300mw循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因分析

300mw循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因分析

dg-1025、d.5-541、541噸循環(huán)兵器鍋爐采用一臺(tái)中心熱流中心、一臺(tái)單爐、蒸汽冷卻風(fēng)分析儀、平衡通風(fēng)和前墻供應(yīng)的配置方法。風(fēng)通過(guò)空氣預(yù)熱器（空預(yù)器）加熱，進(jìn)入水風(fēng)扇室。風(fēng)通過(guò)布風(fēng)板的鐘罩風(fēng)帽將地板流到空氣中，并形成從方向表的兩個(gè)相流，布風(fēng)板的面積為466.5mm2875mm。經(jīng)空預(yù)器加熱后的二次風(fēng)通過(guò)布置在前后墻上的二次風(fēng)箱分上下兩層進(jìn)入爐膛,實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒,上下二次風(fēng)出口距布風(fēng)板的垂直距離分別為4950mm和1000mm。爐膛密相區(qū)水冷壁前后墻及兩側(cè)墻上共設(shè)置6臺(tái)床上點(diǎn)火油槍,前后墻從右到左分別為C1、C2、C3、C4,左右側(cè)墻上分別為C6、C5,床上油槍點(diǎn)火風(fēng)取自熱二次風(fēng)管,燃燒器噴口距離布風(fēng)板的垂直距離為3380mm,燃燒器噴口距離對(duì)面墻壁的直線距離為5.3m,風(fēng)道點(diǎn)火油槍燃燒用風(fēng)取自熱一次風(fēng)母管。每臺(tái)鍋爐配8臺(tái)給煤機(jī),均勻分布在前墻,給煤機(jī)密封風(fēng)來(lái)自冷一次風(fēng)管,落煤管播煤風(fēng)來(lái)自熱一次風(fēng)母管經(jīng)高壓增壓風(fēng)機(jī)提高壓力后,用于爐前氣力播煤,落煤管出口距離布風(fēng)板的垂直距離為1000m,6個(gè)排渣口布置在爐膛后水冷壁下部,分別對(duì)應(yīng)6臺(tái)滾筒式冷渣器,排渣口距離布風(fēng)板的垂直距離為176.6mm,在點(diǎn)火試運(yùn)階段的煤質(zhì)分析見(jiàn)表1。兩臺(tái)鍋爐的臨界流化風(fēng)量基本相同,1號(hào)鍋爐在起動(dòng)運(yùn)行階段很少結(jié)焦,而2號(hào)鍋爐出現(xiàn)了嚴(yán)重的結(jié)焦。12鍋爐點(diǎn)火及焦?fàn)t面無(wú)檢測(cè)2010年1月18日19:53點(diǎn)火至1月21日5:18停爐期間全部燒油,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)爐膛里有部分焦塊,1月21日19:30鍋爐點(diǎn)火至22日11:303、6號(hào)給煤機(jī)間斷投煤,因汽輪機(jī)主汽管道壓力測(cè)量管泄漏停止給煤機(jī)運(yùn)行,故障處理后15:043、5號(hào)給煤機(jī)開(kāi)始間斷投煤,試投7號(hào)給煤機(jī)時(shí)DCS稱重裝置顯示為0,但是從床溫變化情況看有較多的煤進(jìn)入爐膛,后因給水泵濾網(wǎng)堵塞,鍋爐停運(yùn)。1月23日1:56鍋爐重新點(diǎn)火,3:473、5、7、2號(hào)給煤機(jī)間斷投煤,早上7:00通過(guò)后墻下二次風(fēng)管上觀火孔看到左側(cè)床料紅亮且上下翻滾,右側(cè)床料發(fā)暗且沒(méi)有流化現(xiàn)象,爐膛上部左側(cè)平均溫度比右側(cè)低約120℃,右側(cè)屏式過(guò)熱器和屏式再熱器管壁超溫,用減溫水調(diào)節(jié)但無(wú)效果,立即停爐檢查。