电厂锅炉运行调节操作论文

1、承德石油高等专科学校热能工程系校外顶岗实习毕业论文（ 2012届）题 目：电厂锅炉运行调节操作 专 业： 热工过程自动化技术 班 级： 热自0901班 姓 名： 杨 兵 学号： 指导教师： 胡德双 论文成绩： 2012 年 6 月电厂锅炉运行调节操作摘要本文介绍电厂循环流化床锅炉设备和基本工作原理、特点。还有循环流化床的构造。工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或热水。 并分析了循环流化床锅炉的运行状态要靠相应的措施来维持其运行的相对稳定。在运行过程中，要综合控制水位、汽温、汽压、床温、床压、燃烧

2、等等来保持锅炉的运行稳定，并注意排污，这样才能提高锅炉运行的安全性和可靠性。 关键词：汽温 汽压 床温 床压 水位 燃烧 排污 AbstractThis paper introduces the power plant circulating fluidized bed boiler equipment and basic working principle, characteristics. There are circulating fluidized bed structure. Industrial boiler is heating system core equipment, it

3、s main task is safe and reliable, economic and effective fuel chemical energy into heat, so as to transfer heat energy to the water, and production to meet the needs of the steam or hot water.And analysis of the circulating fluidized bed boiler operation condition on the corresponding measures to ma

4、intain the relative stability. In the process of operation, to control the water level, temperature, pressure, bed temperature, bed pressure, combustion and so on to maintain the stable operation of boiler, and attention to sewage, so as to improve the safety and reliability of boiler operation.Key

5、words: steam temperature steam bed temperature of bed pressure level combustion emission目 录第一章 引言1第二章 循环流化床锅炉1 2.1 流化床锅炉发展过程1 2.2 流化床锅炉主要优缺点2第三章 循环流化床锅炉系统的组成3 3.1 循环流化床锅炉工艺流程4 3.2 循环流化床锅炉内工作原理4第四章 循环流化床锅炉的构成5 4.1 循环流化床锅炉的构成5 4.1.1 炉膛6 4.1.2 布风装置6 4.1.3 飞灰分离器7 4.1.4 飞灰回送装置8 4.1.5 排渣装置9 4.1.6 尾部受热面9 4

6、.1.7 汽水流程9 4.1.8 烟风系统10第五章 锅炉正常运行调整10 5.1 锅炉调整的任务10 5.2 主要运行规范11 5.3 锅炉运行中的调节11 5.3.1 锅炉燃烧的调整11 5.3.2 锅炉汽包水位的调整：12 5.3.3 锅炉出力的调整：12 5.3.4 蒸汽温度的调整：12 5.3.5 蒸汽压力的调整：13 5.3.6 床温的调整：13 5.3.7 料层差压的调整：14 5.3.8 锅炉排污14结束语15致谢辞15参考文献16附录117承德石油高等专科学校热工系校外顶岗毕业论文- 1 -第一章 引言锅炉是将煤炭、石油或天然气等所储存的化学能转化为水或蒸汽的热能的重要动力设

7、备。高温水或蒸汽的热能可以直接应用在生活和生产中 ,为房屋采暖、空气调节、纺织、化工、造纸等工业应用 ,也可以转化为其他形势的能 ,如电能、机械能等。随着水和蒸汽的热能应用范围日益扩大 ,随着市场经济体制不断发展和完善, 节能的经济效益越来越被人们重视。向锅炉要经济效益和社会效益是全社会一个重要工作。锅炉又是具有爆炸危险的特种设备，锅炉的安全运行对保障人民生命财产安全，维护社会稳定，具有重要意义， 所以调节好锅炉运行时重中之重的事情。第二章 循环流化床锅炉2.1、流化床锅炉发展过程 随着经济的发展，现代化工业生产对能源的需求量大量增长，由此也导致了环境污染日益严重。如何解决能源、减少环境污染，

