灰含碳量偏高等情况, 停炉后检查返料器风帽损坏较多, 小孔大部分堵塞, 风帽顶端被磨通, 还有些循环灰堆积在后返料器墙边。6#炉更换了全部风帽, 启炉后运行效果较好, 而7#炉因备件不够只更换了一半风帽, 启炉后返料不是很好, 飞灰含碳量仍旧偏高。停炉检修后可启动返料风机检查流化情况, 确保返料器设备检修质量, 也是降低飞灰含碳量提高锅炉运行质量关键因素之一。

2 锅炉运行调整避免出现的问题

锅炉运行调整中, 炉膛上、下部 (即密、稀相区) 颗粒浓度分配 (即燃烧份额) 主要是由一、二次风量比例及返料量大小决定的 (给煤量的变化也有影响但较弱) 。因而如果在变负荷操作过程中, 对一、二次风量及比例、返料灰量及给煤量的调整未能把握循环流化床锅炉的特点而造成调整失当, 势必引起炉膛内上下部颗粒浓度大幅度波动, 当这种波动影响力达到使炉膛上下部颗粒浓度比例严重失调时, 就会出现:下部颗粒浓度过大物料将床层压死, 或物料大部或全部集中于上部空间床层物料消失。同时, 炉膛内颗粒浓度的大幅波动也使炉膛出口的颗粒浓度发生大幅波动, 而这种浓度波动也引起炉膛出口含尘烟气温度和烟气速度 (当炉膛出口负压值保持不变) 的大幅度变化, 进而对分离器的分离效率产生重大影响。或因炉膛出口颗粒浓度、温度、速度 (此三者的变化方向是一致的, 且三者变化值分别都与分离器效率变化值成正比例关系) 大幅上升, 分离器效率也大幅度提高, 亦即分离器下来的返料量可大幅增加, 造成返料器松动床所受到的压力大幅增加, 如此压力增加是瞬间进行的, 松动床将无法承受而被压死。反之, 当炉膛出口颗粒浓度、温度、速度大幅下降时, 分离器效率也大幅下降, 返料量也随之减少。如发生床层压死等极端情况时, 返料进入立管中的量几乎为零, 而返料风如未被及时停用, 则立管中仅存不多的返料仍将被送入炉膛, 当立管中存料料位重力不足以抵消返料风压时, 立管料层就会被击穿, 造成返料器空床。由于引风机的抽吸力和分离器阻力的共同影响, 炉膛床层中极细颗粒有可能沿返料通道反窜到尾部烟道。

负荷变化大, 导致人为调整幅度大, 在大幅增减一次风时候, 容易使物料循环平衡打破, 增加飞灰含碳量, 还可能导致锅炉运行故障。所以在运行调整中, 一次风量和返料风量应小幅慢调, 尽量使波动减小, 过渡平稳。

摘要：对实际运行的多台燃烧各种燃料的130 t/h和260 t/h锅炉的飞灰样品测定表明:飞灰的含碳量具有明显的不均匀性。分析煤质、分离器及运行条件对飞灰含碳量的影响。结果表明:循环流化床锅炉燃烧过程中焦炭反应性逐渐下降;焦炭燃烧过程中发生的爆裂、磨损、失活等行为与煤种有关, 对循环流化床锅炉飞灰碳燃尽有很大影响。运行中风帽损坏布风不均、物料分离及回送效率、气固混和不均匀是导致较高飞灰含碳量的原因。

关键词：循环流化床锅炉,飞灰含碳量,煤质,循环倍率

参考文献

[1]岑可法, 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, 1997.

锅炉飞灰含碳量的控制论文 篇5

关键词：微波,飞灰,测碳,循环流化床,DK-FC型,尾部烟道

0 引言

锅炉飞灰含碳量是衡量电站锅炉机组运行经济性的重要指标之一。随着我国不断投产大容量、高参数的循环流化床锅炉, 对其中飞灰的含碳量实现在线检测, 以便于控制和优化锅炉燃烧、降低发电煤耗、提高“竞价上网”能力以及粉煤灰综合利用能力已显得日益重要和迫切。

目前对飞灰含碳量的测定一般采用“化学灼烧失重法”, 这是一种离线的分析方法。该法虽有精度高的特点, 但因受灰样采集、样品代表性差、分析时间滞后等因素影响, 导致测量的结果不能及时、准确地反映当前的锅炉燃烧工况, 对锅炉燃烧的控制和燃烧调整的指导缺乏实时性和准确性。

