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连州电厂440t/h CFB锅炉综合改造及运行优化试验研究

作　者: 陈伟球
导　师: 楼波；李焕辉
学　校: 华南理工大学
专　业: 动力工程
关键词: CFB锅炉改造优化运行试验研究
分类号: TK229.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

循环流化床（CFB）锅炉是20世纪80年代发展起来的高效率、低污染和资源综合利用的燃烧技术,由于它在煤种适应性和变负荷能力及污染物排放上具有的独特优势,使其得到迅速发展。广东省连州电厂2台440t/h的CFB锅炉,是哈尔滨锅炉厂采用美国Alstom公司技术生产的国内首次燃用无烟煤的135MW等级CFB锅炉,自2004年2月和5月投运以来,出现了早期CFB锅炉普遍存在的各种问题,包括储煤给煤系统堵塞、冷渣器结焦排不出渣、石灰石和床料系统堵塞、热工控制逻辑不合理、锅炉启动/停运时耗油量大、锅炉飞灰含碳量偏高、燃烧效率低、厂用电率高、炉内磨损严重等,严重地影响了CFB机组的安全与经济稳定运行。本文以连州电厂440t/h CFB的安全及经济运行为研究目标,通过现场探索和运用大型循环流化床锅炉的燃烧理论,深入分析CFB锅炉在实际运行中遇到难题和经济性运行相对较差的问题,在广泛收资和借鉴同行经验基础上,对机组系统中存在的问题进行创新性完善改造。通过对3、4号CFB锅炉给煤系统进行改造,堵煤情况得到了很好解决。将复杂易堵的石灰石输送系统进行简化系统改造后脱硫投运率高达100%,锅炉运行中的SO₂含量由2000mg/m³降至350mg/m³以下,脱硫效率高达90%以上;改造原风水联合冷渣器为滚筒冷渣机,排渣困难的状况得到彻底解决;CFB锅炉启动初期床内低温结焦的分析研究,找到了低温结焦的真正原因和有效的防范措施;经过对CFB锅炉的不断改进,锅炉机组的运行稳定性大大提高。考察了锅炉负荷、运行氧量、一二次风配比、床压、加石灰石等运行参数对锅炉效率的影响,以确定合理的锅炉系统安全经济运行模式,达到提高锅炉效率的目的。同时进行了CFB锅炉污染物SO₂、NOx的排放、高温旋风分离器特性等试验。优化运行后锅炉效率由86.77%提高到88.96%,锅炉效率增加了2.19%。在Ca/S比为2.4左右时,锅炉SO₂排放量可以控制在200mg/Nm³以下,空预器漏风率达到了设计漏风系数0.03的要求,锅炉循环倍率在30左右。运行燃烧优化后,每年产生的直接经济效益为520万元/年。连州电厂3、4号CFB锅炉经过上述各系统的改造及其启停运行方式的优化调整后,其整体运行情况及各项经济指标,都有了较大幅度的提高,整体优化达到了国内领先水平。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪言  12-17
  1.1 研究课题的来源  12-13
    1.1.1 大型循环流化床锅炉优点  12
    1.1.2 CFB 问题  12-13
  1.2 大型循环流化床锅炉研究的现状  13-15
    1.2.1 国外研究现状  13-14
    1.2.2 国内研究现状  14-15
  1.3 本课题研究的目标及拟解决的关键问题  15-17
    1.3.1 CFB 锅炉的安全可靠性  15-16
    1.3.2 机组运行经济性  16-17
第二章连州电厂CFB 锅炉概述  17-33
  2.1 连州电厂循环流化床机组简介  17
  2.2 CFB 锅炉主要设计参数及整体布置  17-22
    2.2.1 锅炉主要设计参数  17-18
    2.2.2 锅炉主要计算数据  18-19
    2.2.3 锅炉基本尺寸  19-20
    2.2.4 锅炉整体结构布置  20-22
  2.3 CFB 锅炉主要系统介绍  22-33
    2.3.1 省煤器系统及水冷壁系统  22-23
    2.3.2 过热器系统  23-24
    2.3.3 再热器系统  24
    2.3.4 燃烧器系统  24-25
    2.3.5 启动燃烧器  25-28
    2.3.6 燃煤破碎与给煤系统  28
    2.3.7 烟风系统  28-30
    2.3.8 石灰石系统  30
    2.3.9 冷渣器  30-31
    2.3.10 除灰系统  31
    2.3.11 飞灰再循环系统  31-32
