生物質(zhì)鍋爐尾部煙道粘結(jié)性沉積原因分析及對策

生物質(zhì)鍋爐尾部煙道粘結(jié)性沉積原因分析及對策摘要：生物質(zhì)鍋爐尾部煙道粘結(jié)性沉積是影響生物質(zhì)電廠安全生產(chǎn)的重要問題之一。文章是作者根據(jù)工作經(jīng)驗，分析生物質(zhì)鍋爐尾部煙道粘結(jié)性沉積原因，并根據(jù)分析的原因及現(xiàn)場運行情況制定相應(yīng)的技術(shù)措施。某生物質(zhì)電廠兩臺高溫高壓直燃生物質(zhì)的循環(huán)流化床鍋爐，在2015年全年，3次因#2機組尾部煙道中的低溫過熱器粘結(jié)性沉積，造成燃燒工況惡化而被迫停運。下面本人根據(jù)自己的工作經(jīng)驗及對現(xiàn)場運行工況的了解，分析一下該廠尾部低溫過熱器受熱面沉積的原因及應(yīng)該采取的技術(shù)措施。1鍋爐介紹該廠鍋爐型號為HX220-9.8—Ⅳ1，是高溫高壓、單汽包、汽水自然循環(huán)、平衡通風(fēng)鍋爐，采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。鍋爐主要由一個膜式水冷壁的爐膛、兩臺旋風(fēng)分離器和一個汽冷包覆的尾部豎井煙道三部分組成。爐膛出口與豎井煙道之間布置兩臺絕熱式旋風(fēng)分離器相連，尾部煙道由汽冷包墻組成的上煙道，布置三組低溫過熱器；絕熱式的下煙道墻內(nèi)布置有省煤器、光管臥式安裝的二、一次風(fēng)空氣預(yù)熱器。設(shè)計燃料品種為按樹的皮、枝、葉、根，甘蔗葉、渣，木材邊角料等農(nóng)林廢棄物。設(shè)計入爐燃料的配比為50％甘蔗葉(12％水分)+20％樹皮(25％水分)+30％其它(25％水分)。2低溫過熱器枯結(jié)性沉積分析按沉積形成的原理上分析，通?？梢苑謨深悾?1)在高溫燃燒區(qū)域內(nèi)處于熔融或半熔融的灰顆粒隨煙氣流動接觸到受熱面后形成粘附。(2)生物質(zhì)中易揮發(fā)的堿金屬物質(zhì)，主要是堿金屬氯化物在高溫下進(jìn)入氣相后，與煙氣、飛灰一起流過演到和受熱面等設(shè)備時，凝結(jié)吸附而形成的。結(jié)合該生物質(zhì)廠的實際用料情況(主要燃用樹皮)，ST溫度均大于900℃，出現(xiàn)熔融性粘附沉積的概率極低。但是，生物質(zhì)燃料葉中堿金屬含量較高，所以容易出現(xiàn)上述第二種沉積。據(jù)停爐后的采樣分析可知，該廠鍋爐爐內(nèi)沉積物為堿金屬氯化物，可見堿金屬導(dǎo)致的沉積程度較大其中沉積物主要物質(zhì)是K的化合物，下面本文對K的一些化合物穩(wěn)定性做一個分析。2.1鍋爐運行區(qū)域的劃分(1)紅色區(qū)域為目前該廠鍋爐運行的溫度區(qū)間。(2)該廠為提高高水分燃料燃燒的適應(yīng)性，2015年8月對#2爐爐膛進(jìn)行了加裝防磨梁的技術(shù)改造，床溫已有較大的提高。爐膛上層平均溫度最高點溫度在滿負(fù)荷運行時可達(dá)850攝氏度左右，爐膛出口溫度(即高過入口煙溫)在730攝氏度左右，所以圖上的A區(qū)域為爐膛運行的溫度區(qū)間。(3)高過的進(jìn)口煙溫為爐膛的出口煙溫，即上面所說的730℃附近，高過的入口煙溫約為670℃在這里，于是，圖上B區(qū)間為高過運行區(qū)域。