随着高新技术的不断发展和对飞灰含碳量在线测量的深化研究, 通过采用先进的电子技术和计算机技术实现对锅炉飞灰含碳量连续在线测量已成为现实。DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检系统利用国际上最先进“全烟道灰样测量技术”, 从根本上解决了取样代表性问题, 真正做到了对飞灰含碳量的实时在线测量。

1 微波飞灰测碳理论分析

(1) 飞灰又称粉煤灰 (coal ash) , 是由燃料 (主要是煤) 燃烧过程中排出的微小灰粒。一般指燃料燃烧所产生的烟道气中的任何固体颗粒。在燃烧煤的发电厂所得的飞灰中, 除含有大量硅、铁、铝、钙、镁、钠、钾、硫的氧化物以及各种微量元素, 还有少量未燃的碳。当飞灰含碳量高时, 反映出锅炉风煤配比不合理, 燃烧不完全;飞灰含碳量太低则说明空气过剩, 大量的热能通过烟道排出, 同样会降低锅炉效率, 增加氮氧化物的排放。

(2) 锅炉内未被燃烧的煤粉在高温条件下, 转化成石墨状碳, 而石墨是吸收微波的良好材料。在微波电磁场中, 石墨中感生了微波电流, 微波电流流过石墨体电阻产生焦耳热, 从而把微波电磁场中的能量转化成了热能。飞灰中的石墨浓度越高, 它吸收微波能量的作用就越强;反之亦然。因此, 可由测量飞灰吸收微波能量的多少来测量飞灰含碳量。

(3) 微波经介质层传输后的功率可表示为:

p=p0×exp (-2γL)

式中, p0为输入功率;L为介质层厚度;γ为传播常数。

本系统是以烟道为测量对象, 烟道宽度即为介质层厚度L。当确定了合适的安装位置后, 它就是一个常量。这样微波的功率衰减就决定于烟道空间的传播常数, 也即决定于飞灰成分。当飞灰中含碳量高时, 损耗就大。有研究表明:

式中, A为微波功率衰减 (dB) ;μ为飞灰浓度 (kg/m3) ;K为与飞灰含碳量相对应的常数。可见, 当飞灰含碳量变化时, 微波衰减随之变化。所以微波飞灰测碳仪的关键就是测量飞灰吸收微波能量的多少。

2 系统结构及布置方案

DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检测系统针对国内100 MW以上锅炉多采用2个烟道排放飞灰的特点, 由2套独立的全烟道信号采集设备, 使用无取样灰路直接测试的方案。由于烟道内的烟气流是锅炉燃烧工况最敏感的载体, 所以我们以A、B两侧烟道断面为测试对象, 以烟道内携带飞灰的烟气流为测试样品, 微波传感器则装在烟道壁上。微波信号由定向耦合器分出一小部分能量作为监视信号, 绝大部分能量从发射天线穿过烟道, 接收天线收到的信号经检波放大后作为测量信号, 与放大后烟道内飞灰含碳量的变化导致微波衰减的变化进行比较, 算出烟道内的飞灰含碳量, 转换为标准信号后经主机送入DCS显示。真正做到了实时、快速和连续的测量, 如图1所示:

本系统通过微波传输通讯技术, 同步采集两侧烟道的截面飞灰状态信号, 经现场电子单元的微波衰减测量, 并将测量信号放大处理传送到集控室主机单元, 再由计算机处理输出显示、打印、追忆含碳量, 如图2所示:

本系统测点安装具有以下特点: (1) 测点选取在空气预热器出口至除尘器进口之间的烟道上; (2) 测点选择在烟道水平段或竖直段靠近中间的位置; (3) 测点的开孔位置处, 烟道内没有影响微波传输的障碍物, 如支架等。

本系统安装位置如图3所示:

3 实际使用调试校正方案

(1) 约300 MW负荷状态下:A侧:清空收灰瓶, 开始取灰, 达到足够化验的量后停止, 收集至袋中标为样品1。继续取灰, 共取4份灰样, 然后进行灼烧化验, 得出4份灰样的含碳量平均值1。对照取灰的时间, 记录下软件界面中显示的电流值, 作为电流值1。B侧:操作同A侧, 得出B侧的灰样平均值1和电流1。

