DLT1322-2014 循环流化床锅炉冷态与燃烧调整试验技术导则
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DL/T1322—2014 运行状况,以及各温度、压力、氧量等测量元件和测量系统的状况等; b 锅炉及其关键辅机的主要运行参数,包括床温及锅炉各部烟气温度、风室压力、床压及各部烟 风阻力、各部蒸汽汽温汽压参数、减温水量、燃烧状况、污染物排放状况、灰渣可燃物含量等; 烟风系统的状况,包括烟风系统的泄漏情况、各风机设备状况、各风门与执行机构状况、各测 量元件与测量系统的状况等; d 灰渣系统的状况,应重点检查各主要设备(冷渣器和输渣设备等)的工作状况; e) 燃料及给煤系统的状况,包括燃煤的发热量、粒度、工业分析、全硫等燃料特性,燃料制备 系统配置情况,给煤系统的运行情况,各主要设备(破碎机、筛分设备、给煤机等)的工作 状况等; f 锅炉范围内汽水管路系统的设备及运行状况,过热器与再热器的调温方式,疏水门、安全门的 状况等。
燃烧调整试验前,应根据试验目的设计若干试验工 和每个工况的测量项目(包括基本测量项目和参 CFB锅炉燃烧调整的试验因素包括下列内容: a) 锅炉负荷; b) 锅炉总风量或炉膛出口(排烟)氧量; c) 一、二次风比例; d) 床压; e) 上、下二次风,播煤风等的风量和比例; f) 入炉石灰石量(钙硫摩尔比)、石灰石粒度; g) 返料器、外置换热器循环灰分流量; h 燃料粒度
入炉煤应在给煤机入口处取样,每个入口处每15min取样一次,每次取样2kg,置于密封容器 内,取样结束后采用四分法混合缩分,见图2。最后为4份,每份2kg。试验方和业主方各 份,留底备用2份。
入炉煤取样有效时间与锅炉试验工况时间相等镀锌板标准,但取样开始和结束的时间应视燃料从取样点至
送入炉内所需的时间而适当提前,以保证样品能代表试验期间所用燃料。入炉煤取样应采用符 合要求的取样工具。采集的煤样应立即缩制并密封保存。样品的化验内容包括工业分析、元素 分析、发热量、粒度筛分、灰熔点、灰成分等煤质特性指标。 底渣取样应在锅炉冷渣器出口至渣仓之间适当位置进行,飞灰取样应在除尘器至灰库之间适当 位置进行(根据试验准确性要求可选择烟道等速取样或除尘器下仓体和输送管道取样),底渣 和飞灰的质量宜采用称重法计量。底渣和飞灰样品应按四分法缩制程序进行。样品的化验内容 包括灰渣中可燃物含量、粒度筛分、灰渣成分等。 d 石灰石可在石灰石粉库下或输送系统上取样。石灰石样品应按四分法缩制。 5.2.4.2 应按下列要求装设专门的仪器测量: a) 试验前应根据试验目的和任务需要,在有关位置增设必要的流量、温度、压力、氧量、烟气成 分等测点,用于试验期间的测量。 b 应根据测量项目和测量方法,完成测量仪器的准备工作,包括仪器的校准和标定工作等。烟风 道上的测点应在停炉时完成安装工作。 对于较为重要的测量项目(如空气预热器前后的烟气温度、烟气成分等),如现场表计无法满 足测量要求,应另行配置测量仪器,采用GB/T10184规定的多点网格法并辅之以代表点测量 法或数据采集系统进行测量。 d 测点安装完成后应对测孔进行封闭,测量时打开相应测孔的封堵进行测量。测量完成后,应重 新封闭测孔。 e 其他测量项目,如环境温度和环境湿度,可在一、二次风机入口附近,用干湿球温度计测量干 球温度和湿球温度,用膜盒式大气压力计测量大气压力,通过查表计算求得环境湿度。当日的 环境大气压力可现场测量或从当地气象部门查询获得。 5.2.4.3 通过控制系统显示数据读取机组运行参数,下列运行参数的测量表计及一次元件应经过校验 标定: a) 测量给水流量的差压变送器; b) 测量过热蒸汽流量的差压变送器; c 测量再热蒸汽流量的差压变送器: d) 测量过热蒸汽压力的压力变送器; e) 测量再热蒸汽进口、出口压力的压力变送器; f) 测量给水压力的压力变送器; g 测量过热蒸汽温度的一、二次元件: h) 测量再热蒸汽进口、出口温度的一、二次元件; 1) 测量给水温度的一、二次元件; j) 测量炉膛底部温度的一、二次元件: k) 测量料层差压的差压变送器; 1) 测量二次风进口温度的一、二次元件; m 测量二次风量的一、二次元件; 给煤计量装置; 0 石灰石量计量装置: p)其他。 试验期间,应记录锅炉岛系统所有主、辅机的运行参数,还应对控制系统画面进行拷屏保存,并将 典型画面在技术报告中列出,作为参考数据备查。
