cfb鍋爐啟動過程床料低溫結(jié)焦的原因分析及對策

cfb鍋爐啟動過程床料低溫結(jié)焦的原因分析及對策

循環(huán)流放鍋爐（cfb）是一種高效、低污染、清潔的燃煤技術(shù)。它具有燃料適應(yīng)性強、負荷調(diào)節(jié)性能好、灰燼渣易大規(guī)模使用等優(yōu)點。但在循環(huán)流化床鍋爐諸多事故中,結(jié)焦事故是一種常見燃燒事故,無論點火或正常運行中都有可能發(fā)生[1～2]。當床層整體溫度低于灰渣變形溫度而由于局部超溫或低溫燒結(jié)而引起的結(jié)焦稱低溫結(jié)焦,低溫焦塊是疏松的帶有許多嵌入的未燒結(jié)顆粒。床層整體溫度水平較高而流化正常時所形成的結(jié)焦稱為高溫結(jié)焦,高溫焦塊表面上看基本上是熔融的,冷卻后呈深褐色,并夾雜少量氣孔。運行中的床溫、床壓和流化都正常情況下出現(xiàn)的緩慢長大的焦塊稱漸進性結(jié)焦。不論是哪種原因引起的結(jié)焦,隨著時間的推移,焦塊像滾雪球似的越滾越大,造成流化更加困難,而流化不良又加劇結(jié)焦,最后被迫停爐。1鍋爐及鋼架支吊布置廣東連州電廠二期工程440t/hCFB機組4#機組于2004年3月投入運行,鍋爐為哈爾濱鍋爐廠采用引進Alstom的CFB鍋爐技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)的HG-440/13.7-LWM9型超高壓中間再熱循環(huán)流化床鍋爐,全鋼架支吊結(jié)合的固定方式,半露天布置,平衡通風。運行時燃燒室處于正壓工況,床上床下聯(lián)合啟動,固態(tài)機械除渣,氣力除灰。1.1溫度預(yù)熱布置鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱旋風分離器、自平衡“U”形回料閥和尾部對流煙道組成。燃燒室布置有大直徑鐘罩式風帽,爐內(nèi)布置雙面水冷壁、屏式Ⅱ級過熱器和屏式熱段再熱器,燃燒室與尾部對流煙道之間布置兩個高溫絕熱旋風分離器,尾部對流煙道中布置Ⅲ級、Ⅰ級過熱器、冷段再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。整個鍋爐結(jié)構(gòu)示意見圖1,燃燒室內(nèi)的風帽﹑油槍及回料口的布置見圖2的爐膛底部結(jié)構(gòu)圖,主要技術(shù)參數(shù)見表1。1.2無煙煤的燃燒鍋爐設(shè)計燃用的煤種主要來自湖南臨武、宜章、嘉禾、白沙等地產(chǎn)的無煙煤以及連州本地產(chǎn)的無煙煤,運行中湖南煤和連州煤按一定比例混合送入鍋爐燃燒。煤種和校核煤種見表2。運行中煤粒最大允許粒徑小于等于7mm,d50=0.6mm,d小于350μm不大于10%。煤的變形溫度t1、熔化溫度t2在1180～1200℃。2煤前床料結(jié)焦現(xiàn)象投運后的多次啟動升爐過程中,發(fā)生了投煤前床料結(jié)焦現(xiàn)象,即低溫結(jié)焦現(xiàn)象,嚴重影響了電廠機組安全及經(jīng)濟運行,本文針對這些現(xiàn)象的原因進行了查找與分析。2.1床料結(jié)焦對比2004年10月4日,投煤前床溫在980～1030℃之間維持了約30min,由于當時床料系統(tǒng)故障,沒能及時加床料,在沒有將爐內(nèi)大量焦塊排出的情況下投煤,結(jié)果造成被迫停爐清焦。2006年2月7日鍋爐啟動,投煤前床溫在980～1012℃之間維持了約60min,床料結(jié)焦較嚴重,需置換床料,造成機組啟動時間較長,升爐共用油190t。2006年5月29日23:30,4#爐床壓4.0kPa,表計顯示一次總風量15.5萬m3/h,點著床下2#、3#油槍,此后按溫升率1.0℃的速度升溫。5月30日11:204#發(fā)變組并網(wǎng),啟動A給煤機,以3t/h給煤量脈沖投煤3min,11:26啟動B給煤機,以3t/h給煤量脈沖投煤。這同就地觀察發(fā)現(xiàn)4#爐爐膛有較多小焦塊,啟動過程爐膛最高溫度是中部床溫980℃。通過對床料樣(啟動床料、啟動床料+柴油、河沙)加熱至950℃恒溫2h觀察,沒有發(fā)現(xiàn)床料樣粘結(jié)。4爐#多次在啟動時發(fā)生床料結(jié)焦,每次的焦塊都是細床料粘結(jié)成一塊,分析認為屬于低溫結(jié)渣。綜合幾次該爐的結(jié)焦過程,發(fā)現(xiàn)具有以下共性:(1)焦塊成分是細小的床料,較松散;(2)一般在床上油槍運行3h后,床溫大于680℃;(3)焦塊首先在后墻出現(xiàn);(4)每次出現(xiàn)結(jié)焦都有中部或上部的某點床溫大于980℃;(5)在投煤及負荷升高,油槍全退后,焦塊會逐漸減少。2.2風壓測量的誤差一次風風量不足,導(dǎo)致床料流化不良。