循环流化床锅炉冷态试验方法与结果分析

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摘要: 锅炉冷态试验的目的是全面检查和了解锅炉燃烧系统及辅助设备的冷态运行实际性能,以判断其是否能够满足锅炉热态运行要求,并为锅炉的点火启动及热态运行提供必需的基础数据。本文通过对宁夏煤业集团有限公司循环流化床锅炉冷态试验的方法及过程进行介绍,并对试验数据结果进行分析,得出锅炉满足顺利点火及正常运行要求的结论。

Abstract: The purpose of boiler cold-model testing is to check-up and realize cold running capability of boiler combustion system and assistant equipment,then to estimate if it can be adjusted to heat-condition running or not and provide necessary foundation data for ignition and running of boiler.This article introduces cold-model testing’s method and process of CFBB (Circulating Fuidized Bed Boiler )of Shenhua Ningxia coal industry croup Co.,Ltd., and analyses the testing data then educes conclusion of the boiler can satisfy ignition and running.

关键词: 锅炉;冷态试验;方法;结果分析

Key words: boiler;cold-model testing;method;conclusion analysis

中图分类号:TK11 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)10-0145-02

0引言

循环流化床锅炉冷态试验是指锅炉设备在安装完毕或检修后点火启动前,在常温下对锅炉燃烧系统,包括送风系统、布风装置等进行的测试和专项试验[1]。锅炉冷态试验的目的是全面检查和了解锅炉燃烧系统及辅助设备的冷态运行实际性能,以判断其是否能够满足锅炉热态运行要求,并为锅炉的点火启动及热态运行提供必需的基础数据。宁夏煤业集团有限公司二甲醚项目(以下简称宁煤)配套220t/h循环流化床锅炉,主要冷态试验工作于2009年6月22日-6月25日进行,具体内容主要包括:①一、二次风机风量标定试验;②锅炉布风板阻力特性试验;③布风均匀性试验;④冷态临界流化风量试验。

冷态试验所做的内容及结果分析如下。

1锅炉一、二次风机风量标定

风量标定试验的目的是测量实际风量值与风量测量元件输出的动压值,并寻找它们之间的对应关系,进而使控制室DCS系统能正确显示各运行风量,保证锅炉的正常运行。根据流量测速元件的工作原理,可以推导出,一定温度下,通过流量测量元件所在风道的风量值与该测量元件差压值之间存在如下的关系:

V=3600×F×w(1)

V=3600×F×w×(2)

式中:V、V为气流的实测流量和换算至常态下的流量,m3/h;F为被测管道截面积,m2;wi为气流在被测截面的平均流速,m/s。

w=(3)

式中:ΔP为动压测定管实测压差,Pa;ρ、ρ为气流的实测和常态下的密度,kg/m3。

对空气:ρ=1.2045;

ρ=3.483×10-3×(4)

式中:P0为就地实测大气压,Pa;Ps为测量面气流静压,Pa。

V=3600×F××

=3600×F××(5)

=A××

式中:A为标定系数;t为测量面风温,℃;P为流量测量元件差压,Pa。其中标定系数A由本次试验测得,它是流量系数K的函数。流量系数定义为标准毕托管动压值与一次测量元件的动压值比值的开方:

K=(6)

当粘性流体的流动进入自模化区后,流量系数K应该为一定值。考察差压型一次流量测量元件是否具有良好的特性,主要看其流量系数K值随流量变化是否保持恒定。

风量标定试验采取各个测量元件单独测定的方法进行。对于每个测量元件,调整相关风门挡板,在不同的风量下,测量通过该风道的实际风量值和该测量元件的动压值,得出风量与测量元件动压值之间的对应关系。实际风量值按照多点等截面网格法用标准毕托管和电子微压计进行测量。测量元件动压值用电子微压计测量。

根据以上推导式(5)所示,由于P占P的10%左右,P加P的方根与P的方根误差为3%左右,一般可以近似的用P代替P加P。因此,一定温度下,通过测量元件所在风道的风流量值与测量元件差压值之间存在如下的关系:

