CFB鍋爐結(jié)焦的原因分析

1、CFB鍋爐結(jié)焦的原因分析             【摘要】循環(huán)流化床鍋爐向大型化、高參數(shù)發(fā)展已經(jīng)是大勢(shì)所趨，但是大型的循環(huán)流化床鍋爐從設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行方面都不成熟，如磨損、密封、結(jié)焦、出力達(dá)不到額定值等經(jīng)常存在，只有在使用中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)不斷改進(jìn)。關(guān)鍵詞：循環(huán)流床鍋爐（CFB鍋爐） 原因  結(jié)焦  床溫1. 前言近年來，隨著節(jié)能減排意識(shí)的提高和國內(nèi)環(huán)保法治的不斷完善，循環(huán)流化床鍋爐作為高效清潔的燃燒技術(shù)，正在向大容量、高參數(shù)方向快速發(fā)展，相繼投產(chǎn)了一批135MW

2、級(jí)的440T/H的循環(huán)流化床鍋爐，還有相當(dāng)數(shù)量的300MW等級(jí)的1025T/H循環(huán)流化床鍋爐投入運(yùn)行。在調(diào)試、運(yùn)行中，不少循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生了爐內(nèi)結(jié)焦。華亭電廠的兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐是東方鍋爐集團(tuán)公司生產(chǎn)的DG480/13.73-2型，#1爐于2006年12月投入運(yùn)行，#2爐于2007年4月投入運(yùn)行，#1爐在投入商業(yè)生產(chǎn)后發(fā)生了一次大面積的非常嚴(yán)重地結(jié)焦，這次結(jié)焦是一次典型的經(jīng)驗(yàn)不足、設(shè)備本身特點(diǎn)等造成的低溫結(jié)焦，現(xiàn)此次爐內(nèi)結(jié)焦進(jìn)行探討、分析。2. 華亭電廠CFB鍋爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)華亭電廠#1、2爐是東方鍋爐集團(tuán)公司在消化吸收及引進(jìn)先進(jìn)CFB鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了第一、二代135150MW等級(jí)循環(huán)

3、流化床鍋爐的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本公司在125MW、200MW、300MW、600MW大容量煤粉爐機(jī)組開發(fā)、設(shè)計(jì)制造方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代國產(chǎn)135150MW等級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐，采用床下點(diǎn)火，左右各二支油槍。燃料采用#0輕柴油和兩級(jí)破碎輸煤系統(tǒng)，配一級(jí)給煤系統(tǒng)六臺(tái)給煤機(jī)的前墻給煤方式，并配有獨(dú)立的石灰石脫硫系統(tǒng).設(shè)計(jì)煤種為華亭煤業(yè)集團(tuán)的華亭煤礦、硯北煤礦、陳家溝煤礦的原煤篩選產(chǎn)生的煤矸石。設(shè)計(jì)允許煤的最大粒徑為9mm，d50=1.1mm,校核煤種為灰份較大的煤矸石。設(shè)計(jì)啟動(dòng)床料為石灰石顆粒或爐渣，設(shè)計(jì)煤種的特性如表一3. 結(jié)焦的原因分析3.1. 結(jié)焦的過程 &#

4、160; 2007年8月10日00：34，#1爐開始點(diǎn)爐，一次風(fēng)量為10萬Nm*3/h（試驗(yàn)臨界流化風(fēng)量為9萬Nm*3/h），啟動(dòng)床料為爐渣，床料厚度為650mm，床壓為6.3/5.9KPa.。03:50開始脈沖投煤，床壓為5.1/5.7KPa，一次風(fēng)量為12萬Nm*3/h，密相區(qū)床溫最高點(diǎn)為430、平均床溫為390；04：20開始連續(xù)投煤，密相區(qū)床溫最高點(diǎn)為700、平均床溫為480。連續(xù)投煤后床壓開始下降，由4.9/5.1KPa至05：43降為2.9/2.9KPa，此時(shí)一次風(fēng)量為15萬Nm*3/h，在這一過程中，密相區(qū)床溫最高點(diǎn)在950以下，應(yīng)該是正常的，只是床壓有點(diǎn)低，床料太少。05：43

5、至06：00爐膛右側(cè)床壓開始急驟下降為1 KPa后基本保持不變，并且密相區(qū)部分床溫迅速上升，運(yùn)行那臺(tái)給煤機(jī)，對(duì)應(yīng)的密相區(qū)床溫超過1000，最高達(dá)1200只能用切換給煤機(jī)來控制床溫，并且床溫偏差很大；07：58至08：46，爐膛左側(cè)開始急驟下降為0.96KPa后基本保持不變，密相區(qū)床溫發(fā)生了同爐膛右側(cè)一樣的變化。由于床壓低，18：00，#1機(jī)才帶60MW的電負(fù)荷，密相區(qū)部分床溫在1000以上，最高達(dá)1200，被迫減出力來降低密相區(qū)床溫；18：50，相繼有三臺(tái)給煤機(jī)內(nèi)堵滿煤跳閘，直至21：16其余三臺(tái)給煤機(jī)內(nèi)堵滿煤相繼跳閘，被迫停爐，由于床壓一直顯示低，沒有啟動(dòng)冷渣器排渣。11日09：00，打開人

