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提高260 t/h循环流化床锅炉给煤系统的稳定性

[日期:2012-09-14] 来源:  作者:施勇 [字体: ]

兖矿国泰化工有限公司的UG-260/9.8-M2型循环流化床锅炉由无锡华光锅炉股份有限公司生产,于200712月正式投入运行,作为公司整个化工系统的动力源,为空分、甲醇、醋酸系统提高中、低压蒸汽,同时富余蒸汽带动50 MW汽轮机发电,形成了热电联产系统。投产运行初期,由于锅炉给煤系统运行不稳定,经常出现蓬煤、堵煤,多次造成空分跳车,导致整个甲醇、醋酸系统停车,严重影响公司的正常运营,为公司造成了巨大的经济损失。

给煤系统设计为4台前墙全自动皮带式秤重给煤机,其中单台最大给煤量为20 t/h,给煤距离11.5 m,给煤机溜煤管为DN426碳钢管,给煤机出料口与床体垂直高度为4.3 m,输送夹角为60°。每台给煤机南头底端设计有1DN133的密封风管,溜煤管中部和炉膛入口引有DN108送煤风和DN159播煤风,均引自空气预热器入口前的风机出口风道,风压大致与水冷风室压力相同。在实际运行中,给煤系统常发生给煤机溜煤管堵塞、煤斗内蓬堵等事故,造成锅炉断煤停炉,导致整个化工系统的停车。经过对锅炉所存在的各种堵煤、蓬煤现象认真观察和分析,并组织相关技术人员召开专题会议探讨,总结出造成给煤系统蓬煤、堵煤、断煤事故的主要原因有以下几点。

1. 给煤机设计安装位置不合理

给煤机出料口与炉膛入口的垂直高度不够,造成给煤下落时重力偏小和给煤输送夹角较大(溜煤管与床体垂直面形成的夹角为60°),造成给煤颗粒在输送过程中与溜煤管接触面大,从而产生的摩擦力较大。当煤粒从给煤机出料口垂直下落时,很容易在溜煤管的落煤点处堆积;尤其在梅雨季节,煤种湿度明显增大,湿度越大,堆积速度越快,5 h左右就在溜煤管落煤点发生堆积。堵煤时,打开溜煤管检查孔进行疏通,炉膛热风携带热物料反窜,给疏通工作带来了一定的危险性。

2. 密封风量不足

由于原设计在给煤机南端引入密封风,但实际操作过程中发现,炉膛入口处的密相区正压达到了46 kPa,极大地抵消了密封风风压,致使床内高温烟气膨胀反窜至溜煤管内,对给煤造成较大的阻力。这样,不仅造成给煤易堵塞,同时对设备及操作人员带来极大的安全隐患。

3.给煤机入口煤斗设计安装不合理

按照目前电力部门的设计要求,成品煤仓的容积应能满足锅炉满出力8 h以上的储煤量需求,而且产品煤仓的设计均为锥形体。成品煤堆积在锥形煤仓内受到煤的挤压,使煤粒之间、煤粒与煤仓壁之间产生摩擦,越接近下煤口,其摩擦力和压力越大。所以,在下煤口约12 m处的煤最容易板结、搭桥。另外,在越接近锥形煤仓的下部,水分越容易集中凝聚,破坏了成品仓内的煤粒向下运行的流动特性,加剧煤仓蓬煤故障。下煤口截面较小,这一设计增加了煤流体与煤斗壁之间的摩擦力,极容易使煤颗粒在瓶颈处堆积板结,呈搭桥状蓬堵,极难疏通,以至床温出现大幅度快速下降,严重威胁到锅炉系统的稳定运行。德国要求下煤口宽度在烧用烟煤时不小于1000 mm,燃用褐煤时不小于1200 mm,且给煤机入口漏斗为双曲线型。

