65h燃油燃气锅炉低负荷运行的技术问题

65h燃油燃气锅炉低负荷运行的技术问题

0发电和发电系统抚顺石化储存厂的蒸汽车间安装了三台65吨的燃油压锅炉，最大尺寸为65。3,82-8。作为炼油厂的自备设备,锅炉的燃料来自炼油过程中产生的渣油和炼厂气,产生的蒸汽供汽轮机带动发电机发电或其它设备使用。这样可以平衡炼油厂过剩的炼厂气,减少炼厂气的火炬排放量,在炼厂气不足时采用渣油做补充燃料。2008年以来,席卷全球的国际金融危机爆发,炼油行业也受到了较大冲击。随着成品油需求量的大幅缩减,石油一厂炼油生产处于高罐存、低负荷的生产状态。相应的蒸汽需求量也逐步萎缩,需要65t/h燃油燃气中压锅炉在18t/h低负荷运行。锅炉是按额定负荷进行设计的,长期低负荷运行对锅炉会产生一些不利影响。只有理论联系实际,全面分析锅炉低负荷运行带来的技术问题,并制定出有针对性的技术措施,才能确保运行工况平稳和设备安全。1低负荷锅炉技术问题燃油燃气锅炉低负荷运行带来的技术问题主要在以下方面。1.1炉身安全工作原理××65/3.82—8型燃油燃气中压锅炉水循环采用自然循环方式,即依靠工质的重度差而产生水在炉内的循环流动。锅炉的水冷壁在炉膛的高温火焰强烈辐射作用下,能够长期安全可靠地工作,主要决定于水冷壁管能被管中的水很好地冷却到20号碳钢的极限允许温度480℃以下。为此,必须维持汽水混合物在向上的流动过程中具有足够的循环流速,使水冷壁内壁始终有一层连续冲刷的水膜。锅炉低负荷运行时,因为锅炉投入燃料量少,整个炉膛温度下降,水冷壁受热减弱,对锅炉水循环产生一些不利影响,甚至会造成管壁超温爆管。1.2燃烧与炉秆运动情况的确定锅炉燃烧工况的好坏对锅炉运行的安全性、经济性影响很大。保证锅炉稳定燃烧是锅炉安全可靠、经济运行的必要条件。锅炉炉膛燃烧的稳定性取决于燃烧器和炉膛的空气动力工况,即燃料、空气的混合和燃烧产物的运动情况。锅炉低负荷运行时,因为燃烧器投用数量少,布局方式发生变化,炉内空气动力工况变化很大,燃烧稳定性下降。炉膛温度大幅度降低,火焰充满度差,影响燃料的着火和正常燃烧,造成燃烧不完全。1.3锅炉过热器受体面固定锅炉的过热器具有对流式汽温特性,当锅炉负荷降低时,出口汽温也随着下降,由于锅炉的过热器受热面固定不变,就难以维持额定的汽温。因此随着锅炉负荷的降低,过热蒸汽温度逐步下降,当过热蒸汽温度下降到低于额定值时,汽水系统受热面工况将进入危险区,这时的负荷被称为技术上的最低允许负荷。1.4自动调节水位给水自动调节的任务是使给水量适应蒸发量,使汽包水位保持在规定范围内。给水调节阀调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量3个信号控制。其中汽包水位是主信号,它的任何扰动都引起水位变化,使调节器动作,从而通过执行器改变给水调节阀的开度,使水位恢复至规定值。蒸汽流量作为前馈信号,防止虚假水位引起误动作。给水流量作为介质反馈信号,提前感知给水压力变化,在汽包水位波动之前就进行调节。因为给水调节阀受以上3种信号的作用,所以才保证了水位的自动调节质量。锅炉低负荷运行时,给水调节阀只接受水位信号进行调节,调节质量下降,汽包水位波动剧烈,使汽包水位的自动调节困难。1.5不稳定区域工作风机的Q-p特性曲线不是一条随流量增加而下降的曲线,呈驼峰状。它在下降区段工作是稳定的,而在上升区段工作是不稳定的。当在不稳定区段工作时,压力和流量会产生脉动现象,造成风机喘震。锅炉低负荷运行时,无论是送风机供风量,还是引风机排烟量,都远远低于其额定负荷。当风机负荷降低到Q-p特性曲线上最大风压点所对应的负荷以下时,管路压力大于风机压力,形成风机喘震。风机喘震状态下,流量正负剧烈波动,气流发生猛烈撞击,风机本身产生强烈振动,直接影响锅炉安全运行。1.6烟气中硫酸蒸汽的氧化低负荷运行时,炉内各部温度均不同程度下降,最终排烟温度降低。因为所用炼油厂炼厂气中含有硫,硫燃烧后生成二氧化硫,少量的二氧化硫在过量氧气的条件下继续氧化成三氧化硫,烟气中的三氧化硫与烟气中的水蒸气结合为硫酸蒸汽。烟气中的硫酸蒸汽即使含量很少,烟气酸露点也会提高很多。如果低温受热面的金属壁温低于硫酸汽的露点,硫酸蒸汽便会在低温受热面上结露,从而造成低温受热面的腐蚀。如果烟气中的飞灰因结露而粘结在受热面上结成硬块,就会造成空气预热器内部堵灰,影响烟气流通。2路桥低负荷运行技术的响应措施燃油燃气锅炉低负荷运行时,为最大限度地减少给设备带来的损害和保证锅炉的安全运行,我们采取了以下运行技术措施来克服存在的技术问题。