8、是当今世界各国人民面临的难题。 燃煤是当今人类获得能源的主要手段之一，如发电、供热。而燃煤设备排出的烟气、粉尘是大气污染的主要来源之一，若能尽量减少烟气中有害物质的成分排放量，将有助于降低环境污染。 同时随着煤量的大量利用、煤质越来越差，对高灰分煤、高硫煤、高氮煤、低热值煤的综合利用，是目前解决能源问题的主要方面之一。 循环流化床锅炉(Circulating Fluidized Bed Boiler, CFBB)采用低温分段燃烧，可以有效降低NOX的生成量；同时，通过向CFBB床内加入脱硫剂，CFBB烟气中SO2的含量也大大降低；再有，CFBB的物料分离设备及返料设备使固体物料返回炉膛，从而加

9、强了燃烧对燃料的适应性等特点。因此，CFBB是解决能源、污染问题的主要手段之一。自问世以来世界国家对CFBB非常重视并大力推广，在工业锅炉（电站锅炉、供热锅炉等）领域得到了广泛应用。 循环流化床燃烧方式由流化床燃烧方式发展而来，流化床燃烧是介于层燃燃烧和煤粉燃烧之间的一种燃烧方式。层燃燃烧燃烧效率低，煤粉燃烧燃烧效率高，但排放物有害物质含量高。流化床燃烧克服了二者的缺点，保留了它们的优点，是一种洁净高效的燃烧方式。 流化床燃烧技术的研究最早可追溯到1921年，当时Fritz Winkler建立了一个小型流化床燃烧试验台，用于流态化技术的试验研究；60年代第一台常规流化床锅炉投入运行，由于常规流

10、化床锅炉飞灰大未完全燃烧损失较大，燃烧效率不高，于是能够收集飞灰进行再循环燃烧的循环流化床技术便应运而生；1979年芬兰Ahlstrom公司开发的第一台蒸发量为20t/h的循环流化床锅炉投入运行；1982年德国Lurgi公司的84MW循环流化床锅炉投入运行；1985年德国Babcock公司270t/h循环流化床锅炉投入运行。至今为止，单机发电能力为250MW的循环流化床锅炉已在法国成功运行，单机容量为300MW-600MW的大容量循环流化床锅炉也在研制之中。另外，国际上还在发展增压流化床燃烧技术。我国从八十年代开始进行循环流化床燃烧技术的研究，现已有几百台容量从35t/h至410t/h的循环流

11、化床锅炉在现场成功投运。2.2、流化床锅炉主要优缺点（1) 对燃料的适应性好 只要所用燃料的热值足以把燃料和空气升温到稳定燃烧所需温度，该燃料就能在CFBB中稳定燃烧。当燃料热值大于CFBB所需最低热值时，可以通过改变一、二次风量分配和返料量来控制炉床的吸热份额，从而达到稳定运行的要求。CFBB既能烧高挥发份及高热值的优质煤，也能烧高灰份、低热值的劣质煤，甚至还可以烧煤矸石及垃圾。(2) 燃烧效率高 常规工业锅炉和普通流化床锅炉燃烧效率不高，仅为8590。循环流化床锅炉由于采用飞灰再循环燃烧，其锅炉燃烧效率可达9599。燃烧劣质煤时，燃烧效率比煤粉炉高5%。（3） 燃烧热强度高 采用飞灰再循环

12、燃烧，提高了锅炉的炉膛截面热强度和容积热负荷。常规流化床锅炉的截面热强度和炉膛容积热强度分别为13MW/m2和0.10.2MW/m3，而CFBB的截面热强度和炉膛容积热强度分别为38MW/m2和0.160.32MW/m3，大约是煤粉炉的10倍。(4) 脱硫效果好 由于石灰石脱硫的最佳反应温度在850左右，而CFBB炉床温度一般控制在850900之间，加上飞灰再循环可进一步提高脱硫效率，故当Ca/S为1.52.0时，CFBB脱硫率可达到85%90%。(5) NOX排放量低 由于CFBB采取分段低温燃烧方式，炉膛温度一般控制在800900之间，NOX的生成量明显减少，其排放浓度一般为100200p

