循环流化床锅炉结焦原因
分析
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及预防
措施
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[摘要] 分析了循环流化床锅炉结焦的原因,认为其主要因床料
局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度,以及炉内流化工况不良等所致。对此,提出了改变燃煤焦结特性,严格控制运行参数,尽量缩短压火时间等措施,以避免循环流化床锅炉结焦。
[关键词] 循环流化床锅炉;床料;结焦;灰溶点;运行参数循环流化床锅炉结焦一般分为高温结焦、低温结焦和渐进性结焦 3 种。低温结焦就是当床层整体温度低于灰渣的变形温度,由于局部超温或低温烧结引起的结焦,常在起动和压火时的床层中发生,并有可能发生在高温旋风分离器的灰斗内,以及外臵换热器和返料机构内。高温结焦是指床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象。其特点是面积大,甚至波及整个炉床,而且从高温焦块
表
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面上看是熔融的,冷却后呈深褐色,质地坚硬,并夹杂少量气孔。渐进性结焦是运行中较难察觉的一种结焦形式,主要因布风系统
设计
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和安装质量不好、给煤颗粒度超出设计值、运行参数控制不当、风帽错装或堵塞等所致。这 3 种结焦类型并不是明显分离的,不论是哪种类型的结焦,一旦渣块在床料中存在并随着时间的推移,焦块将越来越大,结果会堵塞排渣管甚至被迫停炉。
1、循环流化床锅炉结焦原因分析
循环流化床锅炉结焦的主要原因是床料局部或整体温度超
过灰熔点或烧结温度,以及炉内流化工况不良等。
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(1)燃料的影响
若煤的灰熔点低,当煤颗粒在炉膛内较高温度下熔化成液态或软化状态时,相互黏结,且自身燃烧放出的热量无法及时传出,就会产生结焦。其次,运行中给煤量过大,使料层中含煤量过多,料层温度升高,燃烧气氛更加趋于还原性气氛,煤的灰粒容易达到熔融及软化状态而结焦。另外,煤种变化太大,燃料制备系统选择不当,煤粒度太大,或粗颗粒份额较多也会严重影响床层的流化,导致密相区超温而结焦。
(2)运行参数的影响
运行中一次风量太小或减风至流化极限以下,会造成料层流化不好而出现局部温度过高的情况,一旦局部出现结焦就会黏结周围的颗粒而使结焦扩大。这种情况主要发生在起动过程中,因为起动时料层太低,风量较小,整个料层未能均匀地达到较好的流化状态。另外,料层差压是一个反映燃烧室料层厚度的参数,在锅炉运行中,料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量,如料层厚度过大,有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火。
(3)返料影响
返料风过小,或返料器突然由于耐火
材料
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的塌落而堵塞,或因料层差压高放循环灰外泄失控等原因,返料无法正常返至炉内,都会造成床温过高而结焦。若此时再通过加煤来维持压力及汽温,则床温在返料未回炉膛及加煤的双重作用下会急剧上升而导致床上结焦。若运行中返料温度过高,可能会造成返料器内结
焦。
(4)结构方面的影响
布风板设计不良、风帽布臵不合理或风帽损坏,造成布风板布风不均,会造成部分料层不流化而产生结焦。另外,返料阀设计不当,返料风可能导致阀体内可燃物的燃烧,从而使返料温度升高造成返料器内结焦。
2、预防循环流化床锅炉结焦的措施
(1)改变燃煤的焦结特性,保证良好而稳定的入炉煤质,入炉煤颗粒度符合要求。