下午16:30打開(kāi)爐膛右側(cè)人孔門,看到前墻壁面上對(duì)應(yīng)C3、C4油槍附近區(qū)域的爐墻上有一層厚約85mm面積分別為3m×5m和2m×3m的床料附著在壁面上,后墻壁面對(duì)應(yīng)C2油槍處也有一層厚85mm面積有3m×3m的床料附著在壁面上;每個(gè)落煤口處有一小堆的焦塊,其中緊靠前墻3號(hào)給煤機(jī)落煤口床面上有一堆焦塊凸出堆積在床面上。附著在壁面上的焦塊呈深褐色,中間有氣孔,層狀質(zhì)地疏松,應(yīng)是油煙混合在上升的床料與貼壁下行的床料形成,堆在床面上的焦塊呈深褐色熔融狀,有氣孔質(zhì)地堅(jiān)硬,焦塊周圍區(qū)域夾雜有未燒結(jié)的疏松焦塊,符合高溫結(jié)焦特征。2焦塊坍塌的原因分析(1)．?dāng)[動(dòng)床料顆粒度CFB鍋爐起動(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1mm以下占20%,1～3mm占50%,3～8mm占25%,6mm以上的不能大于10%,若起動(dòng)床料顆粒度太大,則需要較高的流化速度。在鍋爐點(diǎn)火起動(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,引發(fā)結(jié)焦。檢查2號(hào)鍋爐的床料,其中混雜有部分顆粒度大于45mm的矸石塊。在純燒油的吹管階段結(jié)束后,進(jìn)入爐膛內(nèi)檢查床料,發(fā)現(xiàn)每一個(gè)下二次風(fēng)噴口處有一堆相對(duì)干凈的粒徑大約30mm的矸石塊和少量的焦塊。(2)床料的注意事項(xiàng)在起動(dòng)點(diǎn)火期間需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行床上油槍,為了使火焰燃燒充分,二次風(fēng)壓調(diào)節(jié)壓力稍高(3kPa),導(dǎo)致床上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)。同時(shí),火焰里有大量未燃盡的油煙混雜在床料里,部分貼壁下行的床料與流化上升的床料粘附在油槍噴口對(duì)面附近的壁面上形成層狀的含有油煙的焦塊。爐膛左右兩側(cè)墻布置的C5、C6油槍對(duì)面區(qū)域沒(méi)有看到結(jié)焦現(xiàn)象。(3)煤機(jī)的堵煤情況在鍋爐點(diǎn)火投煤時(shí),3號(hào)給煤機(jī)的稱重裝置跳變幅度劇烈,從3～13t/h不停的變化。5號(hào)給煤機(jī)經(jīng)常堵煤,6、7號(hào)給煤機(jī)稱重裝置顯示不準(zhǔn)。如某次停爐前已經(jīng)確認(rèn)7號(hào)給煤機(jī)沒(méi)有煤流,但DCS上仍顯示大約有11t/h的煤量。另外,給煤點(diǎn)設(shè)置不足,從起動(dòng)投煤到滿負(fù)荷運(yùn)行期間整個(gè)床溫偏差較大時(shí)高達(dá)200℃,低時(shí)也有88℃,增加了自動(dòng)控制調(diào)節(jié)的難度以及結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)。(4)冷渣器排渣對(duì)床料流化的影響料層差壓是一個(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,如料層厚度過(guò)大,有可能引起流化不好造成爐膛結(jié)焦。在機(jī)組整套起動(dòng)調(diào)試階段,一般鍋爐連續(xù)用油點(diǎn)火3、4天,床上油槍的長(zhǎng)時(shí)間投入會(huì)導(dǎo)致床料局部高溫粘結(jié),在投煤點(diǎn)火前通過(guò)冷渣器排渣適當(dāng)降低料層厚度,可增強(qiáng)料層流動(dòng)性,減小料層阻力。本鍋爐地面灰斗里的床料是通過(guò)斗式提升機(jī)送入高32m的料倉(cāng),料倉(cāng)的出口管接到爐膛最左側(cè)的8號(hào)給煤機(jī)的落煤管上進(jìn)入爐膛,起動(dòng)一次風(fēng)機(jī)后細(xì)床料通過(guò)床料流化作用從爐膛的左側(cè)流到右側(cè),而粗顆粒都留在了爐膛左側(cè),這樣造成整個(gè)爐膛左右兩側(cè)的料層阻力不同。