13、pm，远低于常规煤粉炉的排放量500600ppm。(6)负荷调节性能好 锅炉需要改变负荷时，可通过调节给煤量、一次风量、二次风量、流化风速及返料量来实现。一般情况下，CFBB热负荷变化范围为25100，其变化速率可达到510/min。同样，CFBB也存在一些缺点，主要有：（1） 风机电耗大 返料所需高压风机的风压大，电耗高。（2） 热惯性大 高温旋风分离器和返料装置具有笨重的耐火材料内砌体，冷热惯性大，给机组快速启停带来困难。（3） 漏灰严重由于CFBB炉膛内采用微正压燃烧，高温旋风分离器也采用局部正压，因此漏灰严重。第三章 循环流化床锅炉系统的组成3.1 循环流化床锅炉工艺流程 尽管循环流化

14、床锅炉结构形式多种多样，但其原理相差不大，系统组成也基本相同，附录1为一种典型的循环流化床锅炉系统图。循环流化床锅炉由布风装置、密相区、稀相区、炉内受热面、气固物料分离装置、固体物料再循环装置(返料装置)、尾部受热面及床外热交换器等部分组成。煤和石灰石通过给料装置送入炉膛内，与从布风板下部送入的一次空气和从炉膛中上部送入的二次空气进行燃烧反应。燃烧产物及颗粒较小的未燃物质随气流携带进入气固分离装置，颗粒较大的未燃物质则在床层上面上、下运动，与床料一起成沸腾状态，构成循环流化床锅炉的密相区。密相区上面的炉膛空间即为稀相区。炉膛排出的气固混合物经上部烟道进入气固分离装置，经分离装置分离后的气体进入

15、尾部烟道。分离器出来的固体物质有的经返料装置直接进入炉膛再次燃烧，有的还要经过床外换热器冷却后再进入炉膛进行燃烧，以达到调节床温的目的。循环流化床锅炉炉堂内一般都布置炉内受热面，以吸收燃料燃烧所释放的热量。为了进一步吸收烟气热量及降低排烟温度，与煤粉炉一样，循环流化床锅炉尾部布置有过热器、省煤器及空气预热器等尾部受热面。另外，有的循环流化床锅炉还设置有床外热交换器。3.2 循环流化床锅炉的炉内工作原理 循环流化床燃煤锅炉基于循环流态化的原理组织煤的燃烧过程，以携带燃料的大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为重要特征。炉膛内的颗粒物料处于携带速度和气力输送状态之间的流化区间，烟气速度大大高于鼓泡流化床

16、，没有鼓泡流化床那样清晰的床层上表面，气泡不再存在，同时具有湍流流化和快速流化的特征，固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧方式。但与常规煤粉炉中发生的单纯悬浮燃烧过程比较，颗粒在循环流化床炉膛内的浓度远大于煤粉炉，但小于鼓泡流化床，并且存在显著的颗粒成团和床料的颗粒回混，颗粒与气体间的相对速度大，这一点显然与基于气力输送方式的煤粉悬浮燃烧过程完全不同。经过预热的一次风（流化风）通过风室由炉膛底部穿过布风板送入炉膛，炉膛内的固体处于快速流化状态，燃料在充满整个炉膛的惰性床料中燃烧；炉膛下部为颗粒浓度较大的密相区，上部为颗粒浓度较小的稀相区；较细小的颗粒被气流夹带飞出炉膛，并由飞灰分离装

17、置收集，经回料管和反料器送回炉膛循环燃烧；燃料在燃烧系统内完成燃烧和高温烟气向管内工质的热量传递过程。烟气和未被分离器捕集的细颗粒排入尾部烟道，继续与受热面进行对流换热，最后排出锅炉。循环流化床锅炉炉内高速流动的烟气与其携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触，燃料的燃烧过程发生在整个固体循环通道内。在这种燃烧方式下，燃烧室内，尤其是密相区的温度水平受到燃煤过程中的高温结渣和最佳脱硫温度的限制，必须维持在850左右。尽管温度较低，但由于炉内颗粒的浓度较大，炉内受热面的传热条件优于常规的煤粉锅炉。由于采用高温固体颗粒物料的循环燃烧方式，炉内温度分布十分均匀，炉内的热容量很大，因此循环流化床锅炉对燃料

