机械制造技术基础试卷解析

1异地锅炉提高煤泥掺烧比例实施方案（讨论稿）1前言煤炭是火力发电机组的主要生产成本，煤炭成本占总成本的70—80%，因此，降低燃料成本一直是火力发电企业成本控制的重点。其中，提高煤泥燃用比例甚至全部燃用煤泥可以显著降低燃料成本，从而提高企业经营效益。循环流化床锅炉具有燃料适应性广的特点，可以燃用煤矸石、煤泥等劣质燃料，尤其，在掺烧煤泥方面，行业内各公司技术管理人员做了大量的探索工作，煤泥掺烧比例明显提高，甚至100%全部燃用煤泥的成功案例也不少见。经市场调研并咨询锅炉生产厂家，蒸发量220t/h以上的循环流化床锅炉达到40%以上的高比例掺烧煤泥是很少的，这些锅炉当掺烧煤泥比例30%以上时，存在分离器返料脉动，锅炉运行不稳定的共同现象。因此，蒸发量220t/h以上的循环流化床锅炉提高煤泥掺烧比例仍然是当前探索的课题。2机组概况徐州金山桥热电有限公司新厂2011年8月份正式投产，现有3台260t/h高温高压循环流化床锅炉，没有汽轮发电机组，锅炉产生的新蒸汽通过#1、2减温减压器减温减压后给江苏中能硅业科技发展有限公司供热。#1、2减温减压器减温减压后的蒸汽通过#3减温减压器再次减温减压后作为除氧器加热蒸汽。2锅炉是无锡华光锅炉股份有限公司生产的高温高压循环流化床锅炉，炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级三组对流过热器，过热器下方布置三组省煤器及一、二次风各二组空气预热器。燃料和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，并与受热面进行热交换。炉膛内的烟气(携带大量未燃尽碳粒子)在炉膛上部进一步燃烧放热。离开炉膛并夹带大量物料的烟气经蜗壳式汽冷旋风分离器之后，绝大部分物料被分离出来，经返料器返回炉膛，实现循环燃烧。通过返料口返回炉膛，烟气则流向尾部对流受热面。整个物料分离和返料回路的工作温度为950℃左右。循环倍率25～30。表1260t/h时锅炉热力参数表序号项目名称单位设计煤种校核煤种1额定蒸发量t/h2602602额定蒸汽压力MPa9.89.83额定蒸汽温度℃5405404收到基碳%48.4729.505收到基灰分%31.0942.426干燥无灰基挥发份%20.0038.367收到基低位发热量kcal/kg454827008燃料消耗量kg/h42890727009灰渣总流量kg/h133343083910炉膛底渣量占总灰量比例0.300.5011底渣流量kg/h40001542012飞灰流量kg/h933415420锅炉灰渣流量(炉内脱硫时)13灰渣总流量kg/h166213570214炉膛底渣量占总灰量比例0.340.5015底渣流量kg/h56441785116飞灰流量kg/h109771785133锅炉掺烧煤泥的必要性自从投产以来，生产管理管理人员积极探索在煤炭中掺烧煤泥，煤泥掺烧比例由20%逐步提高到45%左右，积累了一定的运行经验，有效降低了生产成本。在当前煤泥供应的旺盛季节，煤泥供应量充足，水分低、发热量高，煤泥价格320元/吨，较360元/吨的煤炭低40元/吨，具有明显的成本优势。异地锅炉每月燃煤5万吨左右，如果煤泥掺烧比例提高10%，每月将节省燃煤成本20万元左右，经济效益明显，在保证平稳运行的前提下，值得进一步加大煤泥掺烧量的探索。