循环流化床锅炉结焦防范措施.docx
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循环流化床锅炉结焦防范措施
循环流化床锅炉结焦防范措施
1前言
目前,国内循环流化床锅炉正处于向大容量、高参数方向大力发展阶段。
近几年,国内已先后投产了一批135MW等级的440t/h循环流化床锅炉。
在试生产或运行过程中,不少CFB炉曾经不同程度地发生过炉内结焦这一问题,严重时,还导致被迫停炉现象的发生。
连州电厂二期扩建的二台CFB炉系广东省电力系统首批、亦是哈锅厂首批燃烧劣质无烟煤的CFB锅炉。
在调试过程中,我们也曾遇到过类似问题。
本文试图结合该二台CFB炉的具体情况,就炉内结焦这一制约CFB炉正常运行之问题作一分析和探讨。
2 锅炉设计特点
连州电厂3号和4号炉系哈锅厂引进Alstom公司技术设计制造的440t/h循环流化床锅炉,型号为HG-440/。
采用床上床下联合点火的启动方式,床上油枪6只,床下油枪4只,燃用#0轻柴油。
采用两级碎煤系统,其中二级碎煤机从德国FAM公司进口。
给煤系统共三级,其中一级为称重式给煤机,二、三级为刮板式。
配有飞灰再循环和石灰石脱硫系统。
设计燃煤为连州和湖南临武、宜章、嘉禾、白沙等地的无烟煤,大多属低挥发份、低热值、高灰份的劣质无烟煤。
最大允许粒径为≤7mm,d50=,不大于10%。
设计煤质特性见表1。
实际入炉煤质更差。
据文献[1]报道,该煤种系易结焦煤种。
对于连州和湖南煤种,变形温度DT=1110℃、1360℃,软化温度ST=1350℃、1270℃,流动温度FT=1420℃、1360℃。
设计启动床料可用砂,也可用炉渣。
若用砂则要求控制砂子中钠、钾含量,以免引起床料结焦。
如用炉渣,则要求最大粒径不超过3mm,参见表2。
表1 设计煤质特性
名 称符 号数值设计煤种校核煤种1校核煤种2收到基碳%收到基氢%收到基氧%收到基氮%收到基硫%收到基灰份%收到基水份%干燥无灰基挥发份%低位发热量MJ/表2砂粒度分布及床料化学成份的控制名 称数 值砂子粒度最大粒径0~~~~≤占5%占5%占35%占55%Na2O≤%K2O≤%
3 3号炉结焦原因及对策
结焦情况介绍
在调试期间,3号炉共发生过二次结焦现象。
启动时所用床料均为砂子。
在首次投煤前,因需进行各项试验,已经烧油运行了6天时间。
2003年12月13日2:
14试投煤时,床温基本合符要求,达644℃,连续投煤80秒后就停止。
当时O2量从12%下降到8%,且床温上升较快,说明煤着火了。
14日14:
55,发生床压突降现象,由6KPa降至3Kpa,至23:
00,炉膛前后的看火孔已中已看不到火焰。
15日0:
20,排出的渣最大达10cm,个别小焦的焦结性看上去较强,之后又发现炉膛密相区下部部分温度测点指示值逐渐降低,几乎没波动,怀疑炉内已结焦。
5:
10,A、B侧锥形阀堵塞,不能正常地排渣,锅炉已无法继续运行下去,8:
37被迫停炉。
18日对炉膛进行检查,发现炉内有大量床料砂子粘结成疏松型块状,炉膛已结渣,最大的一个砂包长约80cm,重达几十公斤,见图1。
B侧冷渣器锥形阀入口被许多小的、圆形粘结块堆住,直径约10~20cm。
经清理和做流化特性试验后,20日重新启动3号炉,床料仍用砂子。
运行期间,排渣仍不大顺畅。
23日因其他原因停炉,28日再次进行炉内检查时,发现A、B两侧锥形阀都被疏松型渣块堵塞住,但渣块比上次要小得多,只有一块约25cm、强度较硬、并嵌有许多未燃烧完全煤粒的焦块。
图1 3号炉渣块
原因分析
分析数据
针对3号炉二次结焦情况,我们对煤质、床料和炉渣分别进行了二次化验和分析,并对煤样进行了筛分。
