楊圣春
1.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽 合肥 230051;
2.安徽電力培訓(xùn)中心 安徽 合肥 230022
循環(huán)流化床鍋爐有著燃燒高效、煤種適應(yīng)廣、低污染等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái),在我國(guó)得到迅速發(fā)展。但由于其固有的一些特點(diǎn),運(yùn)行中仍然存在一些問(wèn)題,結(jié)焦就是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中較為常見(jiàn)的故障。因此對(duì)循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因的分析并提出解決辦法,供循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行人員參考。
循環(huán)流化床(CFB)鍋爐結(jié)焦的發(fā)生是由鍋爐結(jié)構(gòu)、燃料特性和運(yùn)行方式這3個(gè)因素互相作用的結(jié)果。本文主要從運(yùn)行的角度分析結(jié)焦原因。結(jié)焦的直接原因是CFB鍋爐床料整體或局部溫度超過(guò)煤灰熔點(diǎn)。當(dāng)床料中含碳量過(guò)高,如不及時(shí)調(diào)整風(fēng)量或返料量來(lái)控制流化床床溫,整個(gè)床溫將急劇上升,超過(guò)灰熔點(diǎn),便會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦。這時(shí)雖然CFB鍋爐床料流化正常,但是由于床層整體溫度水平較高而形成的結(jié)焦現(xiàn)象。有時(shí),CFB鍋爐床層整體溫度低于灰渣變形溫度,但是鍋爐局部超溫也常常引起的結(jié)焦。局部結(jié)焦占CFB鍋爐的結(jié)焦現(xiàn)象的大多數(shù)。鍋爐結(jié)焦是一個(gè)漸進(jìn)的逐漸加劇的過(guò)程,這就需要根據(jù)不同CFB鍋爐自身特點(diǎn),在運(yùn)行過(guò)程中適當(dāng)控制和調(diào)整。
事實(shí)上CFB鍋爐結(jié)焦絕大多數(shù)原因都是由于床料流化不良引起的,流化不良主要有如下原因:
1)流化風(fēng)量偏低
一次風(fēng)量過(guò)小,低于臨界流化風(fēng)量,物料流化不好。爐底風(fēng)壓過(guò)低,布風(fēng)板阻力較低,一般布風(fēng)板阻力應(yīng)為整個(gè)料層阻力的25~30%,布風(fēng)不均,致使?fàn)t內(nèi)流化不良,在床層內(nèi)出現(xiàn)局部吹穿,而其它部位供風(fēng)不足,床溫偏高,物料產(chǎn)生粘結(jié),從而形成焦塊。
2)啟爐時(shí)料層不均勻
料層不均勻?qū)⒃斐闪蠈颖〉牟糠直淮悼?,形成煙氣短路,而其它部分卻因未能較好流化以及煤塊顆粒碳化形成高溫而結(jié)焦。料層太厚,料層阻力太大,會(huì)造成床料流化不良而結(jié)焦。爐內(nèi)床料較少,在回料閥內(nèi)始終不能堆積足夠的料位,也不能形成正常的回料循環(huán)。若此時(shí)誤判斷流化不好是風(fēng)小所至,因此當(dāng)床料已經(jīng)不多且顆粒較大時(shí),仍然加大風(fēng)量,使風(fēng)量大大超出了正常運(yùn)行所需的風(fēng)量,也進(jìn)一步加劇了床料的流失,極易形成空床,只能立即停爐。
3)啟爐投煤不當(dāng)
啟動(dòng)時(shí)投煤過(guò)程中極易造成落煤區(qū)域,燃料不能正常流化而快速升溫,而非落煤點(diǎn)床溫偏低,不同部位的床溫偏差可達(dá)300~400℃以上,在此情況下,若繼續(xù)強(qiáng)行起爐,將極易造成結(jié)焦。
4)大顆粒床料比例過(guò)大
CFB鍋爐啟動(dòng)用的床料要求采用CFB鍋爐排出的冷渣,粒度一般控制在0~8mm,其中1 mm以下占20%,1~3mm占50%,3~8mm占25%,6mm以上不能超過(guò)10%,若啟動(dòng)床料顆粒度比例太大,則需要較高的流化速度。在鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程中,風(fēng)量略高于臨界流化風(fēng)量,當(dāng)床料顆粒較大,容易出現(xiàn)大顆粒沉底致床料嚴(yán)重分層,使流化不良,引起結(jié)焦。
1)油槍燃燒工況欠佳
啟動(dòng)點(diǎn)火期間需長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行床上油槍?zhuān)瑸榱耸谷剂先紵浞?,二次風(fēng)壓調(diào)節(jié)壓力稍高,導(dǎo)致油槍噴口火焰剛度增強(qiáng),長(zhǎng)度拉大,使油槍噴口對(duì)面局部床料溫度達(dá)到軟化熔融狀態(tài),造成油槍噴口對(duì)面墻壁附近堆渣。同時(shí),火焰里有大量未燃盡的油煙混雜在床料里,局部貼壁下行的床料與流化上升的床料粘附在油槍噴口的對(duì)面附近的壁面上,形成層狀的含有油煙的焦塊。
