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超臨界鍋爐常見問題,都有哪些?

發表時間:2021-03-19  |  點擊率:214
  隨著我國火力發電技術的不斷發展,超、超超臨界機組的裝機容量也不斷增加,對超、超超臨界機組實際運行情況的調查研究也顯得尤為重要。通過對國電集團內50多臺350MW、600MW及1000MW超臨界、超超臨界機組的節能評價及調查研究,總結出目前超、超超臨界機組實際運行中存在的典型問題以及相關的處理措施,為同類型機組運行及改造提供參考,也為新機組設計及選型提供依據。
 
  1褐煤、劣質煤等煤種摻燒問題
 
  1.1摻燒帶來的安全問題
 
  摻燒給鍋爐及輔機磨損造成的不利影響,過高的灰分增加了煙氣中的飛灰濃度,過高的水分增加煙氣量和煙氣流速,因而鍋爐及輔機磨損加劇。
 
  摻燒給鍋爐穩然帶來巨大壓力,部分低熱值劣質煤著火比較困難,燃燒不穩定,易滅火;部分劣質煤煤質變黏,經常出現原煤倉堵塞、給煤機不下煤的情況,給制粉系統的安全運行帶來的隱患。
 
  摻燒帶來鍋爐腐蝕問題,煤質含硫比較大時,容易引起水冷壁高溫腐蝕,以及鍋爐尾部煙道、省煤器、空氣預熱器等處的低溫腐蝕,造成鍋爐爆管,影響鍋爐安全運行。
 
  易引起鍋爐除灰除渣系統事故,燃煤發熱量降低,會導致鍋爐排灰量增大,撈渣機內渣量增大。
 
  1.2摻燒帶來的經濟性問題
 
  摻燒褐煤導致總煤量增大,總煙氣流量大幅增加,一次風率升高明顯,燃燒推遲致使減溫水量增大,排煙溫度上升約5℃,鍋爐效率下降。雖然通過燃燒器改造、空預器換熱元件改造等方式可以減少再熱器減溫水的用量、加強對排煙溫度的控制,但褐煤入爐后的熱慣性較大,會引起汽溫大幅度波動。且隨著褐煤摻燒比例的加大,這種慣性也隨之加大,鍋爐效率將有所下降。
 
  摻燒劣質煤后,燃燒工況惡化,排煙溫度升高,排煙熱損失增加;燃盡性能差,飛灰、爐渣可燃物升高;石子煤內夾粉現象嚴重,石子煤量大幅增加;磨煤機、一次風機等輔機耗電率上升;再熱器減溫水量大,使機組的循環效率降低;煤質變差鍋爐燃油量增加;影響機組協調自動反應,不利于“AGC”及“兩個細則”考核;受熱面磨損、制粉系統磨損,檢修成本大幅提高。
 
  根據摻燒比例、褐煤水分及具體爐型不同,影響發電煤耗上升普遍在1%~2%之間,例如國電某600MW公司通過試驗,在600MW摻燒兩倉褐煤時,鍋爐效率降低了0.79個百分點,影響供電煤耗2.45g/kWh;廠用電率同比升高了0.37個百分點,影響供電煤耗1.15g/kWh。共計影響供電煤耗1.16個百分點,即影響供電煤耗3.6g/kWh。
 
  水分對煤耗實際還存在隱性影響。國家現行計算標準采用低位熱值,原煤水分對鍋爐效率的影響未得到體現,也沒有引起發電企業的充分關注。雖然計算發電煤耗不受原煤水分影響,但煙氣中的水分將汽化潛熱(2512kJ/kg)帶走,這部分熱量也是原煤提供的有效能。一般認為水分每升高1%,實際發電標準煤耗約升高0.13%,約為0.4g/kWh。
 
  1.3合理配煤摻燒應對措施
 
  (1)根據燃用煤質灰熔點的高低,通過試驗確定適當的摻燒比例,以及摻燒方式(如分磨摻燒、煤場摻配爐內混燒);將低熔點煤質布置在燃燒系統下部,可有效減輕結焦情況的發生;
 