主要数据
a)实际入炉煤特性:
固定碳Fcad=~%,灰分Aar=~%,挥发份Vdaf=~%,低位热值=~/kg。
b)煤样粒度筛分结果
规格处筛上物9mm7~9mm5~7mm4~5mm3~4mm2~3mm1~~~%%3%%%%%%%%
煤灰熔隔特性:
变形温度DT=1260~1360℃,软化温度ST=1350~1500℃,半球温度HT=1350~1500℃,流动温度FT=1360~1500℃
c)炉渣元素能谱分析数据:
Na2O=~%,K2O=~%,Al2O3=~%,SiO2=~%
d)床料元素能谱分析数据:
Na2O=~%,K2O=~%,Al2O3=~%,SiO2=~%
e)床料筛分结果:
ρ锥=1620g/t,ρ真=2380g/t
粒径,占%
~,占%
~,占%
~,占%
~,占%
,占%。
结焦原因
通过对以上测试数据进行分析,我们发现,引起3号炉结焦的主要原因有:
a)炉渣中K2O含量偏高,达~%,易导致结焦。
同时,炉渣中硅铝比2SiO2/Al2O3偏大,易使煤灰熔化温度下降,导致结焦。
b)运行期间,停床下油枪时,床温偏低,切风不及时,大量冷风进入炉量,导致床温下降,引起结焦。
c)首次启动时,所采用的床料颗粒偏粗,且K2O含量偏大,易引起结焦。
煤粒也稍微偏粗了些。
d)启动期间,煤油混烧时间过长,未燃烧完全的油渣易与床料板结成块。
加之一次风量偏小,炉内流化不良,导致床料结块,形成疏松性渣块,这是引起第一次结焦的原因之一。
e)由于燃用的是当地小窑煤,挥发份低,热值低,固定碳高,且炉内局部出现过低温区域,易导致煤粉未完全燃烧现象的发生,烧结成焦块,这是引起第二次结焦的原因之一。
f)从测得的煤灰熔隔特性数据、运行参数及焦块性质分析可发现:
除个别区域外,炉膛大部分区域的床温均小于灰渣变形温度DT和软化温度ST,且焦块中嵌有未烧结的颗粒,因此,3号炉第二次结焦性质可归结为低温结焦,即只是由于局部超温并进行低温烧结而引发的。
对策
通过对3号炉结焦原因的分析,我们有针对性地采取了以下防止低温结焦的措施:
a)由于前二次启动时所采用的床料特性不理想,我们在第三次点火启动前,改用经筛选的炉渣作为启动用床料,床料高度为700mm,并重新做流化特性试验。
b)对床温床压表进行校验,确保其指示准确。
并对全部油枪进行检查,确保雾化良好。
c)运行期间,确保炉内流化良好,颗粒混和迅速,处于正常流动状态,炉内温度分布均匀。
d)加快启动速度,尽量缩短油煤混烧时间。
e)针对劣质无烟煤特性,要求运行人员在切油枪时,将床温控制在820℃左右。
且停床下油床时,切风应迅速。
f)加强对入炉煤颗粒度监测,尽量使筛分比合符要求。
通过采取以上措施,3号炉未再发生过结焦现象。
4 4号炉结焦原因及对策
结焦情况介绍
4号炉于2004年3月27日首次点火启动,31日7:
53,因床压低,需向炉内补加床料,因当时是通过煤仓向炉内加床料的,而煤仓内的床料有误漏进的煤粉,因此当时向炉内加床料,实际相当于投入煤砂混合物,而当时床温只有596℃,床料中夹带的无烟煤不能完全着火燃烧,床温不升反降,8:
01便停止加床料,但床温继续下降至520℃。
投油助燃,至15:
04,床温达660℃,床压,首次试投煤,但床温仍不升反降,至20:
03,床温降至517℃,4月1日6:
42,通过投油枪将床温升至643℃,床压,再投煤,床温升至866℃后便开始下降,床压也开始下降,12:
03床压低至,再补加床料,床压升至便又下降,估计炉内已结焦。
16:
45,床温仍继续下降至460℃,床压则降至,但炉膛密相区下部个别区域床温却高达1093℃以上,且两侧主汽温偏差大,判断炉内已结焦较多,被迫停炉。
