CFB锅炉结焦的原因分析

CFB锅炉结焦的原因分析

【摘要】循环流化床锅炉向大型化、高参数发展已经是大势所趋，但是大型的循环流化床锅炉从设计、制造和运行方面都不成熟，如磨损、密封、结焦、出力达不到额定值等经常存在，只有在使用中总结经验不断改进。

关键词：循环流床锅炉原因结焦床温

1.前言

近年来，随着节能减排意识的提高和国内环保法治的不断完善，循环流化床锅炉作为高效清洁的燃烧技术，正在向大容量、高参数方向快速发展，相继投产了一批135MW级的440T/H的循环流化床锅炉，还有相当数量的300MW等级的1025T/H循环流化床锅炉投入运行。在调试、运行中，不少循环流化床锅炉发生了炉内结焦。华亭电厂的两台循环流化床锅炉是东方锅炉集团公司生产的DG480/Ⅱ2型，#1炉于2006年12月投入运行，#2炉于2007年4月投入运行，#1炉在投入商业生产后发生了一次大面积的非常严重地结焦，这次结焦是一次典型的经验不足、设备本身特点等造成的低温结焦，现此次炉内结焦进行探讨、分析。

2.华亭电厂CFB锅炉的设计特点

华亭电厂#1、2炉是东方锅炉集团公司在消化吸收及引进先进CFB锅炉技术的基础上，总结了第一、二代135～150MW等级循环流化床锅炉的成功经验，结合本公司在125MW、200MW、300MW、600MW大容量煤粉炉机组开发、设计制造方面的丰富经验，自主研发具有自主知识产权的第三代国产135～150MW等级的循环流化床锅炉，采用床下点火，左右各二支油枪。燃料采用#0轻柴油和两级破碎输煤系统，配一级给煤系统六台给煤机的前墙给煤方式，并配有独立的石灰石脱硫系统.设计煤种为华亭煤业集团的华亭煤矿、砚北煤矿、陈家沟煤矿的原煤筛选产生的煤矸石。设计允许煤的最大粒径为≤9mm，d50=,校核煤种为灰份较大的煤矸石。设计启动床料为石灰石颗粒或炉渣，设计煤种的特性如表一

3.结焦的原因分析

结焦的过程

2007年8月10日00：34，#1炉开始点炉，一次风量为10万Nm*3/h，启动床料为炉渣，床料厚度为650mm，床压为/。03:50开始脉冲投煤，床压为/，一次风量为12万Nm*3/h，密相区床温最高点为430℃、平均床温为390℃；04：20开始连续投煤，密相区床温最高点为700℃、平均床温为480℃。连续投煤后床压开始下降，由/至05：43降为/，此时一次风量为15万Nm*3/h，在这一过程中，密相区床温最高点在950℃以下，应该是正常的，只是床压有点低，床料太少。05：43至06：00炉膛右侧床压开始急骤下降为1KPa后基本保持不变，并且密相区部分床温迅速上升，运行那台给煤机，对应的密相区床温超过1000℃，最高达1200℃只能用切换给煤机来控制床温，并且床温偏差很大；07：58至08：46，炉膛左侧开始急骤下降为后基本保持不变，密相区床温发生了同炉膛右侧一样的变化。由于床压低，18：00，#1机才带60MW的电负荷，密相区部分床温在1000℃以上，最高达1200℃，被迫减出力来降低密相区床温；18：50，相继有三台给煤机内堵满煤跳闸，直至21：16其余三台给煤机内堵满煤相继跳闸，被迫停炉，由于床压一直显示低，没有启动冷渣器排渣。11日09：00，打开人孔门时才确认炉内大面积结焦，炉膛两侧人孔门被焦块堵死，在清理焦块时发现炉内左右两侧结焦非常严重，最厚达，布风板中间结焦较薄，而且松软，炉膛四面墙壁上不同程度的粘有焦块，落煤口基本被焦块堵死。

序类项目符号单位数值号别设计煤种校核煤种1燃煤成分收到基碳Car％收到基氢Har％收到基氧Oar％收到基氮Nar％1073收到基硫Sar％收到基灰份Aar％全水份War％干燥基无灰基挥发份Vdaf％低位发热量Qnet,arMJ/kg2灰熔点变形温度T1℃12201260软化温度T2℃12501280熔化温度T3℃12601290

表一

结焦的原因分析

床压测点布置不同，造成运行人员误判断

华亭电厂的床压测点布置在炉膛左右两侧墙上，并且距布风板100mm，运行人员没有掌握床压测点的布置特点，造成结焦程度的加剧、结焦面积的扩大。

根据床压测点的布置位置及一些数据分析，06:00右侧床压降为1KPa后基本保持不变，密相区部分床温在1000℃以上，最高达1200℃，这时炉膛右侧已经结焦，床压测点距布风板有一定距离，床压测点被掩埋在焦块中，无法测到风压，所以床压随结焦的程度加重而变小，如果床压测点布置在布风板上紧贴布风板，结焦后床压值变大；同样08：46以后炉膛左侧床压为基本保持不变，炉膛左侧也已经结焦。炉膛左右两侧结焦后，大量的一次风从布风板中间进入炉膛，暂时性的维持炉膛中部的流化状态，使锅炉维系运行，但是由于持续的高床温，炉膛中部的小焦块被吹起落在了基本没有一次风的炉膛左右两侧，使炉膛左右两侧的结焦加剧，最终形成一个炉内左右两侧高中间凹陷的形状；有一少部分焦块被吹起后，粘着在落煤口，造成给煤机堵煤跳闸。