  (2)通過試驗,依據燃用煤質揮發份、灰熔點的高低,設置合理的一次風風速。
 
  (3)通過試驗,依據受熱面參數的變化,合理的調整二次風配風方式,保持燃燒器區域適當的運行氧量和二次風“剛性”。
 
  (4)通過試驗,制定煤粉細度隨靜葉擋板開度和動態分離器轉速的變化曲線,依據煤質揮發份、灰熔點的高低,合理的選取煤粉細度。
 
  (5)燃用低熔點煤質時,磨煤機組合盡量采用下層燃燒器,并根據煤質的摻燒比較,采取燃燒器斷層或降低部分燃燒器出力,以降低燃燒器區域的熱負荷;合理的控制燃燒器擺角角度,防止火焰中心偏高或偏低;
 
  (6)核算“未燃帶”的面積,并根據實際燃用情況,優化“未燃帶”的鋪設;
 
  (7)通過試驗,依據燃用煤質揮發份、灰熔點的高低,煤粉細度的控制,合理的選取旋流燃燒器的旋流強度;
 
  (8)優化吹灰方式,盡量做到“按需吹灰”。
 
  2燃燒鍋爐汽溫偏差及運行控制
 
  2.1汽溫偏差形成原因
 
  國電集團某600MW機組,2010年~2011年期間,汽溫偏差問題較為突出。通過查閱相關資料,汽溫偏差嚴重時,鍋爐450MW以上負荷運行,在A側有減溫水而B側沒有的情況下,A側汽溫達到571℃,B側僅490~530℃,兩側偏差達41~81℃,過熱器出口母管汽溫僅530~550℃,低于設計值20~40℃。
 
  2013年9月,現場檢查了解,通過多年的燃燒調整摸索,汽溫偏差問題較投產初期有較大程度改善,出現汽溫偏差的幾率有所降低,偏差程度也有所緩解,但是汽溫偏差問題仍然存在。
 
  通過分析認為,引起鍋爐汽溫偏差的主要原因是鍋爐燃燒偏差引起的。根據經驗,煤種熱值偏低,總煤量較大時,磨煤機出口5根粉管的煤粉濃度會出現較大偏差,同時煤粉燃燒所需的氧量分布也難以達到平衡,易引起燃燒熱負荷偏差,從而影響鍋爐汽溫偏差。
 
  2.2汽溫偏差處理措施
 
  2.2.1運行調整
 
  (1)重視運行調整總結,摸索偏差調整規律,是解決燃燒偏差的主要方向。當出現較大的汽溫偏差時,注意及時保存運行工況參數,為分析總結調整經驗提供參考。
 
  (2)當出現主汽溫偏差時,可在水冷壁不超溫的情況下,適當提高分離器出口過熱度,以提高兩側出口蒸汽溫度,再通過過熱減溫水降低汽溫偏高側的汽溫,以此來縮小汽溫偏差。
 
  (3)在DCS系統增加各段受熱面蒸汽溫升、煙氣溫降和AB側偏差的監視畫面,以便于在鍋爐出現偏差時,為運行人員燃燒調整提供有效的監視手段
 
  (4)不同的磨煤機組合也對偏差有較大的影響,運行人員應注意摸索不同磨煤機啟停對鍋爐燃燒的影響,包括對汽溫偏差、煙溫偏差、水冷壁左右側壁溫偏差的影響。
 
  (5)開展燃燒調整試驗,特別是對一次風速進行熱態調平和制粉系統調整,測量各種工況(不同負荷、不同煤種等)煤粉濃度偏差,優化調整二次風方式,為調整提供依據;燃燒調整時測量各層燃燒區域溫度的偏差,為燃燒調整提供依據。
 
  (6)加強配煤摻燒工作,在機組高負荷時,盡量燃用高熱值煤種,降低總煤量,緩解設備壓力,改善鍋爐燃燒工況。
 
  (7)出現偏差時,及時通過燃盡風兩側風量的偏差調整,總結燃盡風對汽溫偏差調整的影響。
 
  (8)某一制粉系統長期運行,導致該燃燒器附近容易結焦,該區域基本上無吹灰器。此時通過制粉系統的啟停來改變此區域燃燒情況及燃燒器的壁溫,強迫掉焦,可對汽溫偏差有一定的改善。
 