Q=A•

式中:Q为流量,Nm3/h;A为标定系数;t为风温,℃;P为流量测量元件差压,Pa。

采用标准毕托管和电子微差压计对锅炉风系统的测风装置进行标定[2]。标定工作参照《电站锅炉风机现场试验规程》(DL/T469-2004)实施。

标定结果表明:各测速装置的标定系数均较稳定,且实际风量值与风量测量元件输出值的开方呈很好的线性关系,偏差很小。由此得出的锅炉2套测风装置流量系数见表1。

2锅炉布风板阻力特性试验

布风板阻力是指布风板上不铺料层时空气通过布风板的压力降。要使空气按设计要求通过布风板,形成稳定的流化床层,要求布风板具有一定的阻力。布风板阻力由风室进口端的局部阻力、风帽通道阻力及风帽小孔处局部阻力构成[3]。在不同风量下,测量布风板在空床(布风板上未装床料)时的阻力,可以了解布风板的阻力特性。试验时启动引风机、一次风机,逐步调整一次风量,记录风室压力和炉内密相区下部压力,二者的差值即为布风板的阻力。测量空床时的布风板阻力特性,是装入床料后的冷态流化特性试验数据处理的基础。由冷态布风板阻力试验,通过温度修正,推导出热态时的布风板阻力特性计算公式,可以为热态运行时根据风室压力判断床料厚度提供参考。

布风板阻力在空床(炉内无床料)状态下测定。2009年 6月23日试验测定的布风板阻力特性曲线见图1。

布风板阻力折算到额定工况热态风量下达1.9kPa(一次风量以120000Nm3/h,180℃计),阻力适中。

3布风均匀性试验

布风均匀性对料层阻力特性及运行中的流化质量有直接影响。布风均匀是流化床锅炉顺利点火、低负荷时稳定燃烧、防止颗粒分层和床层结焦的必要条件[1]。

试验时先在布风板上平整的铺上厚度约600mm的床料,开启引风机、一次风机,逐步加大一次风量,直至整个料层处于流化状态,然后突然停止送风,进入炉内观察床料的平整程度。料层平整,说明布风均匀;若发现床面极不平整甚至有凸起情况,则说明低处风量大,高处风量小[4]。需要清除该区域的床料,查找原因,特别需要检查风帽小孔是否有堵塞或脱落,并采取相应措施及时处理。

宁煤220t/h循环流化床锅炉在6月24日进行布风均匀性试验,首次锅炉冷态试验床料采用本厂其它流化床锅炉底渣料,试验后床层平整,无凹凸不平现象,说明锅炉风帽布风均匀。

4冷态临界流化风量试验

临界流化风量是指床料从固定床转变为流化状态时的空气流速所对应的风量。当床截面和物料颗粒特性一定时,临界流化风量和料层厚度无关,即不同料层厚度下测出的临界流化风量基本相同。本试验目的是为了查明锅炉冷态临界流化风量,以确定热态最小安全运行风量,低于该风量,锅炉运行中可能引起炉内结焦[5]。

试验曲线见图2,曲线上的近似水平段表明此时床料处于流化状态,斜线为固定床压降,斜线与水平线交点所对应的风量即为冷态临界流化风量。

根据图2,由试验结果,本锅炉临界流化风量为68000Nm3/h。即锅炉运行最小风量不低于68000 Nm3/h。

底料粒度是影响临界流化风量的重要因素。粒度越大,则所需流化风量越大,即临界流化风量越大;反之,临界流化风量越小。考虑到每次点火底料的粒度的变化和运行中播煤风调整等因素影响,建议锅炉最小一次风量不低于68000 Nm3/h。

5冷态试验分析总结

通过采取上述冷态试验方法,对于宁煤二甲醚循环流化床锅炉的试验结论如下:①风机流量测量元件标定系数值比较稳定,标定结果已设入锅炉DCS系统,并经过数据校验,满足锅炉满负荷运行需要;②布风板阻力折算到额定工况热态风量下达1.9kPa(一次风量以120000Nm3/h计),阻力适中;③使用风机联锁保护在流化条件下跳停引风机、一次风机,床面平整,说明布风板布风均匀;④料层冷态临界流化风量为68000 Nm3/h。

锅炉冷态试验结果表明锅炉设计及安装满足使用要求,根据冷态试验结果可以确定锅炉热态正常运行参数,锅炉满足顺利点火及正常运行的要求,对于类似规模的锅炉,均可以采取上述冷态试验的方法与步骤,了解锅炉燃烧系统及辅助设备的冷态运行实际性能,判断其是否满足锅炉热态运行要求。

参考文献:

[1]孙献斌,黄中.大型循环流化床锅炉技术与工程应用.北京:中国电力出版社,2009:203-206.

[2]DL/T469-2004.电站锅炉风机现场试验规程.

[3]吕俊复,岳光溪等.循环流化床锅炉运行与检修.北京:中国水利水电出版社,2005:268-272.

[4]程逢科,刚,侯清河.中小型火力发电厂生产设备及运行.北京:中国电力出版社,2006:54-57.

[5]党黎军.循环流化床锅炉的启动调试与安全运行.北京:中国电力出版社,2002.