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风率试验等,掌握燃烧设备的有关基础特性和基本规律。 温度场和氧量场的标定试验应按照GB/T10184规定的多点网格法进行,并确定测量代表点。 进行燃烧调整试验前,还应测定锅炉尾部烟道系统的漏风系数,尤其是空气预热器区域的漏风系数, 以准确堂掌握锅炉炉内燃烧实际的过量空气情况。CFB锅炉尾部烟道漏风试验方法可参照GB/T10184实施
5.3.2入炉煤和石灰石
燃烧调整试验每个工况以及不同工况试验期间,应保持入炉煤和石灰石特性的 稳定(从史八炉 石灰石特性为目的的试验除外),以避免试验数据受到入炉煤和石灰石特性变化的影响。 参照DL/T964对CFB锅炉性能试验入炉煤和石灰石波动范围的规定,燃烧调整期间入炉煤特性: 的允许波动(相对于试验期间平均值)范围见表1。
表1燃烧调整期间入炉煤特性指标的允许波动范围
入炉石灰石特性指标的允许波动(相对于试验期间平均值)范围见表2。
表2入炉石灰石特性指标的允许波动范围
试验期间,入炉煤和石灰石粒径组成应尽量保持大 的试验防 外),并满足设计要求。 5.3.3试验参数的波动与试验期间操作要求 燃烧调整试验期间,应保持主要运行参数稳定。参照DL/T964的规定,主要试验参数波动宜保证
试验期间,入炉煤和石灰石粒径组成应尽量保持不变(以变更入炉煤和石灰石 外),并满足设计要求。
外),并满足设计要求
5.3.3试验参数的波动与试验期间操作要
燃烧调整试验期间,应保持主要运行参数稳定。参照DL/T964的规定,主要试验参数波动宜保证 在表3所列范围内。同时,在试验进行的过程中,不得进行受热面吹灰、定期排污及可能扰乱工况的 操作。
表3试验期间参数的允许波动范围
燃烧调整试验测试中重复多次测量的数据,宜取其算术平均值作为最终测量值
DL/T1322—2014 在计算平均值前,应审查测量记录,有与正常读数相差较大的记录值时应进行分析。在测量过程中, 如规定的工况短期遭到破坏,参数的变化超过运行的极限范围,在观察记录上应取消受到影响阶段内的 全部测量读数(个别无影响的项目除外)。 锅炉热效率试验,各项热损失的计算值应取到小数点后两位,锅炉热效率数值只保留到小数点后 位(均以百分数表示)。 燃烧调整试验锅炉热效率计算方法参照DL/T964和GB/T10184的规定进行
5.4.2试验结果的修正
对于燃烧调整试验,若试验期间试验条件变化不大,不影响各工况之间的相互对比分析,可不对试 验条件进行修正。但若试验日期间隔较长,或主要试验条件发生较大变化,应对试验结果进行修正。 对基准温度偏离设计值进行修正时(GB/T10184和DL/T964均规定将锅炉送风机入口处空气温度 作为各项输入与输出能量的起算点,即基准温度),排烟温度修正按式(1)进行:
式中: 修正后的排烟温度,℃; 设计基准温度,℃; to 实测送风机入口空气温度,℃; y 实测空气预热器烟气的进口温度,℃: 实测空气预热器烟气的出口温度(即实测排烟温度),℃; 实测空气预热器空气进口温度(即送风机出口空气温度),℃。 CFB锅炉燃烧调整试验其他修正项目和修正方法参照DL/T964和GB/T10184的规定进行。
式中: 修正后的排烟温度,℃: tb 设计基准温度,℃; to 实测送风机入口空气温压 ly 实测空气预热器烟气的运 实测空气预热器烟气的出 实测空气预热器空气进口 CFB锅炉燃烧调整试验其他修正
5.5试验分析与报告编写
燃烧调整试验工作完毕后,应在整理试验数据、分析试验结果的基础上编写燃烧调整试验报告,双 调整试验工作进行全面的总结。试验报告的内容参见附录E。 试验报告应对影响CFB锅炉燃烧的因素进行分析,并在该基础上得出该次燃烧调整试验的结论。 锅炉燃烧的影响因素参见附录F。
