220T_H循环流化床锅炉分离器技术改造

220 t/ h 循环流化床锅炉分离器技术改造 Technical Retrofit of Separators for 220 t/ h CFB Boilers 孔凡新 , 刘建平 , 赵永刚 (大连市热电集团有限公司香海热电厂 , 辽宁 　大连 　116021) 摘要 : 介绍大连市热电集团有限公司香海热电厂 HG- 220/ 918 - L. YM15 型循环流化床锅炉在运行中出现的回料及床料粒 度大、流化风量偏大、飞灰含碳量高等问。根据几年的实际运行经验 , 经过认真分析、测算 , 找出了问题的原因 , 并对 锅炉进行了技术改造。改造后的运行效果良好 , 锅炉效率得到提高 , 达到了锅炉技术改造的目的。 关键词 : 循环流化床锅炉 ; 旋风分离器 ; 粒度 ; 温度 [中图分类号 ]TK223. 4 　TK229[文献标识码 ]B 　[文章编号 ]1004 - 7913 (2004) 11 - 0042 - 02 　　循环流化床锅炉的旋风分离器是锅炉的关键部 件之一 , 它的主要作用是将大量的高温循环物料从 气流中分离出来 , 送回的燃烧室 , 维持炉内的流化 状态 , 保证燃料和石灰石的多次循环、反复燃烧和 反应 , 提高循环倍率。因此 , 循环流化床锅炉分离 器的性能 , 将直接影响锅炉的运行工况。 大连市香海热电厂的 2 台 HG - 220/ 918 - L. YM15 型循环流化床锅炉于 2000 年投入运行 , 经过 调整后运行状况基本稳定 , 但在运行中出现回料粒 度大回料量少、流化风量偏大、飞灰含碳量高、排 烟温度高等问题。通过美国 FW 公司对分离物料的 粒径测试表明 , 分离器的分离效率与设计要求有一 定的差距 , 针对上述情况 , 在 2002 年对 1 台锅炉 的旋风分离器进行了改造。 1 　HG - 220/ 918 - L. YM15 型循环流化床 锅炉概况 　　HG- 220/ 918 - L. YM15 型循环流化床锅炉是 引进美国福斯特惠勒公司的技术 , 由哈尔滨锅炉厂 转化生产的 HG- 220/ 918 - L. YM15 型高压循环流 化床锅炉 , 该锅炉为高压参数、单锅筒、自然循环 蒸汽锅炉 , 采用循环流化的燃烧方式。锅炉的分离 机构为高温旋风分离器 , 两侧布置。分离器改造前 的结构简图如图 1 所示。 图 1 　改造前旋风分离器结构简图 1 ———下料管 ; 2 ———圆锥体 ; 3 ———圆筒体 ; 4 ———进气 口 ; 5 ———顶盖 ; 6 ———中心筒 　　改造前的主要运行参数见表 1。 2 　改造前存在的主要问题 211 　循环方面问题 在对分离器的分离效率方面进行分析、测试时 发现 , 回粒粒度大、流化风量高、飞灰含碳量高、 受热面冷渣器磨损严重。该分离器的分离效果没有 达到设计的要求。经过分离器的飞灰颗粒中大于 011 mm 的颗粒的比例为 617 % , 说明分离器的分离 效果不好 , 对小粒径的颗粒捕捉能力差 , 导致回粒 颗粒偏大回粒量小、飞灰含碳量偏高 , 很大一部分 细颗粒物料无法重复循环、燃烧。床料粒度大 , 流 表 1 　改造前的主要运行参数 分离器分 离效率/ % 平均床温/ ℃ 流化风量 所占比例 / % 排烟温度/ ℃ 飞灰含 碳量/ % 循环倍率 电场飞灰粒 度/μm 50 %MCR ≤90 800～830 50 150～155 18 ≤10 倍 ≤150 70 %MCR ≤93 870～900 50～55 160～165 14～16 ≤12 倍 ≤150 100 %MCR ≤95 920～950 60 以上 170～175 12～14 ≤15 倍 ≤150 24 东北电力技术　　　　　　　　　　　　　　　2004 年第 11 期 化风量相应加大 , 炉膛内的受热面、排渣系统的磨 损也会加剧。