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220t/h循环流化床锅炉低温结焦的对策
发布时间：2013-09-03 08:04 来源：未知
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，富通新能源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。
