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220t/h循环流化床锅炉低温结焦的对策 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|意甲直播cctv5 / 13-09-03

一、220t/h循环流化床锅炉的简介
    循环流化床锅炉已被广泛地应用于世界各地的动力系统,同时循环流化技术不断地提高,使循环流化床锅炉技术更加成熟和广泛应用。盘锦辽河热电有限公司的220t/h循环流化床锅炉是芬兰奥斯龙(Ahlstron Pyropower)公司的产品,主蒸汽参数为:61.lkg/s,540C,12.5MPa.
    锅炉启动时的燃料为天然气,共有4支启动燃烧器,主要用于锅炉启动阶段的点火和使炉膛温度达到煤燃烧的温度。锅炉炉膛底部共有9支热电偶,测量炉膛温度,当炉膛温度达538℃(设计煤种可以燃烧的温度)时,可以嗝式(脉冲式)向炉膛内加煤,当数据证明煤正常燃烧后,可以降低启动燃烧器的燃烧强度,增加煤量,直至炉膛温度达到锅炉正常运行温度(860℃),生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
    锅炉的大部分一次空气由风箱进入炉膛,以提供床料的流化空气量,一小部分一次空气从布风板上部进入炉膛内,以辅助床料流化;二次空气从燃烧室不同高度进入炉内,加强床料的循环,并提供煤分级燃烧的氧气。
    我公司的热电装置于1996年2月20日一次产汽发电成功。在运行操作人员精心管理,精心维护和精心操作下,热电装置实现了连续运行160天的优异成绩。但在优异成绩的背后,也有艰辛历程,在1999年1月10日,检修后的锅炉在冷启动过程中,在炉膛内部出现了结焦,针对此次结焦,结合锅炉运行以来的实际经验,认真详细地分析了此次结焦的原因。
二、出现低温结焦情况
此次出现炉膛内部结焦的大致情况如下:锅炉具备启动条件后,向锅炉加水,启动风机系统,达到设计最低流化风量后,操作人员利用燃料煤添加装置添加床料(床料是锅炉停运前排入底灰仓的锅炉底灰),点燃2号启动燃烧器,锅炉开始升温,当炉膛温度达到150℃左右时,点燃1号和3号启动燃烧器,当炉膛温度达到300℃左右时,点燃4号启动燃烧器。当炉膛温度达到420℃左右时,利用燃料添加装置,向炉膛嗝式加入燃料煤,操作人员从控制屏上监视到锅炉炉膛温度上升,烟气氧含量下降,证明煤在燃烧室内已正常燃烧。之后操作人员向炉膛连续加入燃料煤。
    随着加煤量的增加,操作人员发现如下不正常的工艺现象:
    1.个别炉膛热电偶的指示突然升至900℃以上,其中1号温度点已达1100℃左右(图1),而此时正常的炉膛温度应该为600℃左右;
    2.锅炉的侧灰冷却器无法正常运行,即无法自动排出锅炉的底灰;
    3.随着加煤量的增加,在无法排出底灰的情况下,锅炉炉膛的床料压力却有下降的趋势(图2)。利用侧灰冷却器人工通灰孑L进行人工通灰,用力较大,十分困难,从灰孔排出的灰是粘结在一起的大块,呈蜂窝状,硬度较大,而且中间夹杂着黑色颗料(末燃烧的碳);
    4.随情况的恶化,烟气的氧含量的变化并不十分明显(图3);
    5.运行人员通过增加流化风量后,炉膛温度没有恢复正常;
    6.到锅炉现场,通过4支启动燃烧器的观察孔向炉膛内观察,发现燃烧室的部分区域火色明亮,见不到有飞溅燃烧的煤颗粒。说明煤进入锅炉后,没有进行正常流化和燃烧,而是堆积在局部区域发生了燃烧,致使该区域的温度超出正常范围,随着这种燃烧的继续,温度已超过了床料的熔融温度。
    以上的种种事实表明锅炉在启动过程中出现了低温结焦。
三、低温结焦的分析
    循环流化床锅炉的主要燃料是煤。锅炉在启动过程中和正常运行过程中,由于操作等原因,易造成炉内结焦。
    就煤的成份而言,煤是由某些结构极其复杂的有机物组成的,其化学组成有碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分等,造成锅炉结焦的成份是碳和灰分。
    具有强粘结性(煤的粘结性是煤在粉碎后,在隔绝空气的情况下加热到一定温度时,煤的颗粒相互粘结形成焦块的特性)的煤在燃烧时,由于煤的粘结,容易形成大块,严重影响煤的燃烧,甚至出现结焦的现象。