2)料層壓差的影響
料層壓差是一個(gè)反應(yīng)燃燒室料層厚度的參數(shù),在鍋爐運(yùn)行中,料層厚度大小會(huì)直接影響鍋爐的流化質(zhì)量。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中,一般鍋爐連續(xù)用油點(diǎn)火3~4天,床上的油槍長(zhǎng)時(shí)間投入會(huì)導(dǎo)致床料局部高溫粘結(jié),因此,在投煤點(diǎn)火前通過(guò)冷渣器排渣適當(dāng)降低料層厚度,可以增強(qiáng)料層流動(dòng)性,減小料層阻力。
3)返料不正常的影響
由于運(yùn)行調(diào)節(jié)不當(dāng),使返料風(fēng)過(guò)小造成返料器返料不正常,返料無(wú)法正常返至爐內(nèi),從而造成床溫過(guò)高而結(jié)焦的現(xiàn)象較常見(jiàn)。啟爐過(guò)程中,若在投煤后再投入流化風(fēng)機(jī),當(dāng)返料突然回爐床時(shí),造成床溫陡降,甚至降幅達(dá)200℃以上。此時(shí),爐床內(nèi)煤粒因床溫下降而燃燒減慢甚至停止著火燃燒。此時(shí),應(yīng)該停止上煤,運(yùn)行人員如果判斷錯(cuò)誤反而想通過(guò)繼續(xù)加煤來(lái)使床溫回升,則會(huì)導(dǎo)致床溫進(jìn)一步下降及爐內(nèi)燃料的繼續(xù)積累,而當(dāng)意識(shí)到床溫?zé)o法回升而停煤后,爐內(nèi)燃料已大量積累,如果再用燃油將床溫升高,爐內(nèi)積累的大量可燃質(zhì)會(huì)迅速燃燒而使床溫失控進(jìn)而出現(xiàn)結(jié)焦。
4)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足
運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示,床料顆粒的實(shí)際溫度比床溫測(cè)點(diǎn)測(cè)得溫度要高150~200℃,有時(shí)床溫測(cè)點(diǎn)反映的溫度正常,但實(shí)際溫度已達(dá)1000℃多度,部分顆粒產(chǎn)生粘黏,形成焦塊,并逐步長(zhǎng)大。當(dāng)出現(xiàn)燃燒故障時(shí),CFB床溫的變化是非??斓?。由于爐膛內(nèi)的物料很多,熱容積大,床溫如不能及時(shí)控制,極易產(chǎn)生結(jié)焦。
5)鍋爐長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行或負(fù)荷增加過(guò)快或長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)煤配比不當(dāng),過(guò)量給煤造成結(jié)焦。
1)風(fēng)帽損壞,造成布風(fēng)板布風(fēng)不均,部分料層不流化。
2)床溫測(cè)量裝置故障,床溫表失準(zhǔn),造成運(yùn)行人員誤判斷,從而床溫偏高造成結(jié)焦。
3)給煤機(jī)稱(chēng)重裝置不準(zhǔn)。給煤量測(cè)量不準(zhǔn)使給煤過(guò)多,造成床層局部超溫結(jié)焦。
4)部分流化風(fēng)嘴堵塞。鍋爐啟動(dòng)前,流化風(fēng)嘴堵塞過(guò)多或有耐磨材料等雜物留有爐內(nèi)。投運(yùn)啟動(dòng)燃燒器時(shí),嚴(yán)重配風(fēng)失調(diào)或燃燒功率過(guò)大造成結(jié)焦。
循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦一旦產(chǎn)生,便會(huì)迅速增長(zhǎng),焦塊長(zhǎng)大速度越來(lái)越快,因此預(yù)防結(jié)焦和及早發(fā)現(xiàn)結(jié)焦并予以清除是運(yùn)行人員必須掌握的原則。
1)啟運(yùn)前準(zhǔn)備充分
在每次鍋爐啟動(dòng)前,在認(rèn)真檢查風(fēng)帽、風(fēng)室,清理雜物的同時(shí),點(diǎn)火啟動(dòng)前,必須應(yīng)進(jìn)行冷態(tài)流化試驗(yàn),確認(rèn)床層布風(fēng)均勻,保證流化良好。
2)保證入爐煤質(zhì)
要保證良好而穩(wěn)定的入爐煤質(zhì),特別是入爐煤的粒度、粗細(xì)度的比例、煤的發(fā)熱量及煤的熔點(diǎn)等指標(biāo)要嚴(yán)格控制。
3)點(diǎn)火過(guò)程中嚴(yán)格控制進(jìn)煤量
當(dāng)床料溫度達(dá)到煤的著火溫度以后,少量加煤后停止加煤,確認(rèn)加入的煤著火之后再繼續(xù)加一點(diǎn)煤。隨著床料溫度的上升,斷續(xù)加煤。切忌加煤過(guò)快過(guò)多,造成燃料累積,產(chǎn)生燃料累積,產(chǎn)生爆燃,導(dǎo)致高溫結(jié)焦。