  (9)根據相關經驗,可根據偏溫情況,進行制粉系統切換,對調整汽溫偏差有一定的效果。
 
  (10)高負荷高煤量時,易造成部分區域缺氧,需盡可能多的進行燃燒調整,合理控制氧量,保證爐內不會缺氧燃燒,從而防止或緩解燃燒偏差的產生。
 
  2.2.2檢修技改
 
  (1)在鍋爐尾部煙道加裝適量的煙溫測點、一氧化碳測點,為分析汽溫偏差提供有利條件,可借鑒同類型機組,在末再后煙道開始,逐級增加煙溫測點。
 
  (2)對制粉系統進行系統檢查與調整,包括進行一次風速熱態標定與調平,磨煤機出口折向擋板檢查,磨煤機出口一次風縮孔磨損、卡況檢查更換、開度核對,通過制粉系統優化,消除制粉系統對燃燒偏差的不利影響。
 
  (3)水冷壁壁溫測點檢查,特別是超溫測點的檢查,確保水冷壁金屬無過熱老化的情況,防止超溫造成的水冷壁爆管。
 
  (4)二次風小風門、旋流裝置的檢查,擋板定位檢查,以及二次風箱積灰檢查,若積灰嚴重,可考慮增加二次風箱吹灰裝置,另外需檢查燃燒器燒、磨損及結焦情況,為燃燒調整提供有利條件。。
 
  (5)部分同類型機組鍋爐安裝有動態分離器,可進行調研,研究動態分離器對消除汽溫偏差的效果及作用。
 
  3氧化皮問題及鍋爐受熱面壁溫控制
 
  3.1氧化皮生成及剝落機理
 
  根據查閱相關文獻資料,超臨界機組高溫腐蝕及氧化皮的生成機理如下:
 
  (1)金屬的氧化是通過氧離子的擴散來進行的,若生成的氧化膜牢固,氧化過程就會減弱,金屬就得到了保護。
 
  (2)管壁溫度對氧化的作用。
 
  管壁溫度在570℃以下時生成的氧化膜是由Fe2O3和Fe3O4組成,Fe2O3和Fe3O4都比較致密(尤其是Fe3O4),因而可以保護鋼材被進一步氧化。
 
  當管壁溫度超過570℃時,氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO三層組成(FeO在內層),其厚度比約為1:10:100,即氧化皮主要是由FeO組成,因FeO不致密,因此破壞了整個氧化膜的穩定性,這樣氧化過程得以繼續。
 
  (3)當溫度超過450℃時,由于熱應力等因素的作用,生成的Fe3O4不能形成致密的保護膜,使水蒸汽和鐵不斷發生反應。當汽水溫度超過570℃時,反應生成物為FeO,反應速度更快。
 
  (4)金屬表面的氧化膜并非由水汽中的溶解氧和鐵反應形成的,而是由水汽本身的氧分子氧化表面的鐵所形成的。氧化皮的產生與給水中溶解氧的控制關系不大,其產生是必然的,氧化皮的生長速度與溫度和時間有關。
 
  (5)氧化皮的剝離有兩個主要條件:其一是氧化層達到一定厚度;其二是溫度變化幅度大、速度快、頻度大。
 
  由于母材與氧化層之間熱脹系數的差異,當垢層達到一定厚度后,在溫度發生變化尤其是發生反復或劇烈的變化時,氧化皮很容易從金屬本體剝離。
 
  在機組啟停過程中,管子的溫度變化幅度是大的,管內的氧化皮也容易剝落。加之在啟動初期蒸汽流量較小,不能迅速地將剝落下來的氧化皮帶走,大流量時,已經在管徑較小的彎頭處形成堵塞就會產生超溫。所以氧化皮堵塞造成爆管大多發生在機組啟動后的短時間內。
 
  3.2某600MW機組超溫氧化皮爆管案例
 
  2012年2月國電某600MW機組氧化皮爆管事故,此次末級過熱器的爆管,爆管和超溫的數量較多,有4根爆管,6根過熱,爆管位置在末過帶夾持管的管子的進口段T91材質處?,F場通過檢查,爆破管子未查到異物。對夾持管進行射線檢查,發現幾個彎管內有類似氧化皮堆積的影像,其中第1屏的第13號管夾持管內堆積氧化皮影像幾乎充滿管子。
 