(4)低過進(jìn)口煙溫約625℃，出口煙溫約為480℃，于是，圖上C區(qū)域為低過運行區(qū)域。2.2粘結(jié)性沉積成因分析在爐膛區(qū)域，主要的物質(zhì)為氣態(tài)的KCL、(KCL)2與同態(tài)的K2O·SiO2，由于物質(zhì)形態(tài)單一，故不會出現(xiàn)粘結(jié)性沉積。存高溫過熱器以及低溫過熱器上層區(qū)域，隨著溫度的下降，K2SO4與K2O·SiO2均以同態(tài)形式存在，且濃度變化極小，但氣態(tài)KCL的濃度不斷的下降，而同態(tài)KCL的濃度卻不斷的升高，這表明了，在煙氣換熱溫度下降的過程中，在高溫過熱器以及低溫過熱器上層區(qū)域，均會出現(xiàn)氣態(tài)KCL以在過熱器管壁表面上直接相變凝華析出，析出的過程粘附煙氣中的灰顆粒，形成粘結(jié)性沉積，并在管子表面沿著氣流方向生長，且外層積灰被煙氣長時間高溫?zé)Y(jié)而形成密實的積灰沉積層。另外，隨著煙氣溫度的進(jìn)一步下降，在低溫過熱器中層及下層區(qū)域處，氣態(tài)KCL、(KCL)2濃度以為0，說明了已經(jīng)完全析出，形成了相對穩(wěn)定的固相，故這些區(qū)域形成的為松散性積灰。另外，在圖上可以看出，高過溫度區(qū)域KCL凝華析出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低過區(qū)域。但是由于該廠尾部煙道低過、省煤器、空預(yù)器等受熱面均是采用臥式布置，管子之問的管距很小。相對立式布置的受熱面(如高溫過熱器、豎升煙道前包墻煙窗)來說，一旦臥式布置的受熱面出現(xiàn)積灰，便極容易發(fā)展成大面積堵塞煙氣通道的堵灰現(xiàn)象。而在高溫過熱器區(qū)域，表面積灰強沉積的表現(xiàn)為管子表面沉積積灰厚度增加，直接的影響是換熱強度降低。據(jù)上面的分析，該廠鍋爐正常運行中，溫度是影響粘結(jié)性沉積的主要原因，且580-750℃為粘結(jié)性沉積形成的溫度區(qū)間，沉積的形成遺隨著溫度的上升而上升。3對策分析按照前面的分析，盡量降低低過入口溫度是控制低過粘結(jié)性沉積的重要的攻堅點，且低過進(jìn)口煙氣溫度盡量控制在580℃以下或左右。因此建議采用以下措施：(1)合理摻配燒生物質(zhì)燃料，避免燃燒后移。通過將高、低水分燃料，離、低熱值燃料，高、低揮發(fā)分燃料按一定的比例進(jìn)行摻配，以控制入爐的燃料的平均熱值在2000大卡左右，平均水分存35％以下。(2)降低屏過入口及高過入口蒸汽溫度。采川降參數(shù)運行方式及利用大修機會開展減溫水系統(tǒng)改造，改造成本低，效果明顯。(3)進(jìn)行吹灰器改造，將目前的蒸汽吹灰改造成弱爆式吹灰，改善吹灰效果。(4)其他運行措施。在風(fēng)帽損壞漏渣的情況下，依然要保證較高的一次風(fēng)量，以保證正常流化必要的風(fēng)壓。盡量降低入爐水分，避免燃燒火焰巾心后移。保證有氧燃燒，避免燃燒火焰巾心后移。盡量控制高灰量低灰熔點的燃料(如甘蔗渣)的一次使用量。4結(jié)束語(1)該生物質(zhì)電廠在鍋爐止常運行時，出現(xiàn)因灰熔融而粘附沉積的概率較低。而主要沉積方式為堿金屬氯化物升華后凝結(jié)粘附沉積。(2)溫度是