提高锅炉炉膛出口烟气含氧量的测量准确度减少
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发布时间:2018-09-18
节能技术提高锅炉炉膛出口烟气含氧量的测量准确度减少锅炉结焦和降低机组煤耗张希光王继承21哈尔滨第发电有限责任公司,黑龙江哈尔滨1500242双鸭山第发电有限责任公司,黑龙江双鸭山155136素的影响,无法根据氧量的测量值准确确定炉腔出口烟气实际含氧量,严重影响机组的安全和经济运行,本文提出将烟气含氧量的测量探头安装在锅炉水平烟道内,使测量结果更接近于炉膛出口烟气实际含氧量,并同时在烟道上安装氧化碳和飞灰含碳量微波测量在线监测装置,达到节能降耗的目的。
某发电有限责任公司期工程12号机组安装两台哈尔滨锅炉厂生产的超高参数有次中间再热单汽包自然循环锅炉,型号是只0670140,配套200MW汽轮发电机组。锅炉燃用高挥发分烟煤,锅炉机械未完全燃烧热损失设计值为1.5,炉膛出口烟气过剩空气系数设计值为1.2,这时烟气含氧量为O2=3.53.76.由于烟气含氧量的测量探头安装在高温空气预热器入口此处烟气含氧量设计值为1.28,这时烟气含氧量为O2=4.64.83.控制12号锅炉氧量的显为设计值时,在机组长期运行中,多次测量锅炉炉膛出口烟气含氧量,发现其含氧量都偏离设计值,不同时期不同负荷和不同锅炉其偏差程度都不致。如果炉膛出口烟气含氧量严重偏低,会使不完全热损失急剧增加,同时加剧了锅炉结焦,甚至有时锅炉冒黑烟。如果炉膛出口烟气含氧量超过设计值,由于氧气仅占空气的分之,因此烟气含氧量每增加就会使烟气体积流量增加5,使排烟热损失增加很多。
另外,由于烟道漏风程度不同,会导致两块氧量产生偏差。有时人为控制氧量值为炉膛出口烟气含氧量的设计值,而这时炉膛出口烟气实际含氧量可能远低于设计值,使不完全热损失增加。
2设备概况12号锅炉呈,型布置,炉膛周为膜式水冷壁;炉膛上方布置前屏过热器;炉膛出口处布置后屏过热器;水平烟道布置有对流过热器和再热器热段;尾部竖井烟道中布置有再热器冷段;上级省煤器;上级空气预热器;下级省煤器;下级空气预热器。为干态排渣煤粉炉,采用角式煤粉燃烧器,角布置,切圆燃烧,配有钢球磨煤机,中间储仓干燥剂送粉系统。
各段受热面的烟温和平均过剩空气系数设计值位置平均过剩空气系数出口出口烟气温度燃烧室前屏后屏对流过热器再热器热段转向室再热器冷段上级省煤器上级预热器下级省煤器下级预热器3提高炉膛出口烟气含氧量测量准确度的重要性众所周知,氧气仅占空气的分之,其余部分为不能助燃的氮气和其它少量气体,因此进入炉膛的空气,只有分之被利用,其余部分随烟气进入烟道,然后排入大气。大家知道,燃煤发热量来源于碳氢和硫的燃烧,般情况下,该公司锅炉燃用煤全来自于碳的燃烧,它的燃烧产物是氧化碳,烟煤的只,2,腿=1819.5,由于硫的含量极低,因此烟气中氧化硫含量也很低,2约等于只,2,在炉膛出口过剩空气系数为1.0且完全燃烧时理想状态,也就是炉膛出口烟气中没有氧气时,此时烟气中,2含量为最高值,也就是说烟气中的燃烧产物2最高含量只有18 19.5,其余部分为氮气和水蒸气包括燃料带入水分空气带入水分氢气燃烧后生成水分和外来蒸汽,随着烟气中氧气含量增加,烟气中,2含量逐渐降低,它们之间关系式,2+2,1819.5.
为提高锅炉燃烧效率,减少不完全燃烧热损失,实际送入炉内的空气量要比理论空气量大些,实际空气量与理论空气量之比,称为过量空气系数。由于我公司锅炉燃用的是烟煤,因此炉膛出口烟气过剩空气系数高低负荷都为1.2设计值,这时烟气含氧量为,2=3.5.
