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75t/h循环流化床锅炉运行分析
发布时间：2013-08-25 08:18 来源：未知
自1999年10月第一台35 t/h循环流化床锅炉运行以来，为综合利用气化灰（德士古气化炉产的废渣）、造气渣（固定层煤气发生炉产的废渣），于2001年又增设了2台75 t/h循环流化床锅炉。该锅炉运行2年来，在抗磨损、保证连续运行方面令人满意，但由于设计煤种与使用煤种（烟煤掺烧造气渣或气化炉渣）之间的差异，在实际运行中出现了不同程度的问题。对此，我厂采取了相应的措施，取得了较好的效果，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑颗粒燃料。
1 床体温度高、返料温度高的问题
设计要求床温在850～950℃，但自开车运行以来床温一直在1 000℃左右。这不仅增大了氮氧化物的排放量，而且易使锅炉结焦，造成停炉事故。返料温度要求≤970℃，因返料风的供给来自一次风，返料风小，返料灰返回炉膛少，造成返料器超温至1030℃。
1.1 原因
(1)料层薄，大颗粒所占比例大。根据冷、热态试验风量测试的结论，热态比冷态运行时的一次风电流小5—10A。经测试，实际运行中料层厚度在(850±50)mm、炉渣含碳量低于5%时，床体温度、返料温度等参数才符合设计要求。
(2)煤的颗粒大小不均匀(表1)，且颗粒大的集中在床面上，使一次风吹不起来，难以形成全炉膛燃烧。
由表1可知，粒径大于5mm和小于0.28 mm的煤占37.4%，颗粒大小差别很大，易造成燃烧空间上移，致使灰未及时燃烬就被带入旋风分离器，造成返料超温。
(3)飞灰循环较差，灰量少，没有足够的灰返回炉膛以冷却床面。该锅炉采用2个旋风分离器作为一次返料，省煤器后空预器前设有百叶窗分离器作为二次返料。但由于返料风阀安装位置不当，二次返料一直未投用。在检修时，发现二次返料集灰器中灰较多，未得到利用而直接被烟气带入电除尘器，这也会造成返料回炉膛少、床温高。
1.2措施
首先清理二次返料器，将1年多未投运的二次返料器投入使用；改造返料风阀的位置（因原先冲刷返料口的水冷壁造成泄漏）；加强上煤系统的管理，严禁颗粒大于10 mm及含水量大于10%的煤进入煤仓；对配风系统进行疏通和改造，加强风量的配比。
2 给煤系统问题
2.1 给煤系统易堵原因
我厂建于1967年，在逐步扩产的同时，煤场不但没有增加还相应减少，阴雨天煤的湿度很难保证，给锅炉运行带来了很大的困难，2台75 t/h循环流化床锅炉多次因蓬煤而熄火。此外，设计的锅炉给煤系统有很多缺陷：中间环节太多；连接棱角太多；掺烧的气化灰较多，粘度较大，使原设计的螺旋给煤机不适宜我厂的煤种。
2.2给煤系统的改造
(1)给煤机移至操作层，称重给煤机不作改动，但加大它与螺旋给煤机之间的输煤管管径，螺旋给煤机上的小煤仓底部由锥形改成椭圆形，减少输煤阻力。由于给煤机移至操作层，方便了操作工观察判断蓬煤情况，且给煤机到炉膛的距离仅1.5 m，又减少2个转折点，有效避免了蓬煤。
(2)因掺烧的气化灰较多、粘度较大，原设计的螺旋给煤机螺旋桨叶被粘成一个圆棍，把螺旋给煤机改成刮板式给煤机，解决丁粘煤问题。给煤管上增加了播煤风喷嘴，容易积煤、粘煤的地方增设喷嘴，避免了煤粘在给煤管的现象。
(3)把负压给煤改成微正压给煤。
通过改造，给煤系统运行稳定，很少出现蓬煤现象，床温、返料温度也达到了设计要求。
3 一次风不足问题
3.1 原因
75t/h循环流化床锅炉运行之初，送风机选型较小，一次风风道阻力大、风量不足，起不到较好的扰流作用，物料得不到充分的混合。由于风量不足，在燃烧室密相区缺乏足够的氧量，锅炉的温度场分布不均匀，使锅炉带不上负荷。同时因炉内底料沸腾不好，炉膛内出现了“死料”从而产生低温结焦。由于流化风量明显不足（仅够初始流化）、烟速减小、尾部受热面积灰，使燃料在炉内不能很好燃烧，最高负荷只有45 t/h。
3.2措施