(2) 将A侧电流值1、2和灰样平均值1、2填入“系统设置”对话框中, 计算存盘。然后将B侧电流值1、2和灰样平均值1、2同样填入“系统设置”对话框中, 注意点击选择B侧计算存盘, 设置画面如图4所示:

4 试验结果

实际运行后DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检测系统操作员站3天的实时走势图显示画面如图5所示。界面左侧为功能按钮, 可以选择使用实时含碳、实时电流、历史含碳、历史电流、系统设置、图形打印等功能。

DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检测系统与实验室测量对照如表1所示 (运行情况为:2009-02-20T09:00—2009-02-22T5:00) 。

根据上表对该炉正常运行时飞灰含碳量的跟踪情况看, DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检测系统所测趋势与锅炉实际运行情况是基本符合的, 所示误差也在可接受范围内。

5 结论

根据DK-FC型电站锅炉飞灰含碳量在线检测系统实验结果以及运行情况可以得出以下结论: (1) 在实际运用中把微波传感器直接装在锅炉尾部烟道上, 无取样管路, 结构简单, 维护工作量小。 (2) 本系统对烟道内较大飞灰流场进行测量, 减少了取样误差, 并做到连续、实时监测, 系统性能稳定, 反应灵敏, 能满足现场在线测试的要求。 (3) 采用特殊频率的微波谐振测量法实现了快速、准确、重复性好的在线式测量, 并且对飞灰含水量不敏感。 (4) 采用了预热空气加压反吹法, 切实解决了堵灰问题。 (5) 具有样灰留取功能, 便于用户实时取样。 (6) 具有很强的开放性。上位显示操作终端具备MIS网接口, 启动一个后台服务器定时以UDP方式或ASCII码方式刷新测量值供MIS网用户共享。

参考文献

[1]刘文鹏, 王乃文.飞灰含碳量在线监测技术在电站锅炉上应用的探讨[J].电站系统工程, 1994 (1)

[2]陈立甲, 王子才, 朱群益.电站锅炉燃烧系统仿真模型的建立[J].热能动力工程, 2001 (3)

[3]董卉慎.微波在损耗媒质中的传播特性研究及应用[D].湖南大学, 2007

[4]姜成岩, 申龙善.WCT-2型在线微波测碳仪的应用[J].吉林电力, 1996 (1)

锅炉飞灰含碳量的控制论文 篇6

飞灰在线测量装置经历数十年发展与改进, 取样技术已经成熟, 但随着近年来火电机组煤源不稳定因素影响, 锅炉燃烧煤质经常波动, 测量精度成为制约发电厂经济指标分析、可控分析和实现耗差分析的主要因素之一。2011年大唐国际潮州发电有限责任公司二号机组首次安装了灼烧法飞灰含碳量在线测量装置, 并对该测量装置从安装调试到投入运行进行了全面的跟踪和分析, 对运行指导正确调整风煤比, 优化燃烧控制水平, 提高机组运行的经济性进行分析, 并对降低发电成本与产生的经济效益进行确认。

2 设计选型

火电厂确认影响锅炉机械燃烧的主要因素有:燃烧方式、煤粉细度、炉内空气动力、燃料特性、运行调整等因素, 而未完全燃烧热损失的主要是飞灰。而测量锅炉飞灰含碳量主要有传统离线飞灰含碳测量方法和在线测量方法:离线测量方法有其精度高的特点, 但因受灰样采集、分析时间滞后等因素影响, 所以测量缺乏实时性, 不能作为锅炉燃烧调整的主要依据。而现在大多数火电厂都安装了在线飞灰测量装置, 现就几种在线测量装置进行比较分析。

2.1 微波在线法测量技术

该装置采用的测碳技术是微波法测量技术, 是利用碳对微波能量产生吸收的特性, 根据微波能量的损耗来计算出飞灰中的含碳量。当煤种发生变化时, 采用微波法测量技术就无法对飞灰中的含碳量进行准确测量, 这是由于除了碳对微波能量会产生吸收外, 飞灰中残留的矿物质也会对微波能量产生一定的影响, 不同煤种中所含有的矿物质及比例是不可能完全一样的, 所以当煤种发生变化时, 微波能量的损失量与飞灰中的含碳量就不存在确定的对应关系了。从而也较难真正发挥在线飞灰含碳量测量产品的作用和价值。