由于空气中氧气仅占分之,因此烟气中多余的气体空气约为3.5父5=17.5如果烟气中,2=6那么烟气中多余气体约为6父5=30;如此递增,如果氧量显值为20.9,那么烟道中气体全是空气,反应出锅炉是停止状态。
为了使燃料在炉内能够尽快燃烧完全,实际空气量要比理论空气量大些,上海锅炉厂推荐固态排渣煤粉炉的炉膛出口过剩空气系数无烟煤1.201.25,烟煤1.151.20,燃油炉1.081.12.由于无烟煤比烟煤燃烧困难,因此炉膛出口过剩空气系数选取要大些;由于燃油燃烧比燃煤容易剧烈,因此炉膛出口过剩空气系数选取要低些。对炉膛出口过剩空气系数控制如此严格,其原因是烟气中氧量轻微变化,就会使锅炉效率变化很大。由于我公司锅炉燃用是高挥发分烟煤,着火容易,燃烧剧烈,因此炉膛出口过剩空气系数应适当低些。
在锅炉各项损失中,排烟热损失是最大项,约为48影响排烟热损失的主要因素是排烟量和排烟温度。排烟量大,排烟温度高,则排烟热损失也大。排烟量的大小决定于炉内过量空气系数及锅炉漏风量,过剩空气系数越大,漏风量越大,则排烟量越大。锅炉排烟热损失百分数与锅炉容量结构没有关系,主要取决于燃料特性锅炉尾部排烟处烟气含氧量预热器烟气出口排烟温度与冷风之差以及锅炉燃烧效率。
心=0.49+0.055咬对于烟煤或褐煤排烟温度tik冷空气温度q4不完全热损失计算中采用设计煤种排烟温度冷空气温度和不完全热损失,以烟气含氧量为变量,近似计算结果如下工况2=6烟道尾部烟气含氧量,设计综上所述,氧量每变化1对排烟热损失影响很大,以上计算仅考虑烟气含氧量对锅炉烟气量的影响,没有考虑对排烟温度转机电耗等些其它因素的影响。锅炉效率每变化影响发电煤耗4.0284.
因此烟气中的含氧量过大或过小,对锅炉安全和经济影响很大,具体分析如下12号锅炉炉膛宽度660深度660,假想切圆直径550,锅炉正常运行时实际切圆直径可膨胀至假想切圆直径的七倍。在同工况下,真正切圆是个倒锥型的旋涡核心。目前国内般采用假想切圆直径为对固态排渣炉办=0.050.1凡其中人为炉膛横截面长短边长的平均值,因此可以看出假想切圆直径选取为最大允许值,再加上角配风不均和风粉配合偏差的影响,使实际切圆直径进步增大,很容易使含尘气流冲刷受热面,使锅炉结焦。在机组高负荷运行时,如果炉膛出口烟气含氧量严重偏低,不仅使火焰中心上移,而且产生大量,2,使灰熔点下降,进步加剧了锅炉结焦,因此提高炉膛出口烟气含氧量的测量准确度是很重要的烟气中的氧气每增加就会使烟气体积流量增加5,因此烟气含氧量轻微变化,就会使烟气流量变化很大,锅炉负荷不变时,增加烟气量,会从炉膛内带出更多热量烟温高达10,使排烟温度升高幅度较大,烟气中的氧气每增加使排烟温度大约升高4在炉膛出口烟气中增加的空气量与烟道漏入空气量相同时,其造成热损失远超过烟道漏风。
使送引风机电耗增加,每增加使辅机功耗增加约1501贾6.加剧受热面磨损。
增加炉膛出口含氧量,使炉膛温度降低,特别是低负荷引风机出力有裕度时,会加剧不完全热损失。
综上所述,烟气中的氧量过高或过低,都严重影响锅炉安全经济运行,因此提高烟气中含氧量的测量准确度,是很有必要的。
4烟气含氧量的测量探头选择早期生产的测量探头加热温度为500Q适合于低温安装,因此只能安装在高温预热器入口安装点的烟温必须低于50,1.由于水平烟道内烟温在600以上,同时直插式氧量计不需要取样,安装简单,信号反应灵敏,因此目前可以选择20型高温直插式氧化锆氧量计或2012型氧化锆氧量计,它们使用特点是乙0型高温直插式氧化锆氧量计的使用特点是6501000,处,可以安装在大中型燃煤锅炉过热器后,是利用锅炉的热量把探头加热到高于650,因此探头内无需加热炉,但变送器需对温度进行补偿,对于高于1000,的锅炉安装点,因温度太高而不能将探头直接插入炉内,因此适用于烟温在6501000,的安装点。
mb.Z012型氧化锆氧量计是直插式氧量计,不需要取样,电池温度由探头中个小加热炉维持,温控精度750±10因此它的使用特点为0750,适合于中低温安装处,般安装在燃煤或燃油锅炉过热器后烟温波动低于650,燃煤或燃油锅炉烟道出口。烟温在650,左右波动,但不超过750工应选择2012型氧量计。
5方案选择安装点的烟气应流动好,避免安装在烟气停滞的地方,否则会影响仪器的响应时间。选择20或乙0 12型视安装点炉内温度而定。