飞灰颗粒偏大也加重锅炉尾部受热面 磨损 , 在停炉检修过程中发现 , 锅炉的水冷壁以及 螺旋冷渣器的磨损很严重。 212 　温度和脱硫方面问题 运行过程中床料温度偏高 , 设计温度为 810～ 899 ℃, 实际温度 920～980 ℃; 排烟温度偏高 , 设 计温度为 149 ℃, 实际温度为 160 ℃等现象。出现 以上现象的原因是旋风分离器的出力不足、效率 低、回粒量不够造成的。回粒量少 , 使床料温度降 不下来 , 排烟温度偏高。另外锅炉脱硫采用石灰石 粉 , 由于床温偏高 , 超过石灰石与二氧化硫最佳反 应范围 , 降低了脱硫效果。 3 　旋风分离器的技术改造 为解决以上问题 , 提高旋风分离器的出力 , 香 海热电厂于 2002 年 7 月对 1 号锅炉的旋风分离器 进行了技术改造 , 改造后的结构简图如图 2 所示。 311 　增加中心筒的长度 由于旋流在中心管与筒体壁面之间运动 , 因此 中心筒插入的深度直接影响分离器的性能。中心管 太短 , 会造成气体短路而减低分离效率。试验表 明 , 中心管在一定的长度范围内 , 随着中心管长度 的增加 , 分离效率提高。当中心管的长度是入口部 分高度的 015 倍左右的范围内时分离效率达到最 高。因此 , 为了提高分离效率 , 这次循环流化床锅 炉高温旋风分离器改造中 , 将中心管长度增加到入 口部分高度的一般左右。 图 2 　改造后旋风分离器结构简图 1 ———下料管 ; 2 ———圆锥体 ; 3 ———圆筒体 ; 4 ———进气口 ; 5 ———顶盖 ; 6 ———中心筒 ; 7 ———加长中心筒 ; 8 ———增加 耐磨料层 312 　改变分离器入口截面积 通过增加高温旋风分离器进口耐磨料层的厚 度 , 减少进口面积增大进口烟气流速来提高分离效 率 (见图 2 所示) 。进口烟速在一定范围内越高 , 分离效率越高 , 但运行阻力也越大。进口烟速过 高 , 二次携带严重 , 却使效率降低。另外 , 烟速过 大 , 压力损失也大大增加 , 能量损耗太大 , 而且也 会加速对分离器本体的磨损 , 使运行寿命降低。因 此 , 根据文献 [ 2 ] 中介绍在设计旋风分离器时 , 既保证分离效率又考虑能量消耗 , 一般进口烟速取 15～25 m/ s。本次改造设计时 , 旋风分离器入口烟 气流速由原来的 20 m/ s 增加到 2313 m/ s , 回料粒 度将达到 70μ/ m , 飞灰中大于 011 mm 的颗粒由改 造前 617 %降为 116 % , 尾部烟气中的细灰颗粒减 少 , 降低了尾部受热面的磨损。 4 　改造后取得的效果 香海电厂进行了改造前后的对比试验 , 见表 2。 表 2 　对比试验汇总 项目 改造前 改造后 飞灰含碳量 % 13 911 入口烟气流速/ (m·s - 1) 20 2313 ≥011mm 的颗粒浓度 % 617 116 220T/ H负荷床温/ ℃ 987 962 　　表 2 结果表明在单独燃用鹤岗煤且同等负荷下 (55 %额定负荷) 飞灰含碳量由 13 %降至 911 %。 据计算仅这一项 1 台炉每年可节省燃煤费用约 20 万元。同时改造后还有以下优点。 a. 分离器效率有所提高。改造后大于 011 mm的颗粒由改造前的 617 %降为 116 %。它的直接 好处就是参与循环的物料量明显增加 , 而且这一部 分的物料质量很好 , 改善了炉膛内床料的质量从而 增加炉膛的对流换热系数 , 减少炉膛及尾部受热面 的磨损 , 减少了冷渣器的磨损。 b. 回料量增加 , 回料腿温度趋于正常 , 减轻 回料腿结焦 , 有利于。回料量的增加使锅 炉的平均床温下降 10～15 ℃。2002 年冬季供热时 1 号炉负荷长期在 220 t/ h 运行 , 而床温最高为 962 ℃, 比改造前同等负荷 (200 t/ h) 温度降低近 20 ℃。极大的改善了锅炉运行状况。 c. 降低风量配比 , 从而降低厂用电。