2.2 烟道式在线法测量技术

该系统实际测量是单位时间内通过某个截面所有飞灰含碳量的总量, 即测量的是“锅炉的含碳总量”, 而不是“飞灰的含碳量”, 这跟烟道内部烟气的流速、飞灰的颗粒度、烟气浓度等相关, 但是由于烟道中飞灰的浓度、细度等很多相关的参量难以测量, 不可控的因素很多, 所以烟道式飞灰测碳仪对测量对象的首先就不够明确, 从源头就说明这样的测量对象选取方式不可能带来很高的测量精度, 数据的可信度较低。同时该设备无法进行在线校准, 用户无法进行实时取样校验分析。

2.3 灼烧法在线法测量技术

灼烧法在线检测是老方法与新技术的结合。在线灼烧矢量法, 也就是电厂化验室通常采用的测量方法, 当含有未燃尽碳的灰样在规定的高温下经灼烧后, 由于灰样中残留的碳被燃尽后使灰样的质量出现了损失, 利用灰样的烧失量作为依据计算出灰样中的含碳量。采用灼烧法测量技术, 不但能保证测量结果的准确性, 而且测量结果与煤种无关, 不受煤种变化的影响。灼烧法在线测碳装置, 不但解决了目前国内采用微波和红外等技术的飞灰测碳产品存在的测量结果受煤种变化影响较大的问题, 同时也解决了实验室灼烧法测碳技术如何实现工业现场在线测量的关键技术。能给锅炉优化燃烧调整提供准确的含碳量信号。

3 灼烧法在线测量技术规范

3.1 工作原理

采用失重法测量技术, 当含有未燃尽碳的灰样在特定的高温下经灼烧后, 由于灰样中残留的碳被燃尽后使灰样的质量出现损失, 利用灰样的烧失量作为计算依据, 计算出灰样中的含碳量。系统采用无外加动力、自抽式取样单元, 自动地将烟道中的灰样通过测量单元中的收灰组件收集到坩埚中。再由测量单元内部的执行机构将装有灰样的坩埚送入灼烧装置进行高温灼烧, 灼烧结束后由系统对收灰前、收灰后及灼烧后所称得的重量信号进行计算, 获得飞灰的含碳量并在控制单元的显示屏上进行显示。灼烧后的灰样通过系统的排灰装置排放回烟道中去, 然后进行下一次飞灰的取样和含碳量测量的流程。

3.2 设备概况

(1) 主要结构:系统由二套取样单元、二套测量单元和一套控制单元组成。 (2) 测量范围: (含碳量) :0~30%。 (3) 测量周期:20分钟左右。 (4) 误差:±0.5%。 (5) 数据保留时间:保留时间1年。 (6) 电源及功耗:220VAC, 平均0.5k W, 最大3.5k W。 (7) 供用气源:仪用空气源气压不小于0.4Mpa, 耗气量约为0.03m3/分钟。 (8) 信号输出:模拟量2路隔离的4~20m A含碳量信号分别代表A、B侧实时含碳量, 信号最大负载500Ω。 (9) 环境温度:控制单元-10℃~50℃, 测量单元-10℃~55℃。

4 灼烧法在线测量装置的安装及调试

4.1 取样点选取

测量装置取样点选取应在锅炉空预热器出口至电除尘器入口前的烟道上, 烟道内没有影响正常取样的障碍物, 烟气流速和灰尘颗粒具有代表性的部位。取样器则安装在垂直或水平烟道上, 且取样嘴迎着烟气流向方向安装, 且烟气温度小于300℃。当安装在水平烟道上时, 由于重力的影响, 飞灰分布重心下移, 因此取样器应安装在低于1/2烟道高度的位置为宜。取样单元安装时保证取样管的进气嘴方向正对烟气流的方向。

4.2 系统调试

系统调试主要包括:取样单元的机械系统调试、加热系统调试、称重系统调试;含碳量模拟信号输出及线路调试;电厂投油接点的连接信号调试;控制单元到测量单元之间的数据调试;集控室到控制单元之间显示和反馈调试等。