    在锅炉启动和运行中,经常遇到低温结焦和高温结焦两种结焦现象。低温结焦和高温结焦都是超过了灰渣的熔点温度,使灰渣熔融成块。低温结焦的特点是整个锅炉的炉膛温度很低,只有400—500℃,但在炉膛局部区域的温度已达到燃料煤的着火温度,床料尚没流化而风量却足以使其继续着火、燃烧。以致炉膛局部温度超过了灰渣的熔点温度,火色白亮,形成结焦,一旦局部出现结焦,就会影响到周围,使周围的温度愈来愈高,从而使焦块结得愈来愈大。低温结焦的焦块往往是熔化的灰渣夹杂有许多未燃的煤渣颗粒组成。高温结焦的特点是床料完全流化了,炉膛温度超过了850℃,由于底部床料中含碳量过多,其激烈燃烧,温度急剧升高,火色变成白色,当炉膛温度超过灰渣熔点温度,即出现整个布风板上床料的大面积结渣,其焦块是由熔融的灰渣组成的。
    对燃煤锅炉来说,要特别注意灰的熔点,若太低时,容易熔融结焦。灰分熔点约在1000~ 1500C之间,一般说,含硅酸盐和氧化铝等酸性成分多的灰分,熔点较高;含氧化铁,氧化钙和氧化镁等碱性成分多的灰分,熔点较低。此外,灰分在还原性气氛中的熔点要比在氧化性的气氛中的高,二者相差约40~179℃。
四、防止出现低温结焦的措施
    为了防止循环流化床锅炉在启动过程中出现低温结焦的现象,应该采取如下措施:
    1.在锅炉启动时,宜采用筛分范围较窄、颗粒较细的床料,以避免在低风速启动时使床料形成分层,从而引起低温结焦。在实际工作中,我们对锅炉排出的底灰进行筛分,筛选细颗粒的灰做为锅炉启动时的床料;
    2.在锅炉启动前,要准备足够的床料,以备在锅炉加煤前向炉内补充床料;
    3.在锅炉启动时,床料的可燃物的含量应尽可能地少。床料一般情况下是采用锅炉正常运行时所排出的底灰,因为其可燃物少,这样锅炉在利用天然气启动时,床料不会出现燃烧;
    4.在仪表正常的情况下,要保证锅炉的流化风量,这是保证床料在炉膛内部正常流化的关键,也是首要的环节;
    5.在锅炉启动过程中,燃烧用的煤种与设计煤种变化时,锅炉的流化风量也应有一定的变化。在锅炉启动前,对燃用的煤进行工业分析,以确定煤种。若此煤的密度大于锅炉设计煤的密度时,锅炉启动时的流化风量应有所增加,以防止床料流化不佳,导致结焦。如图4中,若设计煤的流化风量为A-B-C-D,实际煤的密度大于设计煤的密度,则实际流化风量应为1-2-3-4;
    6.在锅炉启动过程中,要保证炉内床料的数量,要维持床层压力微低于设计压力。由于排灰和烟气夹带等,会使炉内的床料有一定的损失,这样炉内的热载体会逐渐减少,会出现炉膛温度分布不均的现象,适量通过燃料煤添加装置等向炉内加入一定的床料,使炉膛各部位温度分布均匀;
    7.在锅炉启动过程中,启动燃烧器的燃烧温度,最高可以达1000℃以上,足以使床料熔融,形成焦块。通过控制启动燃烧器的燃烧强度或进行不完全燃烧,以降低其燃烧的温度,防止出现局部超温的现象;
    8.锅炉在启动过程中,炉内床料的温度应均匀升高,即每个热电偶的测量值应符合锅炉的升温线。若炉膛温度值出现异常,并持续突发攀升,且高于锅炉正常运行的床料温度的现象时,操作人员此时必须采取措施,因为此现象的出现是发生低温结焦的前兆,操作人员最好同时做如下的工作:
    (1)对热电偶元件运行检查,要保证其正常工作;
    (2)增加锅炉流化风量,使流化风量大于设计流化风量,让床料完全流化,重复几次此操作,最终使炉膛温度均匀,如图5所示的流化风量;
    (3)停止向炉膛加煤;
    (4)减少锅炉启动燃烧器的燃烧强度,即在炉膛温度没有正常恢复以前,不再增加燃烧强度;
    9.在锅炉天然气或煤启动过程中,可以适当地启动锅炉的底灰系统,通过此办法,可以使炉内的床料“活动”起来,减少炉膛内“死灰”的存在,若炉膛内有“死灰”,则该部位的温度通常偏低,使炉膛温度分布不均,有碍于锅炉按正常的升温曲线进行升温。
    此外,让锅炉的炉膛处于还原性气氛中,可以提高灰熔融的温度,主要方法是向炉膛内加入少量的石灰石,或控制进入锅炉的二次风量,降低烟气中的氧含量。
    通过以上几项工作,若炉膛温度比较均匀,没有特别异常的温度区域,同时通过炉内观察孔没有发现火色白亮的区域,则可以认为炉膛温度分布情况是均匀的,这样,操作人员可以按锅炉的升温曲线、升压曲线和操作规程进行操作,直至锅炉达到正常的负荷。
    五、采取措施后的效果
    此次锅炉低温结焦事故出现后,全体人员积极分析,总结运行中的失误和经验,通过采取如上措施后,在以后的运行实践中,没有出现过锅炉结焦的现象,意甲直播cctv5生产销售生物质锅炉,生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。

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