4.操作人员业务技能不熟练

锅炉的操作人员大多是初次接触循环流化床锅炉,没有理论和操作经验,在平常的运行过程中,缺乏通过DCS对于蓬煤、堵煤的判断和及时采取应急措施的能力,现场巡检人员在溜煤管出现挂煤和煤仓搭桥现象未及时处理,这些原因都会造成系统经常出现短停压火。

为彻底解决锅炉的不稳定性对化工系统的影响,对循环流化床锅炉的给煤系统进行了技术改造和完善。

1.提高给煤机的垂直高度和长度

加大给煤机溜煤管与给煤口之间的夹角,由原来的60°增大为垂直式,同时将前墙1# 4#给煤机的长度由原来的11500 mm加长至12400 mm,即把给煤机整体加长了900 mm,缩小给煤输送夹角。由于给煤管改为了垂直式,给煤落到斜管上时有了缓冲作用,且是直接落入了炉膛,减小给煤颗粒与溜煤管接触面与管壁间产生摩擦力。通过这种改造,基本上消除了堵煤的现象。

2.加大密封风流量

每台给煤机的密封风管由原来的DN133风管改造为DN159风管。在锅炉负荷增加的过程中,反窜风也随之增加,虽然在往给煤方向是逐渐减小的,但压头仍大于密封风。通过改造,密封风的压头由原来的7 kPa增大为10 kPa,且与反窜风的平衡位置也处于入口处的动态平衡,大大降低了热烟气夹带热物料反窜至给煤机,导致皮带着火带来危险的情况。通过改造,给煤机北侧温度表的检测温度基本没有超过报警温度80 ℃,稳定了给煤机运行。

3.给煤系统煤仓蓬煤的改造

给煤系统的蓬煤故障主要是发生在给煤机入口至成品煤仓之间的插板阀上部的短节部位和插板阀下部的锥形煤斗内。要解决好搭桥蓬煤现象,必须减小原煤的流动阻力,即减小煤与仓壁的摩擦系数和方向力;其次,插板阀下部的锥形煤斗原设计截面积太小,下部锥体与给煤机对接呈瓶颈状,所以在给煤仓壁内衬高分子塑料板(PVC),以减小煤粒在此处的摩擦阻力,改善煤粒的流动性。锥形煤斗由原设计尺寸550 mm×450 mm改造为1100 mm×450 mm,使给煤机的入口截面积增大了1倍。成品煤仓与水平面的夹角为80°,另外,对每个给煤机增加1台“空气炮”。“空气炮”的制作是在插板阀一侧设置1个Φ500 mm×1200 mm的集箱,集箱的一端用DN57的钢管连接在0.6 MPa仪表用压缩空气管道,另一端用DN89的钢管与插板阀上部短节相连。当短节处出现蓬煤时,迅速打开空气炮出口控制球阀,0.6 MPa的高压气流会把此处因板结搭桥蓬住的煤冲开。随着高压气流的快速扩散,煤粒也会被吹起,从而改变原有的板结状态,变得疏松,具有流动感。经改造,锅炉给煤的蓬煤现象基本得到解决。

4.加强锅炉操作人员的业务培训和给煤系统的管理

1)提高对堵煤蓬煤的判断能力。

2)加强给煤系统的巡检次数,提高给煤系统的巡检质量,便于及时发现故障,及时疏通。对给煤系统蓬煤堵煤事故的发生及事故处理进行不断分析和总结,提高事故应急处理的能力。

201010月份循环流化床锅炉给煤系统完成改造以来,有效地避免了因蓬煤、堵煤造成系统停车、跳车事故的发生,通过对改造前、后锅炉运行状况及对公司整体生产影响情况进行比较,发现改造后较改造前有了较大改善,处理蓬煤、堵煤事故的维护量大大降低。给煤系统改造后,现场清洁卫生也得到根本改变。设备方面,改造后,由于蓬煤堵煤事故大幅降低,疏通方法也更加多样、科学,因而在疏通蓬煤、堵煤过程中不会对设备造成任何损坏。

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