5 灼烧法在线测量装置标定、维护与应用效果

5.1 标定内容

在锅炉稳定运行的情况下, 分别人工收取固定飞灰取样装置上灰样和记下在线测量实时含碳数据, 固定装置收取的灰样送到化验分析室进行化验测量。两者数据多次进行分析比较取平均值。

5.2 维护

在任何维护或维修之前, 必须严格遵守操作规程。不要带电连接或断开任何表计、电缆和印制线路板。在箱内靠近或接触元器件时要消除静电 (ESD) 。印制线路板上有许多元件对静电很敏感。接触或维护对静电敏感元器件的工作只能由阅读并理解专门静电技术的专业人员完成, 不要将易燃材料放在机箱里面、上面或附近, 现场维护时, 应注意防止接触取样器和测量箱内加热部件烫伤和触电。

装置应安排专人定期进行维护, 测量箱内温控器显示是否正常。测量箱内转盘和齿轮盘表面是否有严重的积灰。测量箱内坩埚是否有缺损及数量是否对。飞灰取样器喷射嘴是否有堵塞。控制单元显示屏是否显示正常。压缩空气调压阀上表显压力是否正常。

设备的故障有两类, 一类是系统本身能检测到的故障, 该类故障出现时在软件界面的报警栏内会出现相应的报警提示;另一类是系统本身不能检测到的故障。

5.3 应用效果

5.3.1 飞灰含碳量在线监测系统2011年10月份投入后, 从随机抽样的数据统计来看, 设备的测量误差基本保证在0.5%以内。

5.3.2 在线装置投入运行后, 通过实时调整飞灰含碳量降低了1.

45%, 影响锅炉效率0.1%, 影响煤耗0.34g/k Wh, 按照机组5970利用小时考虑年节标煤近600吨, 以标煤单价600元/吨计算, 依据计算公式每降低0.45%可燃物含可节煤=5970 (运行时间) ×600MW (机组容量) ×0.34 (克) /1000000=1217.88吨 (一台机组) ;每年可节省费用=1217.88吨×600元/吨=730728元 (一台机组) , 节约资金近73万元。

5.3.3 由于飞灰在线实时数据及时调整了送风风量, 降低了风机单耗。

6 结束语

锅炉飞灰含碳量是反映锅炉燃烧的重要指标, 而准确的测量则给运行人员调整锅炉燃烧和自动化投入提供依据, 以实现和优化锅炉燃烧、降低发电煤耗及粉煤灰综合利用能力。

摘要：文章结合大唐国际潮州发电厂600WM机组HG-1900/25.4-YM4型锅炉, 应用灼烧法飞灰含碳量在线测量装置, 通过安装、调试、标定和技术分析, 实现实时检测飞灰含碳量, 指导运行正确调整风煤比, 优化燃烧控制水平, 提高机组运行的经济性, 降低发电成本。

关键词：火电厂,飞灰含碳量,在线降,低发电成本

参考文献

锅炉飞灰含碳量的控制论文 篇7

关键词：烟煤锅炉,含碳量,热重,无烟煤

1 前言

某厂2×300MW机组锅炉是WGZ1025/18.24-4型烟煤煤粉锅炉, 近来, 锅炉飞灰、炉渣含碳量均异常升高, 其中飞灰含碳量超过4%、炉渣含碳量超过8%, 以下通过分析燃煤在不同温度下的燃烧动力学特性, 以找出可能存在不适宜烟煤锅炉燃烧的其他难燃煤种。

2 实验方法

2.1 试验仪器

本次实验所采用仪器为梅特勒-托利多生产的TGA/DSC 1热重/热差/热流分析仪。

2.2 温度控制

实验共分为4个温控段:

升温段1 40-105℃升温速率10℃/min

恒温段1 105℃停留时间10min

升温段2 105-1050℃升温速率10℃/min

恒温段2 1050℃停留时间30min

2.3 其他参数控制

反应气体为空气, 流量40m L/min, 保护气体为氮气, 流量60m L/min, 恒温水浴温度22℃, 反应物的过筛细度:120~140目。

2.4 热分析补偿模式

扣除空白反应曲线。

2.5 试样

分别对电厂的三个煤场进行了取样, 共形成5个样品。通过对样品进行热重分析得出其中的燃烧反应动力学特征, 以找出不适宜烟煤炉型燃烧的其他煤种, 为更好的比对原煤样增加了标准物质样品GBW11109d (烟煤) 及GBW11112e (无烟煤) 其标准值及不确定度如表1所示。