  現場診斷后,為防止以后運行中發生類似事件,給出的建議如下:
 
  (1)鍋爐啟動階段
 
  a.通過控制燃料投入速率,嚴格控制鍋爐升壓、升溫速率。
 
  b.80-100MW負荷以下,盡量不投減溫水。減溫水的使用應以一級初調、二級微調為原則。
 
  c.高、低壓旁路盡可能開大,使過熱器、再熱器保持較大的通流量;汽機沖轉前可以適當提高蒸汽參數,利用高、低壓旁路對過、再熱器進行沖洗;沖洗時可以將旁路開大關小若干次,以提高沖洗效果,但應注意控制好分離器水位。
 
  d.嚴格監視鍋爐過、再熱器各部分的壁溫及其變化趨勢,發現有超溫現象應及時調整運行方式。若調整無效時,在汽機沖轉前可以用開大關小旁路的辦法進行沖洗。在并網后應停止升負荷,可以用負荷較大變動的辦法進行沖洗。
 
  e.進行上述調整和處理后,過、再熱器壁溫仍不能恢復正常,應考慮停止鍋爐運行,避免發生爆管事故增加檢修工作量。停爐后應查明超溫原因。
 
  f.本次啟動,負荷和主、再汽溫宜按階段緩慢提升。
 
  (2)鍋爐正常運行階段
 
  a.嚴格控制過、再熱器壁溫不超溫,在保證額定主、再汽溫的前提下盡量降低壁溫運行。
 
  b.及時調整燃燒,控制熱負荷沿爐膛橫向的均衡性,防止兩側壁溫偏差過大,降低壁溫峰值,減緩高溫蒸汽氧化。
 
  c.磨煤機合理組合,防止粉管煤粉濃度差異的疊加,造成鍋爐局部熱負荷過高。
 
  d.控制較小的煤粉細度,合理調整燃燒器的旋流強度,盡量降低火焰中心,防止過、再熱器超溫。
 
  e.及時和合理吹灰,防止煙溫過高使過、再熱器壁溫升高,防止吹灰造成高溫受熱面壁溫劇變導致氧化皮剝落。
 
  (3)鍋爐停爐冷卻
 
  a.鍋爐停爐一般應按滑參數方式進行。
 
  b.鍋爐停爐后無特殊搶修任務,應“悶爐”以減緩受熱面降溫速度。
 
  c.正常檢修應嚴格按照運行規程進行通風冷卻。若搶修,則必須制定嚴格的冷卻措施。
 
  (4)鍋爐檢修階段
 
  a.定期檢修時,應對過、再熱器容易沉積氧化皮的部位進行檢查和清理。并建立氧化皮沉積記錄檔案,分析氧化皮生成與脫落的規律。
 
  b.若有臨修機會,應有重點的對氧化皮進行抽檢。
 
  (5)其它
 
  a.現有過、再熱器壁溫測點太少,不能滿足安全、經濟運行要求,應適當增加壁溫測點數量。壁溫測點的加裝部位要有代表性,應選擇每屏壁溫和次高點,其他位置適當增加測點。壁溫測點的絕熱塊要單獨保溫,防止測量值偏低。測點的位置、編號和DCS或SIS畫面確保一致。
 
  b.有條件情況下,建議加裝壁溫在線監測和控制系統(PSSS)。它對指導運行燃燒調整,防止超溫,減緩高溫蒸汽氧化等有較好的作用。
 
  c.建議更換4根爆破、6根過熱管子的出口段的TP347材質管子和頂棚處的T91段管子。這些管段雖然經宏觀檢查未發現異常,但畢竟經歷了超溫。
 
  d.隨著鍋爐運行時間的不斷延長,氧化皮的問題將會愈來愈突出,將成為影響鍋爐安全運行的主要問題,為此,應及早采取防止氧化皮的有效措施。
 
  3.3電站鍋爐高溫管屏安全性在線監測診斷系統(PSSS系統)
 