運行中發(fā)現(xiàn)DCS標定顯示的一次風量與實際相差較大,電廠于2006年5月對4#爐進行了冷態(tài)風量試驗,通過西安熱工研究院重新測定發(fā)現(xiàn),4#爐DCS表盤顯示的主一次風總量與實際值相差較大,DCS顯示主一次風量為15萬m3/h時,實際的主一次風量只有12萬m3/h;4爐在料層高度530mm時,測得臨界流化風量是13.7萬m3/h(主一次風),而DCS顯示的數(shù)據(jù)應(yīng)為17.79萬m3/h。而4#爐DCS表盤顯示的4支床下風道燃燒器的平均風量更加離譜,DCS顯示4支床下風道燃燒器的總風量為15萬m3/h時,實際風量只有7.5萬m3/h。由于風量測量的誤差,機組在啟動過程中,4支床下風道燃燒器未退出前,一次風(流化風)全部由4支床下風道燃燒器提供,期間通過入4支床下油槍的總風量為總一次風量,從機組多次啟動的一次風量看,投煤前的一次風總量(4支床下風道燃燒器的總風量)一般為14～16萬m3/h(CRT上顯示值),而這時實際的一次風總量(流化風)只有7～8萬m3/h,遠遠小于要求的臨界流化風量13.7萬m3/h,勢必造成爐內(nèi)床料流化不良,在4個返料口附近床料更是呈局部靜止狀態(tài)。油槍中心火焰直接在局部靜止狀態(tài)床料上燃燒。床上油槍為機械霧化,剛度和射程較遠。當側(cè)墻1#、6#(與1#位置相對)床上油槍在運行時,火焰中心偏向燃燒后墻臺階和1#、4#返料口處。前墻3#、4#床上油槍在運行時,火焰直對中間的2#、3#返料口,同時,由于爐膛深度×寬度為7.22×13.7m,#3、4#床上油槍的燃燒空間相對不夠,90°角直接對沖1#、6#床上油槍,造成1#、6#床上油槍火焰中心嚴重偏向爐膛的后墻臺階和4個返料口。同時,因床料流化不良,火焰直接與靜狀態(tài)的床料較長時間接觸噴射加熱后,表面層床料則會超溫結(jié)焦。各油槍及噴口的布置見圖2。從4#機組歷次投煤前發(fā)生結(jié)焦的情況看,每次結(jié)焦都有爐膛部分測點超溫的現(xiàn)象(2004年10月4日結(jié)焦前為1030℃,2006年2月7日發(fā)生結(jié)焦前1012℃,2006年5月30日發(fā)生結(jié)焦前為980℃),且結(jié)焦的嚴重程度明顯與超溫幅度及持續(xù)的時間成相同趨勢。從以上分析可以發(fā)現(xiàn),由于風量標定不準,造成4#爐在啟動初期,流化風量遠遠小于臨界流化風量,床料流化不良,因此造成細小的床料在粗床料上鼓泡流動,(下轉(zhuǎn)第50頁)(上接第48頁)特別是分離器上細小的床料在回到4個返料口與床料接觸處時,流動性更差。另外,由于油槍布置及其霧化特性的不合理,容易產(chǎn)生局部高溫,造成床料結(jié)焦。3床下風道燃燒流化風,是一個案修正了DCS顯示的主一次風量、二次風量、床下風道燃燒器的風量和高壓流化風量。由于機組啟動初期爐膛的流化風全部由床下風道燃燒器提供(此時的流化風量是4支床下風道燃燒的風量總和),而現(xiàn)在的臨界流化風量試驗所測得數(shù)據(jù)是兩側(cè)主一次風量的總和,與啟動初期的實際運行方式不符,且床下風道燃燒器的風管較短,特別是直管段更短,合理安裝測點較困難,從而使實際風量與測量風量有較大偏差。通過床下風道燃燒流化風的臨界流化風量試驗,取得了4#爐點火至退油槍階段的臨界流化風量。根據(jù)風量調(diào)整后的情況,重新調(diào)整床下、床上油槍出力。(1)將床下油槍霧化片由0.4t/h調(diào)為0.6t/h,規(guī)定相應(yīng)的風道燃燒器的預(yù)燃室煙氣溫度≯1200℃,風道燃燒器的煙溫≯950℃。若發(fā)生溫度超限,先增加風量冷卻,若不能控制溫度在許可范圍,則調(diào)整油槍出力。(2)將床上1#、2#、5#、6#床上油槍霧化片由1.2t/h調(diào)整為1.0t/h,前墻的3#、4#床上油槍霧化片由1.2t/h調(diào)整為0.8t/h,通過清理或更換小一規(guī)格的油槍霧化片,控制爐膛各測點床溫不超過950℃。(3)油槍調(diào)整原則是:盡量增大床下油槍出力,盡量降低A、B側(cè)墻的4支床上油槍出力,盡量不投前墻的2支床上油槍。在4#爐升爐過程中,除控制床上床溫各測點溫度不超過950℃,還要求投入床上油槍時,應(yīng)調(diào)整一次風實際風量高于臨界流化風量1萬m3/h左右,并盡快升高床溫至投煤溫度,投煤前應(yīng)保證床壓在3.0～3.5kPa之間,投煤時下層平均溫度控制在650℃左右,且流化狀態(tài)良好。4整理后的結(jié)焦預(yù)防成效(1)連州電廠循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)焦屬于低溫結(jié)焦,原因是由于一次風風量不足導(dǎo)致床料流化不良,同時油槍中心火焰直接在局部靜止狀態(tài)床料上燃燒造成的。(2)DCS顯示風量值指示偏大是流化風不足的主要原因。糾正各風量值,重新測定臨界流化風量值