煤质发生变化，致使投煤时对密相区床温选择不合适

根据以前多次的启动经验，一般密相区床温最高点在420℃以上，密相区平均床温在370℃以上，对应密相区高点床温给煤机脉动投煤，所用煤质为：收到基低位发热量基本为20MJ/kg左右，收到基挥发份为24～28％，启动很顺利。由于电量送出受线路限制6月26日#1炉停炉备用，停炉时煤仓煤位高，8月10日启动时还是按照以前的经验投煤，停炉时间长，煤质发生了很大的变化：收到基低位发热量为/kg，收到基挥发份仅为％。煤中挥发份的析出分两个阶段：第一稳定析出阶段在500～600℃，第二稳定析出阶段在800～1000℃；由于煤在煤仓内堆放时间较长，第一稳定阶段的挥发份的份额减少，保证了密相区床温在低温时稳定升高，但是大量的煤进入炉膛没有燃烧，随着炉内温度的不断升高，在密相区床温高点，煤的第二稳定析出阶段开始进行，高份额的挥发份和大量的焦炭参与燃烧，使密相区部分床温迅速上升超过1000℃，高温区许多煤快速熔化和没有燃烧的煤粘接在一起，形成焦块。清理炉内焦块时，炉左右两侧焦块内大部分是煤粘接在一起，又黑又硬，炉膛中部松软的部分基本是煤，如图一、图二所示。

启动床料粒径的影响

华亭电厂正常运行时入炉煤的粒径分布大概为：8～13mm为％，6～8mm为3％，3～6mm为20％，1～3mm为30％，1mm以下的为45％；正常运行产生的炉渣粒径分布大概如表二所示，根据多次启动的经验，将正常运行产生的炉渣不做任何处理，直接作为启动床料，收到很好的效果，但在这次启动前将正常运行产生的炉渣进行筛分，筛去了炉渣中的大颗粒后作为启动床料，并且将返料器内的大量细灰加入炉内。启动床料粒径的大小，对流化质量的好坏影响很大。床料颗粒太细，颗粒间的粘着力大，床料的密度加大，流化风量小，流化不良，容易出现沟流现象，造成结焦；流化风量大，在点炉过程中随着床温的不断升高，一次风速加快，容易将大量的床料带出炉膛，导致床压不断降低，床料减少，炉内床料太少，不能在炉内形成正常的内循环，并且床料中可燃成份大大超标，一旦遇到高温点，发生快速结焦。从这次结焦中应证了这些情况，焦块中基本是煤，如图一所示。

锅炉设计中存在一定缺陷

煤粉炉有炉内火焰监测装置，能够很好的了解炉内燃烧情况，便于运行人员调整。循环流化床锅炉由于其燃烧原理的特殊性、复杂性，至今还没有可利用的观察炉内燃烧情况的装置，只能采用最原始的在炉膛合适位置装设观火孔，以便运行人员了解炉内燃烧情况。华亭电厂两台循环流化床锅炉没有设计观火孔，使运行人员无法了解炉内燃烧情况，对炉内燃烧情况的分析和判断十分的不利，造成炉内结焦进一步扩大。

合计筛上所剩渣样的重量筛上所剩渣样重量占总样重量的百分比

表二

一次风量测点不准确

一次风量是循环量化床锅炉在运行中十分重要的参数，它不但关系到机组的经济性，更重要到关系到机组的安全性。8月10日点炉前所做流化风量为9万Nm*3/h，点炉时一次风量为10万Nm*3/h，开始脉冲投煤时一次风量为12万Nm*3/h，连续投煤时一次风量为15万Nm*3/h，按照这些风量值，正常点炉是不会结焦。但是，这次结焦停炉后，一次风量仍显示8万Nm*3/h，焦块清理后准备启动，一次风量在12万Nm*3/h，床料基本不流化，一次风量在13万Nm*3/h时，床料才开始流化，热工将一次风量测点校核后，一次风量在5万Nm*3/h床料已经流化良好。要认识到一次风量的重要性，一次风量偏大，容易将床料带出炉膛，形成空床；一次风量偏小，大颗粒的床料沉积在布风板上，引起流化不良，所以启动前要对一次风量做准确的校核。

4.结束语

循环流化床锅炉结焦有设计、制造、运行等多方面的因素。运行方面主要除一次风量的配比、煤质的变化、燃料粒径的大小、床料粒径的大小，还有返料不畅、耐磨浇注料脱落、