  國電集團多家超臨界機組鍋爐安裝有PSSS系統,主要用于監視高溫管屏壁溫,防止高溫爆管。
 
  PSSS系統在線動態顯示過熱器、再熱器爐內受熱面管子壁溫和汽溫,每根爐內管子顯示5~7個關鍵點的壁溫和汽溫??傆嬁娠@示2萬多點的爐內壁溫和汽溫。
 
  利用高精度的管子爐內壁溫和壽命損耗數學模型,從電廠網絡系統中采集運行數據,實時算出爐內管子幾萬個點的壁溫和壽命損耗,并發布到電廠的計算機網絡信息系統中??梢灾笇Ш蛢灮\行,減小偏差,避免因超溫引起的爆管和延長高溫管組的使用壽命。
 
  4排煙溫度超標治理及煙氣余熱利用
 
  4.1排煙溫度超標原因
 
  排煙溫度超標問題,一直是影響鍋爐經濟性的主要問題,排煙溫度超標的原因如下:
 
  (1)隨著投用年限的增加,鍋爐的排煙溫度逐年上升。究其原因,往往與空預器腐蝕與積灰、吹灰效果不好、鍋爐本體和制粉系統漏風大等因素有關;
 
  (2)空預器換熱元件嚴重積灰、吹灰方式不正常,空預器差壓大;SCR投用后氨逃逸率高,NH4HSO4沉積堵塞和腐蝕;
 
  (3)空預器換熱元件的表面積和重量不夠、板型換熱系數較??;
 
  (4)制粉系統摻冷風較多,干式除渣機冷卻風量偏大,造成流經空預器的空氣流量偏低;
 
  (5)煤質劣化,特別是摻燒褐煤后煙氣量增加,導致流經空預器的煙氣量較設計高,空氣量不足以冷卻,導致熱風溫度高、排煙溫度高同時存在的狀況;
 
  (6)汽水系統吸熱不足,或過熱器、再熱器吸熱不匹配,低過或低再出口煙溫偏高,尾部煙道及空預器吹灰效果差,導致空預器進口煙溫偏高;
 
  (7)余熱利用裝置投入不正常。
 
  4.2排煙溫度超標治理
 
  4.2.1運行調整方面
 
  (1)開展燃燒調整試驗,降低火焰中心位置,優化運行方式,保持經濟氧量運行;
 
  (2)開展制粉系統調整試驗,保證合格的煤粉細度;
 
  (3)按“需”吹灰,防止受熱面積灰,改善受熱面換熱性能。
 
  4.2.2檢修技改方面
 
  (1)空預器改造,增加換熱面積(換熱片型式、高度、數量等),增大空預器直徑等;
 
  (2)尾部受熱面(省煤器、低溫過熱器或低溫再熱器)技術改造;
 
  (3)空預器抽出,拆包沖洗;
 
  (4)治理干式除渣機、爐本體、尾部煙道漏風;
 
  (5)采用余熱利用技術改造,降低排煙溫度。由于煙氣脫硝SCR運行條件、抽爐煙干燥制粉原因導致排煙溫度升高,無法在鍋爐設備上采取措施降低時,也可以采用低壓省煤器回收煙氣余熱。
 
  4.3煙氣余熱利用技術簡介
 
  4.3.1鍋爐運行優化技術
 
  鍋爐的運行優化一般是通過鍋爐燃燒優化調整試驗,使鍋爐燃燒情況得到改善,消除燃燒不當對鍋爐經濟性參數包括排煙溫度的影響,為鍋爐提供運行方式。
 
  4.3.2空氣預熱器改造
 
  空氣預熱器受熱面改造適用于兩種情況:空氣預熱器受熱面腐蝕、空氣預熱器換熱面積偏小??諝忸A熱器改造方式有更換空氣預熱器蓄熱片、增加蓄熱片高度、增加蓄熱片數量、整體更換空氣預熱器等形式。
 
  (1)更換空氣預熱器蓄熱片
 
  如果鍋爐排煙溫度高的主要原因為空氣預熱器受熱面嚴重腐蝕,造成空氣預熱器換熱能力嚴重下降,排煙溫度高,熱風溫度低,那么對空氣預熱器進行蓄熱片的更換是有效的改造手段。此類情況在運行超過10年以上、原煤硫分高,空氣預熱器冷端腐蝕、堵灰嚴重的機組上較為常見。
 