4加大煤泥掺烧量的可行性经调研龙固公司、南京江宁公司、华美公司等同类型锅炉煤泥掺烧并咨询锅炉生产厂家，蒸发量220t/h以上的循环流化床锅炉达到40%以上的高比例掺烧煤泥是很少的，这些锅炉当掺烧煤泥比例30%以上时，存在分离器返料脉动，锅炉运行不稳定的共同现象。也有的公司掺烧煤泥后锅炉运行各参数变化不大，有的出现床温提高，带负荷困难的现象。4.1加大煤泥掺烧量的理论可行性循环流化床锅炉物料循环分为炉膛内的内循环和炉膛与旋风分离器之间的外循环，其工作原理是：燃料和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，并与受热面进行热交换。炉膛内的烟气(携带大量未燃尽碳粒子)在炉膛上部进一步燃烧放热。离开炉膛并夹带大量物料的烟气经蜗壳式汽冷旋风分离器之后，绝大部分物料被分离出来，经返料4器返回炉膛，实现循环燃烧。通过返料口返回炉膛，烟气则流向尾部对流受热面。根据以上原理，锅炉循环物料多有利于燃烧产生的热量与受热面之间的热交换，有利于锅炉带负荷。根据锅炉设计参数，设计煤种、校核煤种时锅炉灰渣产生量分别是13.3吨/小时和30.8吨/小时，说明返料器具有很大的物料输送能力。理论上讲在锅炉运行时只要灰渣产生量不大于这个设计数锅炉就可以平稳运行。4.2煤泥掺烧经验的借鉴性根据调研情况，同类型锅炉参数煤泥量一般30%左右，掺烧煤泥后锅炉运行参数变化不一，有的锅炉运行参数变化不大，有的锅炉炉膛差压达2000Pa也可以正常运行。我公司从投产开始就不断提高煤泥掺烧比例，做了大量的探索工作，目前煤泥掺烧比例已达45%，锅炉运行总体平稳。随着掺烧煤泥比例的提高，锅炉运行参数变化情况统计见下表2、表3。表2不同掺烧比例#1炉运行参数变化情况掺烧煤泥比例（%）床温（℃）料层差压(Kpa)炉膛差压（Pa）炉膛出口温度（℃）分离器立管压力(Pa）返料温度（℃）返料风室压力（Kpa)松动风室压力(Kpa)负荷（T/H)20%8607.813008633358522323.221730%8607.9126786146883921.721.621040%8807.5130088980287622222205表3不同掺烧比例#3炉运行参数变化情况参烧煤泥比例（%）床温（℃）料层差压(Kpa)炉膛差压（Pa）炉膛出口温度（℃）分离器立管压力(Pa）返料温度（℃）返料风室压力（Kpa)松动风室压力(kpa)负荷（T/H)20%8758.31100877110687032.333.522330%8897.81284890117987632.533.721740%8847.51205883103987027.326.9210从上表分析掺烧煤泥后，对锅炉变化比较大的运行参数分析如下：4.2.1随着煤泥掺烧量的增加，锅炉床温程上升趋势，整体床温不高，处于不大于900℃的安全水平。随着煤泥量的增加，进入锅炉的总体灰量增加，煤泥颗粒度较细，造成炉膛燃烧中心上移，炉膛下部大颗粒物料量较少，中上部灰浓度增加，因而，反映炉膛下部物料量多少的参数——料层差压降低，而炉膛差压增加，炉膛出口温度升高。4.2.2炉膛差压呈上升趋势，但是上升趋势比较平缓，维持在1300Pa左右，与同类型炉型这个炉膛差压不算高，是比较安全的。4.2.3近期灰渣量统计见表4.