4月5日进入炉膛检查,发现炉内严重结焦,炉内风帽上面2/3区域已被焦块覆盖,前墙焦块高达2米,炉焦既硬又黑。
图2系在炉内砸碎后取出的部分焦块。
图2 4号炉焦块
原因分析
事后,我们对结焦原因进行了认真的分析和研究,最终确认4号炉结焦原因系由各种因素综合作用的结果,是渐进性结焦,其结焦机理介于局部低温结焦与整床高温结焦之间。
具体原因
a)床料中带煤,误将夹带大量煤粉的燃煤当床料送入炉膛,加床料时床温又未达到投煤温度,导致燃烧不完全,这是引起结焦的起始因素,也是主要原因之一。
b)B侧一次风总风门不能正常操作,冷态试验不准,且B回料流化风机多次发生皮带断现象,不能正常运行,引发过回料阀堵塞现象。
导致炉内流化不理想,这是引起结焦的另一原因,也是后来二侧温差大难调节的原因之一。
c)首次试投煤时,发现床温不升反降,未能及时停止给煤,从而使结焦现象加剧。
d)正式投煤前,因要做一系列试验,烧油时间过长,且发生过油枪漏油和油压偏低现象,这是加剧结焦的另一因素。
e)在结焦的情况下,又误向炉内补加床料,虽然床料中无煤,但却加剧了结焦的发生。
引起局部区域高温,局部形成高温结焦。
f)床料成份复杂,有炉渣也有砂,易结块。
给煤不连续,常断煤,一旦瞬间给煤量增多,且烧得不完全,则易引起结焦。
加之适逢下雨天,新运来的煤偏湿难着火,粒度也偏大。
在这几种因素的综合作用下,使结焦现象越来越严重,随着时间的推移,焦块象滚雪球似的越来越大,流化越来越不正常;流化越不正常,结焦就越严重,形成恶性循环,最后焦块越来越硬,形成渐进性结焦。
对策
在找出4号炉严重结焦的原因后,我们采取了以下防止结焦的措施:
a)床料改用经筛分的炉渣,严防床料与煤混合投入。
严禁将煤仓当床料仓用,改从三级给煤机落煤口加床料。
b)重新做流化试验,对一次风量重新进行标定,检查风门开度。
运行时确保一次风量大于临界流化风量。
尽量缩短投油枪时间,加快启动速度,并保持正常油压。
c)投煤时,床温一定要达到650℃以上。
一旦发现床温降低,氧量无变化,说明煤粉未着火,则应立即停止给煤。
投煤初期,做到间断点动投煤,且投煤量不能大。
投煤后,要求尽快提高床温。
d)适当保证入炉煤的干燥度,防止湿煤入仓;并防止断煤现象的发生;同时适当降低煤粒度。
e)加强运行监视,勤看火,勤巡视,勤调整,勤查看主要参数曲线报,了解其变化趋势。
严禁塌床现象的发生,严防局部区域温度过高或过低。
并尽量做到连续排渣。
通过采取以上措施,4号炉未再发生结焦现象。
5 结束语
引起循环流化床锅炉结焦的因素较多,且机理复杂,但均可归结为低温结焦、高温结焦及两者交互作用的渐进性结焦。
目前,国内大型CFB锅炉均不同程度的发生过结焦现象。
但只要我们事先针对不同的煤种和类型的机组仔细地做好防范措施,运行时认真的监控,一旦发现问题及时采取措施而不是拖延处理,那么,即使是燃烧劣质无烟质的CFB锅炉也完全能避免炉内结焦现象的发生。
参考文献:
[1] 王鹏利,等.连州电厂CFB锅炉燃料试烧研究报告[R],西安热工院,
岑可法,等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M],中国电力出版社,
孙超凡,等.连州电厂440t/h循环流化床锅炉存在的主要问题及其解决办法[C],全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网第三届年会论文集,
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