  更換空預器蓄熱片時也可考慮更換蓄熱片的波形,選擇高效換熱的蓄熱片波紋型式,但是需注意的是,空預器蓄熱片波形換熱效果越好,空預器阻力越大。
 
  (2)增加空氣預熱器高度
 
  近年來,某些新投產機組存在空氣預熱器受熱面換熱能力不足的問題,導致排煙溫度升高,達不到設計值。某廠1000MW機組鍋爐投產后排煙溫度較設計值高,檢修時利用空預器預留空間,加高空預器熱段蓄熱片高度,降低排煙溫度約3~5℃。
 
  (3)增加蓄熱片數量
 
  安徽某電廠600MW機組鍋爐檢修時,發現裝載的蓄熱片重量未達到設計要求,后通過增加空預器蓄熱包中蓄熱片數量的方式,降低了排煙溫度。
 
  (4)空氣預熱器沖洗
 
  空預器的水沖洗對減少積灰效果較好,能有效降低排煙溫度,但是部分電廠在空預器水沖洗之后未能完全干燥空預器中殘留的水分,機組啟動后,空預器中水分與飛灰產生極難清理的板結灰垢,運行中吹灰器無法清除,空預器阻力急劇升高,某些鍋爐空預器阻力滿負荷時達到2kPa以上,換熱能力嚴重下降。
 
  合理的空預器水沖洗方式應該是利用檢修機會,將空預器拆包清洗,某廠600MW機組鍋爐每次大小修時均將空預器蓄熱片拆出鍋爐,對堵塞嚴重的蓄熱包進行拆包,逐片清洗,工期約為15天,清洗效果較好,能保證空預器通暢,換熱效果較好。
 
  (5)整體更換空氣預熱器
 
  整體對空預器進行更換改造是直接的提高空預器換熱能力的方式,但是投資較大。
 
  4.3.3省煤器受熱面改造
 
  對于空預器前煙溫較高,熱風溫度余量充足的鍋爐,可考慮進行增加省煤器受熱面的改造,某廠300MW機組通過增加“H”型鰭片省煤器面積,降低排煙溫度15℃,效果較為明顯。鍋爐增加省煤器改造是有效降低排煙溫度的措施,但是改造高壓省煤器還需考慮到水溫欠焓、省煤器布置空間的限制,空氣預熱器出口空氣氣溫降低的問題。
 
  4.3.4低壓省煤器
 
  利用鍋爐排煙余熱直接加熱給水回熱系統的低壓給水(主凝結水)通常稱之為低壓省煤器,其結構與一般省煤器相似。低壓省煤器水側連接于汽輪機回熱系統中的低壓部分,由于內部流過的介質是凝結水泵供出的低壓主凝結水,其水側壓力較低,故稱為低壓省煤器。低壓省煤器改造后排煙溫度降低幅度基本能達到15℃以上。
 
  4.3.5復合相變換熱器
 
  復合相變換熱器技術靈活的使用了氣化液化相變的強化換熱技術,在換熱器管內讓傳熱工質處于相變工作,在保證不受酸露腐蝕的情況下將煙氣廢熱有效地利用,在冬季時將余熱用來加熱鍋爐進風,替代暖風器;夏季時用來加熱低加凝結水,節省汽輪機抽汽量,提高機組效率,降低熱耗。根據山西某電廠的經驗,加裝復合相變換熱器,年平均排煙溫度降低10℃以上,夏季高負荷時通過調整凝結水流量,排煙溫度降低達到30℃以上。
 
  4.3.6熱管空氣預熱器
 
  近年來,熱管式空氣預熱器在國內外電站鍋爐中也有部分應用。與常規的管式空氣預熱器相比,熱管具有如下技術特征:(1)良好的導熱性能。熱管采用管內工作介質的蒸發與冷凝來傳遞熱量,其導熱系數是相同尺寸純銅的40~10000倍;(2)熱流密度的可變性。由于熱管的加熱段與冷卻段可根據需要來調整,因而可根據需要通過改變加熱段與冷卻段熱管的傳熱面積比來控制熱管的傳熱量及管壁溫度;(3)由于采用冷熱側完全隔絕,杜絕了漏風。
 