表45月份锅炉燃煤及灰渣统计燃料统计原煤量（t）煤泥量（t）煤总量（t）平均发热量(kcal/kg)平均灰分(%)275862340950996448831.47灰渣统计6灰量（t）渣量（t）灰渣总量（t）平均灰渣量（t/h）锅炉平均负荷（t/h）1031282841859612.5214根据上表反映出，我公司现在原煤和煤泥混合后综合发热量4488kcal/kg与设计煤种相当，综合灰分大于设计煤种，因此，灰渣产生量12.5t/h基本接近13.3t/h的额定设计灰渣量，但是，远低于校核煤种的30.8t/h的灰渣量，分离器还具有很大的输送富余能力。综合调研情况，结合我公司近几年掺烧煤泥设备运行参数，我公司锅炉掺烧煤泥后锅炉床温有所升高，料层差压有所降低，炉膛差压呈上升趋势，床温不大于900℃，炉膛差压1300Pa左右，距离警戒床温和差压还具有一定空间，总体保持在安全水平。综上所述，我公司锅炉再提高煤泥掺烧比例，从理论可行性、同类型锅炉掺烧经验，我公司设备设计能力、实际运行参数来看，是安全的、可行的、可能的。5加大煤泥掺烧量的近期措施为降低生产成本，提高公司经营效益，在保证供热安全的前提下，平稳有序试验，逐步提高煤泥掺烧量。5.1加大煤泥掺烧量的基本原则保证设备安全运行，稳定供热第一，追求经济效益第二；小幅度逐渐增加，稳步提高掺烧比例。鉴于江苏中能公司用热稳定性、可靠性要求特别高的特点，在保证稳定供热的前提下，5%—10%逐步增加煤泥掺烧量，每改变配煤比例后稳定运行48小时，观察锅炉运行各参数的变化情况，重点观察7锅炉料层差压、炉膛差压、分离器立管压力、返料风量、风压变化情况，一旦出现异常及时汇报。5.2提高煤泥发热量选用发热量不低于4200kcal/kg的煤泥，按照接近设计煤种发热量的原则配煤，以降低入炉煤的灰分，降低分离器负荷，从而使锅炉运行接近设计工况，也意味着运行稳定性有更高的保证。5.3分离器立管增加风压测点借鉴其它机组测点设置经验，在分离器立管上下各设置一个风压测点，以监测立管料位高度。正常运行工况下，立管下部风压测点应该是正压，上部风压测点应该是负压或微正压，一旦该点风压明显变大，意味着料位已经高于该点，而进入分离器锥体，应该引起警戒，采取降负荷措施或调整配煤。5.4加大煤泥量后应采取的调整措施加大煤泥量后锅炉灰量明显增加，应采取对应的调整措施：5.4．1适当开大返料风门、松动风门开度，加大返料风量，增加返料动力。其中返料风量增加量要大于松动风增加量。5.4．2适当降低一次风量，增加二次风量。煤泥掺烧比例增加后，配煤颗粒度变小，有利于流化，另外，炉膛中上部灰量大，中上部燃烧份额大，需氧量多，需要增加二次风量，以增加二次风的穿透力，为中上部的二次燃烧增加氧量。5.4.3加强吹灰，增加吹频次。掺烧煤泥后飞灰量明显增加，并且飞灰粒度较细，锅炉排烟温度8会升高，加之，SNCR脱硝影响，增加尾部容易积灰程度，因此，应增加吹灰频次。6.加大煤泥量的远期措施加大煤泥掺烧量的近期措施实施后，煤泥掺烧量应有进一步的提高，最终会达到多少掺烧量，可能因不同的锅炉而有所差异，也有可能达到比较理想的份额（80%左右）。如果试验效果不理想，没有达到较理想的份额，可以采取远期措施，对系统改造。6.1扩大返料风帽孔径，提高返料动力。对返料器改造，降低分离器重叠度，降低返料阻力，提高返料的通畅性。6.2在碎煤机前增加滚筒筛，将合格的原煤、煤泥筛分后直接进入原煤仓，避免经过碎煤机再次破碎，如此，可以降低碎煤机负荷60%以上，减少碎煤机磨损，延长碎煤机使用寿命。同时，合格的原煤、煤泥避免过破碎，提高入炉煤粒度，增加底渣份额，改变底渣和飞灰比例，降低飞灰含碳量，降低炉膛差压和返料器返料量。