2.1煤系系统蒸汽压力的计算为增加低负荷时自然水循环的动力,防止水循环的恶化,最大程度地保护水冷壁安全运行,作为上升管的水冷壁中必须保持相应的含汽率。以该锅炉额定压力下30t/h负荷为标准,依据不同蒸汽压力下蒸汽的饱和温度、饱和蒸汽的比容不同,计算编制出不同锅炉负荷时蒸汽占有同样体积时的饱和蒸汽压力,这里称为“当量饱和蒸汽压力”。当外网蒸汽需求量逐步萎缩到30t/h以下时,根据锅炉需要运行的负荷,在“当量饱和蒸汽压力表”(如表1)找到相应的当量饱和蒸汽压力,再计算出需要控制的过热蒸汽压力,操作人员按照计算出的过热蒸汽压力对锅炉进行降压运行操作。续表1当量饱和蒸汽压力表2.2调整燃烧，提高锅炉燃烧的稳定性2.2.1控制调风器边界开度锅炉低负荷运行时要合理配风,及时根据油气、喷嘴喷入炉膛燃料量调整单个燃烧器调风器挡板开度,使火焰呈桔黄色,避免造成不完全燃烧、灰渣在还原性气氛中熔点降低、在水冷壁处结焦。不投用的喷嘴,要确保调风器挡板处于关闭状态,防止造成炉膛温度降低,着火推迟,火焰拉长,炉膛出口烟温升高。2.2.2降低油枪出力锅炉使用的是出力800kg/h的蒸汽雾化油枪,喷嘴上有12个ϕ3.5的开孔。当锅炉低负荷运行时,为了减少给油量,保证油枪雾化效果,对锅炉用油枪进行了技术改造,将喷嘴上ϕ3.5的开孔缩小为ϕ2.4,将油枪出力由800kg/h降低到300kg/h。在烧油量最小的条件下起到油长明火的稳燃作用。2.2.3低负荷运行状态为了应对国际金融危机,提高企业效益,即使锅炉在低负荷运行状态,有时为了节约渣油,需要全烧炼厂气。在这种状态时,必须投入炼厂气长明火嘴以保证锅炉稳燃,其它炼厂气喷嘴通过调节阀自动控制。2.2.4输入炉的均匀配置为了减少炉内各部热偏差,保证燃烧稳定,燃烧器应尽量对称投入运行。2.3辐射受体面与对流受体面吸热量分配比例对过热蒸汽温度,有两类调节方法:一是通过增减面式减温器减温水量调节汽温;二是通过改变锅炉内辐射受热面与对流受热面吸热量分配比例来调节汽温。锅炉低负荷运行时,流经过热器的烟气温度从900℃下降到600℃,为保证蒸汽温度,面式减温器减温水全部停用。如果仍然达不到额定温度,则停用下排燃烧器,投用上排燃烧器,抬高火焰中心,进而提高流经过热器的烟气温度。2.4自动平稳控制设计为了保证锅炉低负荷运行时汽包水位的调节质量,在原给水调节阀旁路安装小口径、低流量的给水调节阀,仍然采用三冲量的控制方式,实现了对汽包水位的自动平稳调节。2.5利用机工作点,减少送、引风机送、引风机安装变频器,改变风机叶轮的工作转速,从而改变风机的Q-p特性曲线,由此改变风机的工况,避免风机工作点落入喘振区。当锅炉在低负荷运行,需要降低送、引风机流量时,只需手动操作变频器转速调节旋钮,降低风机转速,就可以迅速实现风量调节。送、引风机除按时进行巡检外,还应组织设备管理人员、维护人员每周对送、引风机进行检测与维护(测震动、轴承加润滑油、电机轴承测温),发现问题及时解决,消除风机故障造成停炉的隐患。2.6通过运行时的调整，停止后的衬底应采用耐腐蚀材料，避免空气预热器腐蚀和泄漏2.6.1调整炉未来调风机烟气中过剩氧会增大SO3的生成量。运行中,要严格控制送、引风机变频转速和风道、烟道、单个喷嘴调风门开度,使炉膛负压保持在规定范围,合理控制过量空气系数和减少漏风,维持燃烧器低氧燃烧。2.6.2烟气硫酸露点温度根据燃料含硫组分质量百分比0.35%,计算出烟气硫酸露点温度为147℃。运行中控制热风再循环量,确保排烟温度在烟气硫酸露点温度之上。2.6.3空气预热器局部传热由于渣油和炼厂气中含硫并具有一定灰分,在空气预热器处易产生积灰,影响烟气的流通和锅炉传热。特别在空气预热器低温端,由于烟气温度低于烟气露点而局部结露,易形成焦状硬块。如果不及时清除,不仅堵塞空气预热器,而且焦块中的硫酸还会对空气预热器管壁再次产生腐蚀,造成漏风。所以,每次停炉后都要坚持清焦,避免空气预热器腐蚀泄漏。2.6.4采用耐腐蚀材料为了抵御锅炉高含硫烟气的露点腐蚀,锅炉采用了由ND(09CrCuSb)钢管制作的管式空气预热器,运行时间可达3.5万小时。3路桥运营的低负荷结论3.1负荷组合下运行情况根据生产需要,1#锅炉在2008年5月22日～10月22日低负荷运行。期间分别在27t/h负荷下运行57天,25t/h负荷下运行20天,22t/h负荷下运行17天,18t/h负荷下运行59天,共运行153天。为企业减少蒸汽放空1.5万t,节约资