18、的适应性优于常规煤粉锅炉，燃烧效率也基本相当。第四章 循环流化床锅炉的构成4.1循环流化床锅炉的构成循环流化床燃烧是近十几年发展起来的一项高效、低污染清洁燃烧技术。具有燃烧效率高、煤种适应性广、烟气中有害气体排放浓度低、负荷调节范围大、灰渣可综合利用等优点。本锅炉采用高压参数、单汽包、自然循环蒸汽锅炉，采用循环流化床燃烧方式，高温旋风分离器。锅炉主要由炉膛、高温绝热旋风分离器器、自平衡“U”形回料阀、滚筒冷渣器和尾部对流烟道组成。燃烧室蒸发受热面采用模式水冷壁，以保证燃烧室的气密性，采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽，燃烧室内布置水冷屏和屏式二级过热器。锅炉采用2个高温绝热旋风分离器，布置在燃烧

19、室与尾部烟道之间，每个旋风分离器料腿下布置一个非机械型回料阀，回料为自平衡式，以上三部分构成了物料的热循环回路。尾部烟道对流烟道中布置三级、二级过热器、省煤器、空气预热器、过热蒸汽温度采用二级给水喷水减温器调节，锅炉采用支吊结合的固定方式，除旋风分离器和空气预热器为支撑结构外，其余均为悬吊结构。4.1.1 炉膛 截面为矩形，其宽度一般为深度的2倍以上，下部为一倒锥型结构，底部为布风板。下部区域为密相区，颗粒浓度较大，是燃料发生着火和燃烧的主要区域，此区域的壁面上敷设耐热耐磨材料，并设置循环飞灰返料口、给煤口、排渣口等。上部为稀相区，颗粒浓度较小，壁面上主要布置水冷壁受热面，通常在炉膛上部空间布

20、置屏式过热器，炉膛内维持微正压。一次风经床底的布风板送入床层内，二次风口布置在密相区和稀相区之间。炉膛出口布置飞灰分离器，烟气中90以上的飞灰被分离下来，然后烟气进入尾部对流受热面。 给煤经过机械或气力输送的方式送入炉膛，脱硫用的石灰石颗粒经单独的给料管采用气力输送的方式，或与给煤一起送入炉内，燃烧形成的灰渣经过布风板上的排渣口排出炉外。4.1.2 布风装置 布风装置由布风板、一次风室及风帽组成。一次风经过空气预热器加热后进入一次风室，然后通过布风板上的小孔和风帽进入炉床上面，与给煤及返料混合、燃烧。床料以布风板为支撑，一次风通过布风板对床料、燃料及石灰石产生向上的推动力，建立流化状态，使床料

21、、燃料、石灰石在床层上强烈掺混，进行剧烈的燃烧及传热过程。另外，一次风还提供燃料初期燃烧所需的空气。布风装置是循环流化床锅炉的重要组成部分。流化状态的建立、流化质量的好坏及燃烧工况稳定与否都与布风装置的结构有很大关系。4.1.3 飞灰分离器飞灰分离器是保证循环流化床锅炉物料可靠循环的关键部件之一，布置在炉膛出口的烟气通道上。它将炉膛出口烟气携带的固体颗粒（灰粒、未燃尽的焦炭颗粒和未完全反应的脱硫吸收剂颗粒等）中的90以上分离下来，再经过返料器送回炉膛进行循环燃烧，分离器性能的好坏直接影响燃烧与脱硫效率。分离器主要包括：旋风分离器、U型槽（槽型钢）分离器、百叶窗分离器、方形分离器等。其中旋风分离

22、器应用最广、性能也最可靠。4.1.4 飞灰回送装置 通常称返料器，主要作用是将分离下来的灰由压力较低的分离器出口输送到压力较高的炉膛，并防止炉膛的烟气反窜进入分离器。目前均采用基于气固两相输送原理的返料装置，相当于一个小型鼓泡流化床。固体颗粒由分离器料腿进入返料器，返料风将固体颗粒流化并经返料管溢流进入炉膛。比较成熟的返料阀有H型阀、V型阀和J型阀。4.1.5 排渣装置 经冷渣器冷却的灰渣温度为150，回收了余热，节约能量。CFBB正常运行时要求维持一定的床层厚度。床层太厚不利于燃料进入流化状态，同时也加大了送风电耗。相反，床层太薄又容易把床料及燃料吹跑，无法形成床层。CFBB是通过排渣装置来