由于床 料变细 , 作为流化风的一次风量也将减少 , 这样一 次风机出力也随着降低 , 氧量降至 3 %～315 %左 右 , 引风机的功率也降低 , 厂用电自然就降了下 来。按风机电流减少 5 A 计算 , 一次风机功率为 1 120 kW , 额定电流 123 A , 每天可省厂用电1 100 kW·h。 (下转第 52 页) 342004 年第 11 期 　　　　　　　　　　　　　　　东北电力技术 表 1 　故障原因及排除办法 　　　　故障现象 　　　　　原因分析 　　　　排除 “允许启动”指示灯不亮 “禁止启动”指示灯不灭 　 指示灯线路松动或灯泡损坏 动极板未复位 电阻液液位过低 限位开关或中间继电器受损 紧固线路 , 更换灯泡 按动复位按键 , 使之复位 增加电阻液 检修更换 “液位显示”指示灯不亮 　 电阻液液位过低 接线松动或灯泡损坏 适量增加电阻液 紧固接线、更换灯泡 过载报警 　 限位开关失灵或线路故障 热继电器误动作 检查并紧固线路 调整热继电器 主电机不启动 　 被拖动设备负载过大 电阻液阻值过大 适量减轻负载 调整电阻液阻值 启动电流大 　 电阻液阻值偏低 启动行程过短 调整电阻液阻值 调整行程装置 　　c. 调试水电阻柜及加注电阻液时应在高压断 电情况下进行 , 以保证安全。 217 　保养与维护 为了使水电阻长期稳定工作 , 应进行以下日常 保养与检查。 a. 水电阻液位是否在规定范围。 b. 各电气元件是否受损或松动。 c. 传动机构有无异常噪音 , 并加注黄油。 d. 限位开关是否正常 , 调节皮带松紧。 故障情况及排除方法见表 1。 3 　结束语 　　采用水电阻柜启动 6 kV , 3 200 kW 主风机 , 为中压大功率电机的启动找到了一条很好的途径 , 值得推广应用。 参考文献 : [1 ] 韩茂祥. 3 200 kW主风机的启动 [J ] . 电气开关 , 2004 , (3) [2 ] 张修正. 化工电气 [M] . 北京 : 化学工业出版社 , 1994 作者简介 : 王延来 (1968 - ) , 男 , 学士 , 现工作于齐化集团动力厂。 (收稿日期　2004 - 07 - 08) (上接第 43 页) d. 降低受热面及冷渣器磨损。减少磨损就意 味着降低检修费用 , 减少因磨损而出现的停炉次 数。每年减少一次停炉就可减少费用 15 万元。 旋风分离器分离效率的高低对锅炉效率的影响 非常大 , 香海热电厂在这方面进行了有益的尝试 , 主要目的就是想通过提高分离效率在经济效益上有 好的回报。当然 , 分离效率的高低并不仅仅取决于 设备 , 运行人员的操作也是其影响因素之一。 4 　结束语 旋风分离器改造后 , 提高了旋风分离器分离效 率 , 减少了烟气中的飞灰含量 , 降低了尾部受热面 的磨损。随着循环倍率的提高 , 物料在炉内的停留 时间加长 , 降低了飞灰含碳量 , 提高了锅炉的燃烧 效率。分离效率提高后 , 返料量增加 , 床料粒度减 小 , 床料的流化风量、流化效果趋于合理 , 炉膛床 温有所降低 , 增大了石灰石的反应性能 , 脱硫效率 得到提高 , 提高了锅炉运行的整体经济效益。 参考文献 : [1 ] 顾亚平等. 循环流化床锅炉循环系统的设计 [J ] . 锅炉技术 , 1999 , (12) : 4～8 [2 ] 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 [3 ] 赵旺初. 环流化床锅炉在我国的现状和发展 [J ] . 锅炉技术 , 1997 , (2) : 7～14 作者简介 : 孔凡新 (1965 - ) , 男 , 师 , 学士 , 从事热电厂设备管理 工作。 (收稿日期　2004 - 06 - 29) 欢 　迎 　刊 　登 　广 　告 ! 25 东北电力技术　　　　　　　　　　　　　　　2004 年第 11 期