6、孔門時(shí)才確認(rèn)爐內(nèi)大面積結(jié)焦，爐膛兩側(cè)人孔門被焦塊堵死，在清理焦塊時(shí)發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)左右兩側(cè)結(jié)焦非常嚴(yán)重，最厚達(dá)1.5m，布風(fēng)板中間結(jié)焦較薄，而且松軟，爐膛四面墻壁上不同程度的粘有焦塊，落煤口基本被焦塊堵死。序類項(xiàng)目   符號(hào)單位數(shù)    值號(hào)別設(shè)計(jì)煤種校核煤種1燃煤成分收到基碳Car48.930.9收到基氫Har2.882.8收到基氧Oar4.326.15收到基氮Nar0.031073收到基硫Sar0.830.67收到基灰份Aar29.6448.6全水份War12.89.1干燥基無灰基揮發(fā)份Vdaf22.316.9低位發(fā)熱量Qnet,arMJ/kg18

7、.8412.042灰熔點(diǎn)變形溫度T112201260軟化溫度T212501280熔化溫度T312601290表   一3.2. 結(jié)焦的原因分析3.2.1. 床壓測(cè)點(diǎn)布置不同，造成運(yùn)行人員誤判斷   華亭電廠的床壓測(cè)點(diǎn)布置在爐膛左右兩側(cè)墻上，并且距布風(fēng)板100mm，運(yùn)行人員沒有掌握床壓測(cè)點(diǎn)的布置特點(diǎn)，造成結(jié)焦程度的加劇、結(jié)焦面積的擴(kuò)大。   根據(jù)床壓測(cè)點(diǎn)的布置位置及一些數(shù)據(jù)分析，06:00右側(cè)床壓降為1KPa后基本保持不變，密相區(qū)部分床溫在1000以上，最高達(dá)1200，這時(shí)爐膛右側(cè)已經(jīng)結(jié)焦，床壓測(cè)點(diǎn)距布風(fēng)板有一定距離，床壓測(cè)點(diǎn)被掩埋在焦

8、塊中，無法測(cè)到風(fēng)壓，所以床壓隨結(jié)焦的程度加重而變小，如果床壓測(cè)點(diǎn)布置在布風(fēng)板上緊貼布風(fēng)板，結(jié)焦后床壓值變大；同樣08：46以后爐膛左側(cè)床壓為0.96KPa基本保持不變，爐膛左側(cè)也已經(jīng)結(jié)焦。爐膛左右兩側(cè)結(jié)焦后，大量的一次風(fēng)從布風(fēng)板中間進(jìn)入爐膛，暫時(shí)性的維持爐膛中部的流化狀態(tài)，使鍋爐維系運(yùn)行，但是由于持續(xù)的高床溫，爐膛中部的小焦塊被吹起落在了基本沒有一次風(fēng)的爐膛左右兩側(cè)，使?fàn)t膛左右兩側(cè)的結(jié)焦加劇，最終形成一個(gè)爐內(nèi)左右兩側(cè)高中間凹陷的形狀；有一少部分焦塊被吹起后，粘著在落煤口，造成給煤機(jī)堵煤跳閘。         3.2

9、.2. 煤質(zhì)發(fā)生變化，致使投煤時(shí)對(duì)密相區(qū)床溫選擇不合適   根據(jù)以前多次的啟動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，一般密相區(qū)床溫最高點(diǎn)在420以上，密相區(qū)平均床溫在370以上，對(duì)應(yīng)密相區(qū)高點(diǎn)床溫給煤機(jī)脈動(dòng)投煤，所用煤質(zhì)為：收到基低位發(fā)熱量基本為20MJ/kg左右，收到基揮發(fā)份為2428，啟動(dòng)很順利。由于電量送出受線路限制6月26日#1爐停爐備用，停爐時(shí)煤倉煤位高，8月10日啟動(dòng)時(shí)還是按照以前的經(jīng)驗(yàn)投煤，停爐時(shí)間長，煤質(zhì)發(fā)生了很大的變化：收到基低位發(fā)熱量為16.97MJ/kg，收到基揮發(fā)份僅為16.19。煤中揮發(fā)份的析出分兩個(gè)階段：第一穩(wěn)定析出階段在500600，第二穩(wěn)定析出階段在8001000；由于煤在

10、煤倉內(nèi)堆放時(shí)間較長，第一穩(wěn)定階段的揮發(fā)份的份額減少，保證了密相區(qū)床溫在低溫時(shí)穩(wěn)定升高，但是大量的煤進(jìn)入爐膛沒有燃燒，隨著爐內(nèi)溫度的不斷升高，在密相區(qū)床溫高點(diǎn)，煤的第二穩(wěn)定析出階段開始進(jìn)行，高份額的揮發(fā)份和大量的焦炭參與燃燒，使密相區(qū)部分床溫迅速上升超過1000，高溫區(qū)許多煤快速熔化和沒有燃燒的煤粘接在一起，形成焦塊。清理爐內(nèi)焦塊時(shí)，爐左右兩側(cè)焦塊內(nèi)大部分是煤粘接在一起，又黑又硬，爐膛中部松軟的部分基本是煤，如圖一、圖二所示 。        3.2.3. 啟動(dòng)床料粒徑的影響華亭電廠正常運(yùn)行時(shí)入爐煤的粒徑分布大概為：813mm