  4.3.7其他余熱利用裝置
 
  排煙溫度余熱利用的技術還有其他一些改造方法,譬如后置式空氣預熱器、水媒介空預器預熱器等等,本文不一一詳述。
 
  5低氮燃燒器及脫硝SCR改造的影響
 
  5.1低NOx燃燒器改造對鍋爐經濟性的影響
 
  燃燒器進行低氮改造后,為降低NOx排放濃度,有意控制燃燒器區域的運行氧量,實現燃燒器區域富燃料,燃燒器上部富氧量,這將導致燃燒器區域的高溫腐蝕,灰渣可燃物偏高,當燃料與設計值偏差較大時,還將影響蒸汽參數波動或參數偏低等問題。
 
  在進行低氮改造后,需要根據燃用煤質情況進行制粉系統和燃燒系統的優化調整試驗。
 
  5.2SCR裝置運行優化問題
 
  脫硝改造,由于煤質的波動,SCR入口區域流場分布的復雜性,為控制NOx排放濃度,需要增大氨的投入量,導致氨逃逸率,影響尾部受熱面的積灰。SCR投用后,急需優化運行方式,提高脫硝效率和降低運行氨逃逸率。
 
  建議在煙道橫截面按網格法安裝多個在線測試儀測量SCR出口NOX含量,根據出口NOX水平,對噴氨均勻度進行調節,使噴氨量達到均勻,對稀釋風門進行調整,降低氨逃逸量;對噴氨稀釋風機處噴嘴進行檢查,防止堵塞;對AB煙道兩側煙氣量盡量調節平衡。
 
  6CO控制及氧量優化運行
 
  6.1低氧運行及CO的產生
 
  部分煙煤鍋爐燃用煤種較好,飛灰可燃物控制較低,為進一步提高鍋爐運行經濟性,采用低氧運行方案,O2降低至2%以下,但是卻CO含量升高,實際運行經濟性下降。由于大部分鍋爐煙氣CO含量測量并不測量,所以鍋爐低氧運行帶來的CO升高問題并未引起足夠重視。
 
  前后墻燃燒和“W”火焰鍋爐,沿爐膛寬度方向爐膛出口過量空氣系數很不均勻,過量空氣系數分布呈上開口拋物線形狀,兩側過量空氣系數較大,而中間過量空氣系數不足1%,存在較嚴重的局部缺氧燃燒,嚴重者空氣預熱器前中間部位煙氣CO含量高達7000~10000ppm,CO濃度1000ppm影響爐效約0.4%。
 
  目前推廣的低NOX燃燒技術雖然可大幅度降低氮氧化物生成,但也是以局部缺氧燃燒為前提的,多以犧牲經濟性為代價,一般飛灰、爐渣可燃物升高,CO升高、排煙溫度升高、減溫水量增加,甚至超壁溫。煤種燃燼性能較好時,飛灰、爐渣可燃物升高不明顯,一旦煤種變差,則問題可能變得很突出。
 
  6.2防止CO產生的措施
 
  (1)增加CO檢測裝置,加強煙氣中CO成分的檢測,發現問題及時調整;
 
  (2)部分鍋爐引風機出力不足,造成低氧運行,所以需要考慮風機出力,煙風道及設備阻力,預熱器漏風大等設備治理和改造;
 
  (3)“W”火焰和前后墻燃燒鍋爐沿爐膛寬度方向過量空氣系數不均,主要原因一是熱負荷中間位置相對比較集中,而兩側相對偏少;二是大風箱從兩側進風,大風箱內沿爐膛寬度方向風壓分布可能不均勻,造成同樣風門開度,中間二次風量偏少,中間區域缺氧燃燒。因此對二次風門開度和噴燃器組合方式進行優化調整,依據是保持爐膛出口過量空氣系數沿爐膛寬度方向基本均勻,各部位過量空氣系數基本達到設計值。風門開度應呈現出兩側小,中間大的合理規律。
 
  6.3CO監測裝置
 
  國電某600MW機組鍋爐燃用優質煙煤,氧量控制較低,試驗發現CO含量較高,所以在在鍋爐尾部脫硝入口CEMS系統內加裝CO測量裝置,通過爐內監測CO和O2變化,調整爐內燃燒,采取經濟氧量運行,提高鍋爐效率,并有助于減少SO2和NOX的含量;控制鍋爐燃燒區域高溫腐蝕。
 
  7空氣預熱器阻力及密封問題
 
  7.1脫硝改造和沖洗方式對空預器阻力影響
 
  (1)脫硝SCR改造對空預器阻力影響
 
  SCR裝置中存在催化劑(V2O5),在此作用下,將有更多的SO2被SCR裝置中的催化劑轉化為SO3,加劇了空氣預熱器冷端腐蝕和堵塞的可能。V2O5含量越高,脫硝效率越高,但SO2向SO3的轉換率也會越高,空氣預熱器的腐蝕和堵灰風險就越高!
 