    2.3.12 其他  32-33
第三章 CFB 锅炉给煤系统的改造  33-40
  3.1 引言  33
  3.2 CFB 锅炉给煤系统介绍  33
  3.3 给煤系统综合改造前的存在问题及分析  33-36
    3.3.1 煤粉仓的问题  33-35
    3.3.2 给煤机的问题  35
    3.3.3 旋转给料阀的问题  35-36
  3.4 CFB 锅炉给煤系统的综合改造  36-40
    3.4.1 煤粉仓的改造  36-37
    3.4.2 给煤机改造  37-38
    3.4.3 旋转给料阀的改造  38-40
第四章 CFB 锅炉冷渣器的优化改造  40-51
  4.1 引言  40
  4.2 风水联合式冷渣器简介  40-42
  4.3 CFB 锅炉风水联合冷渣器存在的问题  42-44
    4.3.1 冷渣器结渣  43
    4.3.2 冷渣器内异物堵塞  43
    4.3.3 冷渣器总出力差  43
    4.3.4 冷渣器控制不可靠  43-44
  4.4 风水联合冷渣器运行调整  44-47
    4.4.1 冷渣器的运行优化调整  44
    4.4.2 下层平均床压的调整  44
    4.4.3 灰渣可燃物的调整  44-45
    4.4.4 冷渣器流化风机出口风压的调整  45
    4.4.5 一、二、三室流化风配比及流化风量的调整  45-46
    4.4.6 锥形阀排渣方式及排渣量的调整  46
    4.4.7 排渣方式的调整  46-47
  4.5 CFB 锅炉风水联合冷渣器的改造  47-51
    4.5.1 由风水混合冷渣器改造为滚筒冷渣机  47-48
    4.5.2 滚筒冷渣器的改造内容  48-51
第五章 CFB 锅炉石灰石系统的改造  51-57
  5.1 CFB 锅炉石灰石系统概述  51-52
  5.2 石灰石系统存在的问题  52-53
  5.3 石灰石系统的改造  53-57
第六章 CFB 锅炉的热工控制逻辑优化改造  57-63
  6.1 引言  57
  6.2 MFT 保护及其响应逻辑完善  57-60
  6.3 高压流化风机启动逻辑改造  60-61
  6.4 炉膛压力自动控制改造  61-63
第七章 CFB 锅炉床内低温结焦及预防  63-68
  7.1 引言  63
  7.2 锅炉设备及技术规范  63-64
  7.3 低温结焦及其分析  64-67
    7.3.1 结焦现象与分析  65-66
    7.3.2 原因分析  66-67
  7.4 预防措施  67-68
第八章 CFB 锅炉冷态启动的优化试验研究  68-87
  8.1 引言  68
  8.2 CFB 锅炉冷态试验  68-81
    8.2.1 CFB 锅炉冷态试验目的及内容  68
    8.2.2 CFB 锅炉风量标定试验  68-77
    8.2.3 CFB 锅炉布风板阻力特性试验  77-79
    8.2.4 CFB 锅炉临界流化风量试验  79-81
    8.2.5 CFB 锅炉冷态试验结论  81
  8.3 CFB 锅炉的冷态启动优化调整  81-85
    8.3.1 启动前准备工作的优化  81-82
    8.3.2 启动操作的优化  82-85
  8.4 CFB 锅炉优化调整后的冷态启动状况  85-87
第九章 CFB 锅炉的燃烧优化试验研究  87-109
  9.1 引言  87
  9.2 燃烧优化调整试验内容  87
  9.3 试验结果分析  87-106
    9.3.1 优化调整前后运行比较  87-88
    9.3.2 锅炉效率分析  88-97
    9.3.3 CFB 锅炉污染物的排放分析  97-100
    9.3.4 空预器漏风测试  100
    9.3.5 旋风分离器的分离特性  100-104
    9.3.6 其他问题的影响  104-106
  9.4 CFB 锅炉燃烧优化调整试验结论  106-109
结论  109-112
参考文献  112-114
攻读硕士学位期间取得的研究成果  114-116
致谢  116

连州电厂440t/h CFB锅炉综合改造及运行优化试验研究

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