A.1CFB锅炉风量测量结果一般利用测量流速的方法换算获得,见式(A.1): Q=3600.Aupi
对于流量测量元件,则有
2×273.15 Paet + Ps×Ap p.(273.15+t)
2×273.15 Pat + P×Apa Q=K,A Np(273.15+t) Po Ap Ka = Apa
DL/T1322—2014 压力等参数的变化而变化)。根据标定结果,若不同风量标定工况下流量测量元件的K。值近乎恒定,则 表明该流量测量元件具有良好的测量线性。 由式(A.6)可知,根据标定获得的K。值,通过流量测量元件的动压值Ap。和当地温度、大气压测 量值,可以计算获得测量管道中实际的流量值,并实现控制系统的准确流量显示。 注:上述是对阻力型流量测量元件进行标定的方法。对于采用其他原理进行流量测量的测量元件,可以通过标准毕 托管测得的流量与测量元件测得的流量相互对比的方式进行标定
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1某CFB锅炉典型的冷态和热态布风板阻力特
C.1试验大纲至少应包括下列内容: 试验目的和任务、试验内容; b) 锅炉设备的状况; C) 试验程序、测量项目、测点布置、试验工况; d) 试验的技术准备工作要点,试验的要求和实施; e) 数据处理方法,试验的安全措施; f) 人员组织分工、培训计划和总体进度安排等。 C2CER锅炉冷态试验和燃烧调整试验大纲目录参见图C.1。
附录D (资料性附录) 燃烧调整测量项目
附录D (资料性附录) 燃烧调整测量项目
D.1燃烧调整试验前应确定需要测量的项目,安装现场试验测点,准备必要的测量仪器并对仪器进行 校验。 D.2对于以提高锅炉效率为目的的燃烧调整试验,其基本测量项目(即计算锅炉效率所必需的基础参 数)见表D.1。
表D.1以提高锅炉效率为目的的CFB锅炉燃烧调整基本测量项目
D3相应的参考测量项目至少应包括下列内容
a)入炉煤的熔融特性( b)入炉煤的哈氏可磨度:
a)入炉煤的熔融特性( b)入炉煤的哈氏可磨度:
附录E (规范性附录) 试验报告的主要内容 CFB锅炉冷态试验和燃烧调整试验报告目录及内容见图E
图E.1CFB锅炉冷态试验和燃烧调整试验报告目
E.1物料平衡和炉内循环
(规范性附录) CFB锅炉燃烧的影响因素
良好的CFB锅炉物科平衡是保证CFB锅炉正常运行的关键,而物料平衡可由循环倍率这一参数综 合体现。循环倍率由分离器的分离效率、入炉煤的灰分、底渣和飞灰的比例决定。底渣和飞灰的比例又 与燃料粒度和成灰特性、流化风速、床压、一次风及二次风比例等因素有关。这些参数中,有些是锅炉 设计结构参数(例如分离器的结构和性能),一般情况下无法调整改变;有些则可通过调整入炉煤特性来 改变(例如入炉煤灰分、粒度等);有些还可通过改变运行控制方式(例如流化风量、床压、一次风与二 次风比例等)来调整。 如果实际运行的CFB锅炉灰平衡偏离设计值较多,则会对锅炉性能产生很大影响。一般,当循环倍率 低于设计值(或CFB锅炉应当达到的理想范围)时,锅炉稀相区灰浓度不足,传热系数低,往往会出现锅 炉带负荷困难、炉膛整体温度尤其是密相区床温偏高等现象,特别是在燃用高热量、低灰分燃料或采用例如 惯性分离器等分离效率较低的CFB锅炉上更易出现。在燃烧调整试验中,可采用提高运行风量(大风量运 行)的方法来弥补,并尽量提高运行床压。这种情况下,燃烧高灰分煤种有利于提高锅炉带负荷能力。 当循环倍率高于设计值(或CFB锅炉应当达到的理想范围)时,锅炉稀相区灰浓度高,传热系数也 高,往往会出现锅炉床温尤其是密相区床温偏低、磨损加剧、运行床压高、底渣含碳量高等现象。对于 这种情况,需要降低锅炉运行风量尤其是一次风量,尽可能低床压运行,防止入炉煤的过度破碎,并应 考虑适时排放循环灰等技术措施