23、控制床层厚度的，床层增厚加大排渣，床层减薄则减少排渣量。4.1.6 尾部受热面 CFB正常运行时要求维持一定的床层厚度。床层太厚不利于燃料进入流化状态，同时也加大了送风电耗。相反，床层太薄又容易把床料及燃料吹跑，无法形成床层。CFB是通过排渣装置来控制床层厚度的，床层增厚加大排渣，床层减薄则减少排渣量。4.1.7 汽水流程锅炉汽水系统回路包括尾部省煤器、锅筒、水冷系统、汽冷式旋风分离器进口烟道、汽冷式旋风分离器、包墙过热器、低温过热器、屏式过热器、高温过热器及连接管道。主要汽水流程为: 锅炉给水给水操作台省煤器锅筒下降管水冷壁(水冷屏) 锅筒汽冷式旋风分离器烟道的上集箱汽冷式旋风分离器烟道的下

24、集箱汽冷式旋风分离器下集箱汽冷式旋风分离器上集箱尾部竖井前包墙上集箱两侧包墙集箱后包墙集箱低过进口集箱低过出口集箱一级减温器屏式过热器进口集箱屏式过热器出口集箱二级减温器高温过热器进口集箱高温过热器出口集箱汽机4.1.8 烟风系统循环流化床锅炉物料的循环是依靠送风机和引风机提供的动能来启动和维持的。从一次风机出来的空气分成三路送入炉膛：第一路，经一次风空气预热器加热后的热风进入炉膛底部的水冷风室，通过布置在布风板上的风帽使床料流化，并形成向上通过炉膛的气固两相流；第二路，热风用于炉前气力播煤；第三路，一部分未经预热的冷一次风作为给煤皮带的密封用风。从二次风机鼓出的二次风经预热后直接经炉膛上部的

25、二次风箱分级送入炉膛。烟气及其携带的固体颗粒离开炉膛，通过布置在水冷壁后墙上的分离器进口烟道进入旋风分离器，在分离器里绝大部分物料颗粒从烟气流中分离出来，另一部分烟气流则通过旋风分离器中心筒引出，由分离器出口烟道引至尾部竖井烟道，从前包墙上部的烟气进入并向下流动，冲刷布置其中的水平对流受热面管组，将热量传递给受热面，而后烟气流经管式空气预热器进入除尘器，最后，由引风机抽进烟囱，排入大气。“J”阀回料器共配备有三台高压头的罗茨风机，每台风机出力为50%，正常运行时，其中两台运行一台备用。风机为定容式，因此回料风量的调节是通过旁路将多余的空气送入一次风第一路风道内而完成的。锅炉采用平衡通风，压力平

26、衡点位于炉膛出口。第五章 锅炉正常运行调整5.1锅炉调整的任务(1)保持锅炉的蒸发量符合规定的负荷曲线。(2)保持汽包正常水位,水位波动在允许范围内。(3)保证饱和蒸汽、过热蒸汽的品质合格。(4)维持正常的床温、床压和汽温、汽压。(5)控制SO2、NOX排放量在规定范围内。(6)合理调节燃烧，减少各项热损失，提高锅炉效率。(7)定期进行异常参数分析，及时发现异常情况。(8)保持石灰石系统畅通。(9)保证锅炉运行的安全性及经济性。5.2主要运行规范序号参数正常范围单位备注1负荷300T/h2水位50mm3过热蒸汽压力8.08.5MPa据汽机主汽门前压力调整4过热蒸汽温度5105405床温8509

27、506料差30004000Pa7负压-50-200Pa5.3 锅炉运行中的调节5.3.1 锅炉燃烧的调整(1)燃烧调整总则：(2)正常运行时，床温应在850950之间。(3)通过一次风量调整床料流化，床温和料层差压，二次风量调整燃烧及控制总风量。在负荷50%时，投入二次风调整二次风量使氧量维持在35%，一次风量、二次风量之比为60%:40%。(4)煤粒控制在013之内，给煤量要均匀，不能忽大忽小。(5)锅炉加负荷时，应先增大风量，后增大煤量。减负荷时，先减煤量，后减风量。(6)运行中严禁风室一次风量低于临界流化风量，以防结焦。掌握煤质变化，做到心中有数。(7)保持两侧排烟温度偏差小于30，受热