(2)在每次锅炉起动前认真检查风帽、风室,清理杂物。起动时,应进行冷态流化试验,确认床层布风均匀,流化良好。
(3)加快起动速度,尽量缩短油煤混烧时间。点火初期当床温达到投煤温度时,应立即投煤,燃烧稳定后果断断油。在事故处理过程中,也应及时断油,使煤油混燃时间缩短,防止结焦。
(4)锅炉起动期间,返料装臵必须充满灰后方可投入,以防风反窜。点火初期先不投返料风,待底料中的细灰充满返料装臵后则应开返料风(一般是点火后半小时),保证床内有料。
(5)点火过程中,床温达到 500℃以上可加入少量的煤以提高床温。刚开始投煤时,不得过快过猛,遵循少量间断的原则。如果加煤量过多,由于煤粒燃烧不完全,整个床料含碳量增大,一旦加大风量,就会猛烈燃烧,床温上升很快,甚至超过灰的软化温度,结果造成整床超温结焦。点火给煤过程中若发现底料局
部发亮或底料温度急剧升高,说明底料有结焦的趋势,则应该减少给煤量,增加风量防止结焦。
(6)综合考虑结焦和控制 NOx 的影响,床温应控制在(850 ~ 950)℃之间,最高不应超过 1000℃,通过调整风煤配比及返料量控制。如因煤粒变粗或煤质变差等原因引起床温波动,应视情况适当提高一次风量来流化床层,抑平床温,以免出现大颗粒沉积,造成局部或整体超温结焦现象。如床温几点极不平衡或个别点极高,应遵循就高不就低的原则及时进行处理。国外的研究报告和国内运行经验证明,流化床中的结焦温度比煤粉炉中低得多,一般情况下,流化床中温度低于灰软化温度(150 ~ 250)℃就开始结焦,因此建议控制局部床温不能高于(950 ~ 1000)℃。另外,在低负荷运行时,如发现床温突然下降,除了断煤外,很可能是床料沉积,这时若增大给煤量,反而会加剧沉积,使流化床的流化质量变差,造成局部结焦。当判明是床料沉积时,应打开冷渣排放管放渣,待床温正常后,适当调节至较高负荷下运行。变负荷运行时,也应控制床温在允许范围内,做到升负荷先加风后加煤,降负荷先减煤后减风,燃烧调节要平稳,避免床温大起大落。
(7)运行时应控制返料温度最高不能超过1000℃。温度过高有可能造成返料器内结焦,特别是在燃用较难燃的无烟煤时,因为存在燃料后燃情况,温度控制不好极易发生结焦。返料温度可以通过调整给煤量和返料风量来调节,如温度过高,可适当减
少给煤量并加大返料风量,同时检查返料器有无堵塞,及时清除,保证返料器的通畅。
(8)料层差压应控制在(7 ~ 9) kPa 之间。料层差压(料层的厚度)可以通过炉底放渣管排放底料的方法来调节。锅炉运行中,如果料层差压超出正常范围,说明流化不正常,下部有沉积或结渣,此时,可短时开大一次风,吹散焦块,并打开放渣管排渣;如不能清除,应立即停炉检修。采用人工放渣要及时,做到少放勤放,不允许一次放过多的床料,不得用压风的方式降低料层差压。排出的炉渣有渣块应汇报司炉,排渣结束后排渣门要关闭严密。
(9)运行过程中,保持合理的风煤配比及一、二次风配比。运行中一次风量不得低于对应料层厚度下的最低临界流化风量,以保证床料流化正常。二次风补充燃烧中氧的不足,其调整应根据燃煤挥发分的高低随负荷进行。
(10)压火时首先关闭返料阀风、二次风机,然后停止给煤机,待料层温度比正常温度降低 50 ℃左右时,立即停止一次风机和引风机,并迅速关严送风门,使料层从流化状态迅速转变为静止堆积状态,与空气隔绝,动作越快越好。
(11)对于高温分离器,保证任何时候含氧量不低于 3 %~ 5 % ,以降低飞灰可燃物含量,防止分离器和返料机构内发生二次燃烧而超温。运行中要定期察看返料的情况,监视返料器床层的温度是否正常。
(12)应确保合格的炉内浇注料及耐火耐磨材料质量及施工质量,防止因浇注料等材料塌落而引起结焦。
3、结语
循环流化床锅炉结焦不仅会影响到锅炉的安全稳定运行,甚至还会损坏设备。在流化床锅炉运行中,要认真做好冷态试验,保证良好的流化质量,同时要认真调整好煤量、风量,严格控制床温及料层差压等运行参数,这样可以避免流化床锅炉结焦。
信息来源:《热力发电》
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