锅炉正常运行时,炉膛出口负压为2030从炉膛出口开始沿烟气流向负压逐渐增大,漏风量逐渐增加,但水平烟道内只布置了对流过热器和再热器热段,因此水平烟道内负压小,漏风相对很少,在水平烟道内安装烟气含氧量测量装置,那么测量结果与炉膛出口烟气实际含氧量的误差很小。20或2012型在锅炉水平烟道中安装,采用这安装点的优点是响应快,适于自控,但安装点离地高,环境温度高,恶劣的环境使安装维修都不方便,但响应快,适于自控,这点即可安装。对于燃煤锅炉,其探头必须加装过滤器。
在锅炉水平烟道内选择安装点,如果安装20型高温直插式氧化锆氧量计,必须测量锅炉额定负荷与最低不投油负荷时安装点的烟温,以确定安装点的烟温高于650,以上,否则测量结果将不准;但不能超过1000以防烧坏。原氧量计可保留,作为参考和比较。
在锅炉异常情况下,安装点的烟温低于650,时建议在安装点加装烟温测量装置,以原测量信号为准。
如果安装2012型氧化锆氧量计,必须测量锅炉额定负荷时安装点的烟温,以确定安装点的烟温不超过750,这种氧量计可以进行负荷全行程测量。初和乙012型的测量探头长度只有1.2烟道中烟气分布特点是中间烟温和烟速高于两侧,因此测量安装点烟温时测量点应与氧量计的探头长度致。
6米取措施由于2012型氧化锆氧量计可以进行负荷全行程测量,因此12号锅炉选用乙012型氧量计,安装点选择在水平烟道出口,也就是再热器热段后设计烟温597,在垂直高度上选择在中间位置。在锅炉额定负荷时,测量安装点的烟温左侧在5800波动,右侧在660,波动残余旋转影响,符合安装要求。
由于锅炉水平烟道垂直截面庞大,烟气中氧量分布上接第28页铁炉正常生产的情况下,经市能源测试所与环保监测站测试,锅炉运行参数达到了设计要求,测试结果2.
余热锅炉运行测试序号结果备注炉体散热损失,排烟损失,出水温度回水温度锅炉热效率,排烟含尘量,3林格曼黑度实测住宅温度,最高时可达20左右,平均温度在15,以上,保证了冬季最寒冷时室内所需的取暖温度。
几年的运行实践明,锅炉运行安全可靠,操作简单无运行故障,劳动强度低,所需人员少,热能利用率高,消烟除尘效果好,达到了设计要求,满足了采暖需要。
4.2经济效益和社会效益自余热锅炉投入运行以来,取得了如下的经济效益和社会效益。
余热锅炉加辅助设备共投资44 74万元,而购置台同样出力的常规热水采暖炉加辅助设备则需不均匀,而目前无法做到网络法测量。锅炉高负荷运行时,炉膛温度特别高,燃烧强烈,为了提高锅炉效率,在烟气中0和机械不完全热损失不超标的情况下,可以采取炉膛出口烟气含氧量低于设计值运行。由于烟气含氧量为单点测量,受烟气中氧量分布偏差的影响,无法做到准确测量,为了减少锅炉结焦,因此在再热器冷段前左右各安装点0在线监测;由于飞灰占入炉煤总灰量的90因此在尾部预热器出口烟道左右各安装了飞灰含碳量微波测量在线监测。只要烟气中,和飞灰含碳量不超标,就可以适当降低烟气含氧量。
目前我省发供电市场是供大于求,因此机组每天低负荷时间特别长,引风机出力有很大裕度,经常使炉膛出口烟气含氧量保持偏高。由于提高了炉膛出口烟气含氧量的准确度,可以进行最佳燃烧调整,降低各项损失,提高锅炉效率,降低机组煤耗。
7效益分析以上各项措施实施后,经过年的试运行,取得很大的经济和效益。由于提高烟气含氧量的测量准确度,特别是低负荷时,排烟温度下降很明显,比以前平均下降4烟气含氧量每降低1就可以提高锅炉效率送引风机电耗明显下降。
可以减轻受热面磨损。
8结语在锅炉水平烟道加装烟气含氧量测点,并同时
在烟道上加装氧化碳和飞灰含碳量微波测量在线监测装置,可以进行锅炉最佳燃烧调整,不仅可以减少锅炉结焦,而且可以提高锅炉效率,降低机组煤耗,是条行之有效的方法。
次投资77.88万元。仅此项每台锅炉可节约设备投资费33.14万元。同时节约了锅炉房基建投资费和减少了土地占用费。
减少了采暖期内燃煤消耗费,按年耗煤30001计,吨煤160元则采暖期内可节约燃煤消耗费48余元。
消除了100左右的灰渣,免去了占用土地10亩左右,同时节省了清运费,减轻了工人的劳动强度,减少了环境污染。
消除了采暖期内燃煤排放烟尘2 340父104,3.减少了对大气的污染,净化了生存环境。
5结论回收炼钢化铁炉尾气余热集中供热采暖是成功的。
不仅达到了供热采暖的目的,由于利用的是废热,节约了大量的煤炭资源,同时减少了燃煤造成的环境污染。
为村里节约了大量的设备投资费和耗煤费。余热利用带来的直接经济效益和社会效益是显著的。因此,该余热回收装置具有推广应用价值。
1李之光,范柏樟。工业锅炉手册。天津天津科学技术出版2方子风。废热锅炉设计姑。上海上海科学技术出版社,1989 3哈尔滨工业大学热能工程教研室编。小型锅炉设计与改装。