11、為2.5，68mm為3，36mm為20，13mm為30，1mm以下的為45；正常運(yùn)行產(chǎn)生的爐渣粒徑分布大概如表二所示，根據(jù)多次啟動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)，將正常運(yùn)行產(chǎn)生的爐渣不做任何處理（設(shè)計(jì)啟動(dòng)床料為03mm），直接作為啟動(dòng)床料，收到很好的效果，但在這次啟動(dòng)前將正常運(yùn)行產(chǎn)生的爐渣進(jìn)行篩分，篩去了爐渣中的大顆粒后作為啟動(dòng)床料，并且將返料器內(nèi)的大量細(xì)灰加入爐內(nèi)。啟動(dòng)床料粒徑的大小，對(duì)流化質(zhì)量的好壞影響很大。床料顆粒太細(xì)，顆粒間的粘著力大，床料的密度加大，流化風(fēng)量小，流化不良，容易出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，造成結(jié)焦；流化風(fēng)量大，在點(diǎn)爐過程中隨著床溫的不斷升高，一次風(fēng)速加快，容易將大量的床料帶出爐膛，導(dǎo)致床壓不斷降低，床料減少

12、，爐內(nèi)床料太少，不能在爐內(nèi)形成正常的內(nèi)循環(huán)，并且床料中可燃成份大大超標(biāo)，一旦遇到高溫點(diǎn)，發(fā)生快速結(jié)焦。從這次結(jié)焦中應(yīng)證了這些情況，焦塊中基本是煤，如圖一所示。3.2.4. 鍋爐設(shè)計(jì)中存在一定缺陷煤粉爐有爐內(nèi)火焰監(jiān)測(cè)裝置，能夠很好的了解爐內(nèi)燃燒情況，便于運(yùn)行人員調(diào)整。循環(huán)流化床鍋爐由于其燃燒原理的特殊性、復(fù)雜性，至今還沒有可利用的觀察爐內(nèi)燃燒情況的裝置，只能采用最原始的在爐膛合適位置裝設(shè)觀火孔，以便運(yùn)行人員了解爐內(nèi)燃燒情況。華亭電廠兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐沒有設(shè)計(jì)觀火孔，使運(yùn)行人員無法了解爐內(nèi)燃燒情況，對(duì)爐內(nèi)燃燒情況的分析和判斷十分的不利，造成爐內(nèi)結(jié)焦進(jìn)一步擴(kuò)大。合計(jì)篩上所剩渣樣的重量（g）8.0 9

13、.2 34.5 60.5 38.4 112.9 54.7 128.4 25.3 27.6 499.5 篩上所剩渣樣重量占總樣重量的百分比（%）1.60 1.84 6.90 12.10 7.68 22.58 10.925.68 5.06 5.52 表二3.2.5. 一次風(fēng)量測(cè)點(diǎn)不準(zhǔn)確一次風(fēng)量是循環(huán)量化床鍋爐在運(yùn)行中十分重要的參數(shù)，它不但關(guān)系到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，更重要到關(guān)系到機(jī)組的安全性。8月10日點(diǎn)爐前所做流化風(fēng)量為9萬Nm*3/h，點(diǎn)爐時(shí)一次風(fēng)量為10萬Nm*3/h，開始脈沖投煤時(shí)一次風(fēng)量為12萬Nm*3/h，連續(xù)投煤時(shí)一次風(fēng)量為15萬Nm*3/h，按照這些風(fēng)量值，正常點(diǎn)爐是不會(huì)結(jié)焦。但是，這次結(jié)焦停爐后，一次風(fēng)量仍顯示8萬Nm*3/h，焦塊清理后準(zhǔn)備啟動(dòng)，一次風(fēng)量在12萬Nm*3/h，床料基本不流化，一次風(fēng)量在13萬Nm*3/h時(shí)，床料才開始流化，熱工將一次風(fēng)量測(cè)點(diǎn)校核后，一次風(fēng)量在5萬Nm*3/h床料已經(jīng)流化良好。要認(rèn)識(shí)到一次風(fēng)量的重要性，一次風(fēng)量偏大，容易將床料帶出爐膛，形成空床；一次風(fēng)量偏小，大顆粒的床料沉積在布風(fēng)板上，引起流化不良，所以啟動(dòng)前要對(duì)一次風(fēng)量做準(zhǔn)確的校核。4. 結(jié)束語   循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦有設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等多方面的因素。運(yùn)行方面主要除一次風(fēng)量的配比、煤質(zhì)的變化、燃料粒徑的大小、床料粒徑的大小，還有返料不暢、耐磨澆注料脫落、風(fēng)帽損壞等原因。