  NH3+H2O+SO3=NH4HSO4
 
  NH4HSO4加劇波紋板的腐蝕、吸附煙氣中的飛灰。
 
  所以,降低氨逃逸率是SCR改造后減緩空預器堵塞的主要手段。
 
  (2)高壓水沖洗對空預器阻力影響
 
  高壓水沖洗過程中,如果有受熱面未沖透,極易發生受熱面內大量積水,難以排出。由于脫硝改造后,部分電廠空預器冷端高度增加,加大了水沖洗沖透的難度,影響了水沖洗的效果??疹A器水沖洗后,機組啟動前應投用暖風器進行干燥,防止積水造成空預器嚴重堵塞,這是較為關鍵的程序。
 
  根據國電集團某電廠的經驗,每年至少一次空預器拆包沖洗,兩臺空預器共需14天左右,煙氣側阻力可由1.8kPa降至1.2kPa;排煙溫度降低10℃。效果明顯。
 
  7.2空預器阻力控制經驗
 
  (1)為防止冬季空預器冷端腐蝕和積灰問題,需注意在環境溫度較低時,通過暖風器及其他手段將空預器冷端金屬溫度控制在合理范圍內,具體可參考空預器廠家提供的硫分和空預器冷端關系曲線。
 
  (2)建議安裝使用在線水沖洗裝置,進行定期清洗空預器,特別在冬季燃用高硫煤情況下,效果較明顯。
 
  (3)檢修過程中,空預器高壓水沖洗后,應在鍋爐啟動前投用送風或一次風暖風器進行徹底干燥,防止積水、積灰。
 
  (4)運行中注意對空預器合理吹灰,監視吹灰器蒸汽壓力及溫度達到吹灰要求,根據規程要求,保證吹灰器蒸汽壓力>1.2MPa,溫度>220℃,同時吹灰前充分疏水。
 
  8風機系統運行經濟安全性
 
  (1)鍋爐普遍存在風機選型大、運行效率低的問題,特別是目前機組負荷率偏低的大環境下,風機出力普遍偏低,所以風機降速降容改造、風機變頻改造效果明顯。
 
  (2)在風機進行改變頻后,風門與擋板開度未進行開度優化,不能大限度降低風機耗電率。國電某電廠600MW機組,通過試驗可知,引風機變頻運行方式下,導葉100%開度并不是經濟開度,且不同工況下節能開度并不相同,600MW負荷,引風機靜葉節能開度85%;300MW負荷,引風機靜葉節能開度65%。變頻轉速與風機動、靜葉開度優化調整,可降低耗電率10%以上。
 
  (3)目前部分鍋爐還配備有增壓風機,引風機與增壓風機運行方式也需進行優化匹配,控制總功率小。
 
  (4)風機采用變頻調速后其傳動軸系存在扭振固有頻率,當變頻器驅動異步電動機帶動風機無級變轉速運轉時,電機輸入電壓或電流波形將發生畸變,含有高次諧波,造成電機氣隙中產生電磁轉矩脈動(扭矩脈動),當扭矩脈動頻率與軸系扭振固有頻率相等或成倍數關系(危險頻率)時,就會發生扭轉共振,導致電機或風機軸斷裂或聯軸器損壞。大型電站風機尤其是離心式風機轉動慣量大,扭振固有頻率較低,易發生軸系扭振現象。
 
  風機采用變頻調速前,首先應計算風機傳動軸系的扭振固有頻率,若扭振固有頻率進入調速范圍時,可調整扭矩脈動頻率,使危險頻率不落在轉速調節范圍內;利用調節門控制風機通過危險頻率的速度,且不在危險頻率下運行;采用吸收扭矩脈動的聯軸器,調整扭振固有頻率,提高風機抗振強度。

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