CFB锅炉设计与运行床温的选取是基于多方面考虑的。普遍认为,850℃900℃是最理想的温度。 在兼顾NOr、SO,排放指标和燃烧效率的前提下,实际CFB锅炉的设计和运行床温范围因煤种而异。 般,燃用褐煤时床温为840℃~880℃,燃用烟煤时为860℃~900℃,燃用贫煤时为870℃~920℃,燃 用无烟煤时为890℃~940℃。大致规律是:煤种挥发分含量高,燃烧时应把床温控制在较低水平;煤种 挥发分含量低,燃烧时床温水平应高一些。 图F.1所示是在热功率为1MW的CFB燃烧试验台进行我国的三种典型难燃煤种(无烟煤、贫煤)
图F.1燃烧温度对难燃煤种燃尽特性(飞灰含碳量)的影响
DL/T1322—2014 试验时,煤种的燃尽特性(即飞灰含碳量)随燃烧温度的变化情况。从图F.1中可以看出,燃烧温度每 升高50℃,飞灰含碳量降低约5%,效果十分明显。当然,对易燃尽煤种,床温对燃尽特性的影响会小 得多,但总体趋势是一致的。
E.3 总风量 (氧量)
一般来说,在一定范围内提高过量空气系数(即增加入炉总风量、增大氧量)可以改善燃烧效率, 因为燃烧区域氧浓度的提高增大了燃烧速率。但过量空气系数超过1.15后继续增大时燃烧效率几乎不 变;过量空气系数很大时,将导致床温下降,CO浓度升高,总的燃烧效率反而呈下降的趋势。已有的 研究表明,过量空气系数由1.0增加到1.4时,灰渣含碳量呈下降趋势,但该趋势在更高的过量空气系 数下可能逆转。并且过量空气系数过高时,锅炉排烟热损失相应增大,各受热面区域的烟速提高,磨损 也会加剧。因此,CFB锅炉一般控制炉膛出口过量空气系数在1.2左右。 图F.2所示是在热功率为1MW的CFB燃烧试验台进行贫煤(芙蓉煤)试烧时,燃烧效率与炉内过 量空气系数(间接反应总风量)的关系。可以看出,随着炉内过量空气系数的升高(即炉内氧浓度提高), 试验煤种的燃烧效率呈上升的趋势。
图F.2某贫煤煤种燃烧效率与炉内过量 空气系数的关系
出口产品标准F.5 一次风与二次风的
在锅炉总风量一定的情况下,通过控制风量以一、二次风分级给入的方式可以有效降低风机的通风 电耗(二次风由于不经过布风板送入炉膛,其压头比一次风小很多),调整物料循环量,改变炉内密相区 的燃烧份额,并可形成密相区还原性燃烧气氛,降低NO,的生成量。 二次风一般在密相区上部喷入炉膛(布风板上5m范围内),可以是单层或多层给入,
不同CFB锅炉制造企业选择的一次风率(一次风量占总风量的比率)有很大差别(40%~60%), 运行中同一炉型的一次风率差别也很大。对高灰分煤种,应采用较低的一次风率,若同时该燃料的挥发 分含量较低,可适当提高一次风率;对于低灰分煤种,应维持较大的一次风率。 当锅炉负荷降低时,二次风量可随之减少。在锅炉负荷从100%降至70%的过程中,可以只减少二 次风,但二次风应始终保证满足风口冷却需要的风量,在此过程中播煤风和一次风可以保持不变;如果 负荷继续降低,可逐渐减少一次风量。但对于0mm8mm宽筛分的燃料,CFB锅炉的流化速度不应低 于0.7m/s~0.8m/s,按此流速计算的风量应作为一次风量的下限。
F.6二次风的穿透和及时补充
图F.4某100MWCFB锅炉炉内O.浓度分布
炉膛内径向氧量分布不均匀,中心区域的氧浓度比壁面区域低得多,导致中心区域燃料的燃烧因缺 氧而难以有效进行,并进而导致飞灰含碳量偏高。 除了通过燃烧调整减轻炉膛中心缺氧情况外,更主要的是在设计中对此有所考虑,并采取适当的技 术措施。
进入CFB锅炉的煤颗粒粒度分布在0mm~10mm范围内。燃煤粒度对CFB锅炉燃烧和传热很重 要玩具标准,而燃煤粒度的具体构成(级配)对燃烧和传热则起着更重要的作用。对于易燃尽的煤种(如褐煤), 其粒度范围可以放宽较多,控制入炉煤粒度在0mm~25mm范围内一般可保证锅炉正常运行。 CFB锅炉除了控制最大粒度以保证床层良好流化外,还应控制入炉煤中细颗粒的份额,防止燃煤过 度破碎。尤其是燃用低挥发分煤种时,入炉煤中细颗粒过多,会导致严重的后燃现象,使炉膛上部和分 离器内温度过高,影响炉内热负荷的正常分配。并且入炉煤粒度过细还会导致飞灰含碳量的升高。
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