4)保證良好的流化工況,防止床料沉積
保證燃料制備系統(tǒng)正常工作,給煤粒度符合設(shè)計(jì)要求。
嚴(yán)格控制料層差壓,均勻排渣。放渣要及時(shí),排出的爐渣有渣塊應(yīng)及時(shí)處理,排渣結(jié)束后排渣門(mén)要關(guān)閉嚴(yán)密。
床底部和床中部溫差應(yīng)該作為重點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),如果溫差超出正常范圍,說(shuō)明下部有沉積或結(jié)渣而造成流化不正常,此時(shí),可通過(guò)短時(shí)開(kāi)大一次風(fēng),及時(shí)吹散焦塊,同時(shí)打開(kāi)冷渣管排渣;如果仍然不能清除,只有立即停爐進(jìn)行除焦檢修。
在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),如發(fā)現(xiàn)床溫突然下降,如果不是斷煤,則很可能是床料沉積,這時(shí)若增大給煤量,反而會(huì)加劇沉積,使沸騰床的流化質(zhì)量變差,造成局部結(jié)焦。當(dāng)判明是床料沉積時(shí),應(yīng)打開(kāi)冷渣排放管放渣,待床溫正常后,應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)至較高負(fù)荷下運(yùn)行。
5)調(diào)整好一、二次風(fēng)
運(yùn)行過(guò)程中注意一、二次風(fēng)的調(diào)整,保證任何時(shí)候含氧量不低于3%~5%。運(yùn)行中要定期察看返料的情況,監(jiān)視返料器床層的溫度是否正常。若升溫過(guò)快且超出正常值很多,可能是發(fā)生了二次燃燒。此時(shí)應(yīng)加大返料風(fēng)量,打開(kāi)返料床排灰閥放灰。若溫度低于正常值很多,則返料器發(fā)生堵塞的可能性極大,此時(shí)需打開(kāi)排灰閥放灰,同時(shí)加大返料風(fēng)量。若仍不能消除故障,則必須壓火檢修。
6)注意爐膛差壓裝置和返料增壓風(fēng)機(jī)的控制
為監(jiān)視返料機(jī)構(gòu)是否正常工作,注意對(duì)爐膛差壓裝置和返料增壓風(fēng)機(jī)的監(jiān)控。爐膛差壓指燃燒室上界面與爐膛出口之間的壓力差,是監(jiān)視返料器是否正常工作的一個(gè)參數(shù)。一般爐膛差壓控制在0.5 kPa以上。運(yùn)行中若爐膛差壓突然降低,則表明物料循環(huán)中止,返料器發(fā)生了堵塞。運(yùn)行中控制好爐膛差壓,返料機(jī)構(gòu)結(jié)焦是可以預(yù)防的。為提高返料風(fēng)壓頭,保證返料床層良好的流化和移動(dòng)狀態(tài),在一次風(fēng)壓不能滿足返料要求時(shí),返料風(fēng)增壓風(fēng)機(jī)對(duì)預(yù)防返料器結(jié)焦是非常有意義的。
7)變負(fù)荷運(yùn)行嚴(yán)格控制床溫
變負(fù)荷運(yùn)行時(shí),嚴(yán)格控制床溫在允許范圍內(nèi),做到升負(fù)荷先加風(fēng)后加煤,降負(fù)荷先減煤后減風(fēng),燃燒調(diào)節(jié)要做到“少量多次”的調(diào)節(jié)方法,避免床溫大起大落。
8)停爐過(guò)程中的操作
停爐過(guò)程中,待熄火后,繼續(xù)維持風(fēng)機(jī)運(yùn)行5分鐘左右,借以清除爐膛和煙道內(nèi)的可燃物,當(dāng)氧量上升到大于15%后,停止風(fēng)機(jī)的運(yùn)行并關(guān)閉擋板。在停爐過(guò)程中,要注意對(duì)爐膛床壓的控制。為了保證床料的基本流化,防止局部流化不良而導(dǎo)致結(jié)焦,在一次風(fēng)量逐步減少的情況下,只有通過(guò)冷渣器將大量的床料排出爐膛以維持適當(dāng)?shù)耐t床壓。因此,在停爐過(guò)程中,冷渣器一般始終保持運(yùn)行,直至床壓達(dá)到要求。每次停爐后將爐內(nèi)底料放盡,檢查有無(wú)結(jié)焦、風(fēng)帽堵塞或損壞情況,發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理。壓火時(shí)先停給煤,再運(yùn)行幾分鐘后停風(fēng)機(jī),壓火期間,一定要緊閉各爐門(mén)、所有進(jìn)風(fēng)門(mén)以及排渣門(mén)。
在流化床鍋爐運(yùn)行中,良好的流化是防止結(jié)焦的關(guān)鍵,同時(shí)運(yùn)行中需認(rèn)真調(diào)整好煤量、風(fēng)量,嚴(yán)格控制床溫及料層差壓等運(yùn)行參數(shù),如此,CFB鍋爐結(jié)焦是可以避免,鍋爐的安全運(yùn)行就可以得到保證。
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山東電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)2011年3期