單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行和2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行的料層阻力分別見(jiàn)圖1和圖2,兩種情況下?tīng)t膛左側(cè)的料層差壓均比右側(cè)高(圖中A側(cè)為右側(cè),B側(cè)為左側(cè)),在點(diǎn)火起動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中,相同的一次風(fēng)量和燃料量條件下,通過(guò)觀火孔觀察到爐膛左側(cè)床料的流化情況要比右側(cè)差,左側(cè)的床溫比右側(cè)略低,在爐膛內(nèi)床料結(jié)焦相同的情況下,左側(cè)床料的流化情況明顯不如右側(cè)。合理的添加床料系統(tǒng)至少應(yīng)有3個(gè)給料點(diǎn),依次排列在前墻的左中右3個(gè)位置,當(dāng)需要在起動(dòng)和運(yùn)行期間添加床料時(shí),可減少床料粒度分布不均的影響。(5)布風(fēng)板的阻力爐膛底部布風(fēng)板的合理設(shè)計(jì)不僅可以保證固體物料在不同負(fù)荷下在爐膛內(nèi)自行分級(jí),而且還可將粗粒物料從爐膛排出,以避免在爐膛底部過(guò)量堆積。圖3為2臺(tái)結(jié)構(gòu)相同鍋爐的不同布風(fēng)板阻力特性曲線,圖4為相同料層高度測(cè)出的不同床壓特性曲線?？梢钥闯?2號(hào)爐的布風(fēng)板阻力明顯低于1號(hào)爐,布風(fēng)板阻力大的鍋爐總的風(fēng)道流通面積小,當(dāng)流入的一次風(fēng)量相同時(shí),風(fēng)帽小孔出口氣流速度大,抗擾動(dòng)的能力較強(qiáng)。對(duì)于低阻力布風(fēng)板在某一流化風(fēng)速下處于流化狀態(tài)時(shí),當(dāng)受到靠近底部進(jìn)氣流的擾動(dòng)時(shí),導(dǎo)致床層中某些部位的氣流通過(guò)氣泡發(fā)生短路(溝流),而有些部位的氣體通過(guò)死床(局部不流化),總壓降仍然表現(xiàn)為床壓,其原因是由于布風(fēng)板產(chǎn)生的壓降在總壓降中所占的比例太小。對(duì)于高阻力布風(fēng)板,當(dāng)處于穩(wěn)定的流化狀態(tài)時(shí),受到任何偏離流化態(tài)的擾動(dòng)都將自動(dòng)回復(fù)。如當(dāng)二次風(fēng)母管風(fēng)壓增大時(shí)床層下二次風(fēng)噴口的流量增大,則出口處壓降降低,流速隨之趨于增大,但布風(fēng)板的阻力壓降將以更大的幅度增加,從而控制流速增加,抑制布風(fēng)惡化。由于2號(hào)爐是低阻力布風(fēng)板,雖然在吹管期間進(jìn)行點(diǎn)火前觀察床面流化狀態(tài)良好,當(dāng)下二次風(fēng)噴口的流速增大時(shí)就會(huì)破壞出口區(qū)域床面的流化,結(jié)果吹走了床料中的細(xì)顆粒留下粗顆粒,使床料顆粒分布嚴(yán)重不均,流化狀態(tài)更加惡化。3變動(dòng)爐稈下的油槍安裝(1)合理的床料顆粒分布和均勻的氣流分布是保證流化狀態(tài)長(zhǎng)期穩(wěn)定的前提,對(duì)于低阻力布風(fēng)板,由于受到某種原因的擾動(dòng)可能會(huì)處于不穩(wěn)定的流化狀態(tài),風(fēng)室壓力和料層壓力并不能表現(xiàn)出來(lái),所以在起動(dòng)運(yùn)行時(shí)可適當(dāng)增大一次風(fēng)量,減小爐膛下部的擾動(dòng),盡量避免影響正常的流化狀態(tài)。(2)鍋爐起動(dòng)點(diǎn)火期間盡可能投用床下油槍,既充分吸收了油槍的燃燒熱量,又可以避免一些無(wú)法預(yù)料的事故。當(dāng)需要投入