3 煤样的燃烧动力学特性

3.1 动力学参数

1) 着火及燃尽温度:采用TG-DTG法来确定着火温度见图1, 即在DTG曲线上, 过峰A点作垂线与TG曲线交于B点, 过B点作TG曲线的切线, 该曲线与失重开始时的平行基线的交点C所对应的温度定为着火温度[1]。同时, 将试样失重占总失重99%时对应的温度定为燃尽温度[2]。

由表2中的煤样化学动力学参数可看出3号煤场2号样的着火温度较标准物质无烟煤高23.07℃, 燃尽温度与标准物质仅相差4.22℃, 除此之外3号煤场3号样着火、及燃尽温度值与标准物质无烟煤更接近。

2) 最大燃烧速率 (dw/dt) max定义为最大峰值所对应的失重速率, 其对应的温度为最大失重速率的温度tmax.各试样的最大燃烧速率及最大失重速率所对应的温度见表2。

从表2中可得出最大失重速率点出现时标准物质无烟煤的温度高而烟煤的温度低, 5个试样中温度的高低与着火点及燃尽点温度所表述的燃烧动力学特性一致, 随着原煤碳化程度的加深最大失重速率点出现的温度推后。

3.2 试样的TG及DSC曲线

为了便于查看热流曲线即DSC曲线, 试样均按照失重量相等进行质量秤取, 从DSC曲线可看出, 3号煤场1号原煤样所呈现的趋势更接近标准物质烟煤;3号煤场2号原煤样在整个燃烧过程所表现出来的燃烧特性与标准物质无烟煤在趋势上一致;3号煤场3号煤样在840℃以后即焦炭燃烧阶段表现出介于烟煤与无烟煤之间的燃烧特性;1号及2号煤场原煤样在300-600℃区间表现出烟煤的燃烧特性, 焦炭燃烧阶段由于含碳量低, 最大放热峰较其他原煤样提前。

3.3 试样的DTG曲线

上图中曲线越靠横坐标左端开始下降的曲线表明燃煤初始着火温度较低, 反应活化能也相应较低, 煤粉在锅炉内的燃烧也越提前;越靠横坐标右端开始下降的曲线表明燃煤初始着火温度较高, 反应活化能也相应较高, 煤粉在锅炉内的燃烧也越滞后。由此可得出1号煤场原煤样、2号煤场原煤样、3号煤场1号原煤样均表现为高挥发份烟煤燃烧特征, 3号煤场2号原煤样分析结果为无烟煤燃烧特征, 3号煤场3号原煤样分析结果为烟煤中混入少量无烟煤的燃烧特征。

4 结束语

1) 无烟煤的燃烧化学动力学特征表现为:着火较为滞后、燃尽也滞后, 焦炭的燃烧比重相对较高, 从煤场的三个位置分别取样中, 发现部分样品存在无烟煤的燃烧化学动力学特征。

2) 两种煤混合后的活化能介于两种单一煤质之间, 燃烧进程是两种单一煤种的混合, 整个进程相互独立又相互影响, 易燃煤促进难燃煤着火的同时又争夺燃烧初期的氧, 难燃煤由于焦炭燃烧过程相对缓慢, 后期燃尽过程相对独立且遵从于焦炭的燃烧规律。故在烟煤锅炉中掺入不定量的无烟煤, 其他燃烧条件不变的情况下, 锅炉飞灰及炉渣含碳量必然增加。

3) 大部分电厂目前所使用的入厂煤结算体制化验指标中最多采用的几项指标分别是发热量、硫分、水分、挥发份等。电厂根据以上指标收存的煤, 应用目前的结算体制不可能鉴别出具体的煤种, 且人为掺配煤种的方法, 往往给运行控制带来很多的问题, 影响到锅炉的经济及安全运行。以上对采用热重方法鉴别烟煤与无烟煤及烟煤与无烟煤的混煤提供了动力学参数法、DSC曲线法、DTG曲线法等鉴别方法可供参考。

参考文献

[1]聂其红, 孙绍增, 李争起等.褐煤混煤燃烧特性的热重分析法研究[J].燃料科学与技术, 2001, 7 (1) :72-76.