经分析计算，在一次风机两侧主风门处加装2个小旁路，可使进风总量由43 355. 34m3/h提高至48 481. 69m3/h。根据布风板特性试验，最低流化运行时的总风量为36 555m3/h，已能满足正常运行热态流化的要求。由于风道设计的原因，鼓风机挡板全开，比鼓风机电机额定转速的总设计风量63 480 m3/h少了14 998.3m3/h。现通过增加旁风道，风压不足的情况己彻底解决，比购买增压风机节省费用约15万元。
4 负荷达不到设计能力的问题
4.1 影响负荷的因素及调整
燃烧份额的合理分配是解决锅炉出力不足、热效率偏低和结焦的关键问题之一。燃烧份额与煤种、燃烧颗粒特性、锅炉循环系统、一次风量及一、二次风量比等因素有关。
4.1.1 煤质
煤的热值与燃烧室运行工况（床温、炉膛出口温度、过量空气系数）相结合，决定了循环燃烧系统和后部对流受热面之间的热负荷分配。对于不同煤质，发现发热量( Q)在10 450~14 630kj/kg(2 500~3 500 kcal/kg)的燃料低于900℃时运行就不稳定，而燃用16 720 kj/kg(4 000kcal/kg)以上的燃料时，850~900℃就能稳定运行，其中掺烧的气化灰的为8 778 kj/kg(2 100kcal/kg)。造气炉渣燃点高（680℃以上）、燃烧时间长(20 min)、燃烬难度大，燃烬时间长达38mm，主要原因是粒子核的燃烧温度靠热传导供给，并且绝大部分粒子在整个燃烧过程中形状变化不大，造成流化速比及阻力大，流速调节范围也很窄，不易取得很稳定的流化工况，极易产生流化死区。因此在烟煤掺烧气化炉渣后，合理配风和分段分级向炉膛送风是保证燃烧份额、燃烧室燃烧工况良好的先决条件。煤况分析见表2。
由表2可见，燃烧煤的挥发份高，运行中往往达不到设计值，因此采取了相应的调整：对于煤粉相对较多的煤，二次风量相应减小，以免炉膛出口烟温过高而造成主蒸汽超温；对于颗粒较多的煤，相应增加一次风量以保证良好的流化状态，并增加二次风量以降低床温，避免高温结焦，提高炉膛出口烟温，增加锅炉出力。
煤的化学特性也是影响锅炉负荷的主要因素。对于热值小的煤，可以通过调节一、二次风量及配比，使煤在炉膛内充分燃烧。如贫煤其挥发份含量在10%～20%，不易点燃，燃烧时火焰短，运行时可使床料厚度比正常时高一些，并增加一次风量，使煤能尽快着火燃烧，同时增加二次风量降低床温，提高炉膛出口烟温，从而增加负荷。烟煤的挥发份在20%～40%，易点燃，燃烧火焰长，运行时可减小二次风量，避免主蒸汽超温，因其焦炭有结焦性，因此一次风可大些。
4.1.2 风量的配比
在配风上，75 t/h循环流化床锅炉采用炉膛前墙面（给煤侧）前上二次风管6个，前下二次风管3个；炉膛后墙面上后上二次风5个风管，后中二次风4个，后下二次风2个，外加播煤风管1个。左右炉门上各有3个二次风管向炉内分段、分级送风。二次风送入形式对炉内流体动力特性产生重要的影响。二次风主要是补充燃烧需要的空气，再者可起到扰动作用，加强气固两相的混合，通过调节各段二次风量的大小，使烟气流动中局部的高压富氧区得以均衡扩散。整个流化床循环系统处于或达到碳、灰平衡，保证了循环流化床锅炉的循环倍率。平衡后，密相区是个大的蓄热池，循环灰返回后将密相区内的煤产生的热量吸收后带到炉膛上部，使整个炉膛的温度场比较均匀。灰粒子的浓度，尤其是稀相区的浓度不断增大，使炉膛内的辐射换热和对流换热得以提高，在操作中应严格控制过热器后氧含量在6%左右，避免燃烧不充分或排烟热损失大。
4.2 效果
经过对二次返料的投运和给煤系统的改造及完善，又在风量配比上加以调整，目前锅炉出力已能达到86 t/h（额定负荷的115%）。
5 锅炉受热面磨损问题的改进
(1)2台锅炉运行3 600 h后，发现中间水冷壁壁厚仅剩9 mm，其它地方水冷壁磨出光亮。经多次实验，采用耐磨耐高温涂料对水冷壁( 40m2)喷涂，经过4个月的运行考验，效果较好。
(2)省煤器主要磨损部位发生在省煤器管两端，为此在它的上面及上边1~3排省煤器管子均加上护板，基本上解决了磨损。
(3)空气预热器第一级入口处管头磨漏，经用1个短管套入，周围再焊接，解决了该问题。