28、面不超温，SO2、NOx排放合格。(8)密相区不应有白色亮点，可适当减少给煤量，开大一次风机入口挡板，并维持炉膛负压，待白色亮点消失后恢复正常运行。(9)随时监测返料器工作情况，保持返料器正常运行。若床温持续下降，应放掉部分循环灰。也通过返料风门调整床温变化。5.3.2 锅炉汽包水位的调整：(1)正常运行中不允许中断给水，应均匀上水，发现给水压力低于4.8 MPa或给水温度变化大时，应联系汽机要求调整，水位控制在正常范围内，避免调幅过大。(2)锅炉水位应根据汽包水位计的指示调整，只有在给水自动调整器，两只就地水位计，电接点水位计正确和水位报警器完好的情况下，方可根据水位指示调整水位。(3)当给

29、水投入自动运行时，仍须经常监视锅炉水位变化，保持给水流量变化平稳，经常对照给水流量与蒸汽流量是否相符合，发现异常，切为手动调整。(4)每日白班应冲洗水位计验证其准确性。(5)启、停炉，外界负荷变化大，燃烧不稳定或调整机构不正常时，严禁投入水位自动。5.3.3 锅炉出力的调整：(1)锅炉加负荷时，交替增加风量和煤量，使料层差压和悬浮段差压逐渐增加。(2)锅炉减负荷时，交替减小煤量和风量，适当放掉些炉渣，降低料层差压。(3)负荷较低时，放掉部分循环灰，降低悬浮段差压，保持床温在正常范围内。(4)保持一次风量不低于最小流化风量。(5)氧量维持在正常范围内。(6)调整出力过程中，运行人员应认真监盘，精

30、心调整、保持各参数在正常范围内变化。(7)监视自动调整情况，必要时切为手动调整。5.3.4 蒸汽温度的调整：(1)稳定汽温应从稳定汽压着手，汽压稳了汽温就不会有太大的变化。当汽温发生变化时，用减温水调整过热汽温在额定范围内变化。(2)正常运行中，减温水手动门保持全开，用减温水调整门进行调整。 (3)正常运行中，严格监视各部分汽温，保持机侧主汽温度在435（510）之间运行，调整应有预见性。5.3.5 蒸汽压力的调整：(1)汽压的调整主要是保持燃烧稳定。(2)锅炉运行时，应保证主汽压力稳定，严禁用升降负荷的办法来调整锅炉汽压。(3)根据汽压变化及时调整给煤量和风量，保持料差和悬浮段差压在正常范围

31、内。注意调整一、二次风配比合理。(4)锅炉运行中，要保持返料器工作正常，循环灰量变化则影响汽压急剧变化。(5)运行中氧量不正常，床温下降时，及时检查给煤情况，是否棚煤或断煤等。(6)每班至少与汽机校对一次主汽压力表，发现有误差及时通知热工校对。(7)非事故情况下，应调整燃烧及一、二次风的配比，严禁采取开启对空排汽等手段降低汽压。(8)汽压异常时，应注意观察汽压和蒸发量变化情况，判断是内扰还是外扰，进行针对性调整。(9)正常运行中，保证机侧主汽压力在3.143.63MPa之间。(10)掌握CFB炉的蓄热特性和惰性特点，及时调整汽温、汽压及锅炉出力。5.3.6 床温的调整：(1)煤种或煤的粒度变化

32、时，合理调整一、二次风量的配比，保持总风量不变，调整密相区燃烧份额。(2)保持一次风量高于最低流化风量，避免超温、结焦。(3)锅炉在正常运行中，保持风量相对稳定。床温波动时，通过调整给煤量调整床温，使床温在正常范围内波动，各床温测点指示平衡。(4)给煤均匀，尽量避免大幅度调整，发现氧量不正常升高应及时检查下煤情况。(5)随时监视返料器运行情况，保持循环灰正常运行。(6)负荷降低，床温下降时，应及时放掉一部分循环灰，稳定床温。(7)启动过程中，应控制给煤量，调整循环灰量及一次风量，保持床温平稳上升，一次风量不宜过大，防止造成料层过薄。5.3.7 料层差压的调整：(1)正常运行中，保证料层差压在9000Pa左右，启动点火过