300mw循环流化床锅炉结焦原因分析

300mw循环流化床锅炉结焦原因分析

dg-1025、d.5-541、541吨循环兵器锅炉采用一台中心热流中心、一台单炉、蒸汽冷却风分析仪、平衡通风和前墙供应的配置方法。风通过空气预热器（空预器）加热，进入水风扇室。风通过布风板的钟罩风帽将地板流到空气中，并形成从方向表的两个相流，布风板的面积为466.5mm2875mm。经空预器加热后的二次风通过布置在前后墙上的二次风箱分上下两层进入炉膛,实现分级燃烧,上下二次风出口距布风板的垂直距离分别为4950mm和1000mm。炉膛密相区水冷壁前后墙及两侧墙上共设置6台床上点火油枪,前后墙从右到左分别为C1、C2、C3、C4,左右侧墙上分别为C6、C5,床上油枪点火风取自热二次风管,燃烧器喷口距离布风板的垂直距离为3380mm,燃烧器喷口距离对面墙壁的直线距离为5.3m,风道点火油枪燃烧用风取自热一次风母管。每台锅炉配8台给煤机,均匀分布在前墙,给煤机密封风来自冷一次风管,落煤管播煤风来自热一次风母管经高压增压风机提高压力后,用于炉前气力播煤,落煤管出口距离布风板的垂直距离为1000m,6个排渣口布置在炉膛后水冷壁下部,分别对应6台滚筒式冷渣器,排渣口距离布风板的垂直距离为176.6mm,在点火试运阶段的煤质分析见表1。两台锅炉的临界流化风量基本相同,1号锅炉在起动运行阶段很少结焦,而2号锅炉出现了严重的结焦。12锅炉点火及焦炉面无检测2010年1月18日19:53点火至1月21日5:18停炉期间全部烧油,已经发现炉膛里有部分焦块,1月21日19:30锅炉点火至22日11:303、6号给煤机间断投煤,因汽轮机主汽管道压力测量管泄漏停止给煤机运行,故障处理后15:043、5号给煤机开始间断投煤,试投7号给煤机时DCS称重装置显示为0,但是从床温变化情况看有较多的煤进入炉膛,后因给水泵滤网堵塞,锅炉停运。1月23日1:56锅炉重新点火,3:473、5、7、2号给煤机间断投煤,早上7:00通过后墙下二次风管上观火孔看到左侧床料红亮且上下翻滚,右侧床料发暗且没有流化现象,炉膛上部左侧平均温度比右侧低约120℃,右侧屏式过热器和屏式再热器管壁超温,用减温水调节但无效果,立即停炉检查。下午16:30打开炉膛右侧人孔门,看到前墙壁面上对应C3、C4油枪附近区域的炉墙上有一层厚约85mm面积分别为3m×5m和2m×3m的床料附着在壁面上,后墙壁面对应C2油枪处也有一层厚85mm面积有3m×3m的床料附着在壁面上;每个落煤口处有一小堆的焦块,其中紧靠前墙3号给煤机落煤口床面上有一堆焦块凸出堆积在床面上。附着在壁面上的焦块呈深褐色,中间有气孔,层状质地疏松,应是油烟混合在上升的床料与贴壁下行的床料形成,堆在床面上的焦块呈深褐色熔融状,有气孔质地坚硬,焦块周围区域夹杂有未烧结的疏松焦块,符合高温结焦特征。2焦块坍塌的原因分析(1)．摆动床料颗粒度CFB锅炉起动用的床料要求采用CFB锅炉排出的冷渣,粒度一般控制在0～8mm,其中1mm以下占20%,1～3mm占50%,3～8mm占25%,6mm以上的不能大于10%,若起动床料颗粒度太大,则需要较高的流化速度。在锅炉点火起动过程中,风量略高于临界流化风量,当床料颗粒较大,容易出现大颗粒沉底致床料严重分层,使流化不良,引发结焦。检查2号锅炉的床料,其中混杂有部分颗粒度大于45mm的矸石块。在纯烧油的吹管阶段结束后,进入炉膛内检查床料,发现每一个下二次风喷口处有一堆相对干净的粒径大约30mm的矸石块和少量的焦块。(2)床料的注意事项在起动点火期间需要长时间运行床上油枪,为了使火焰燃烧充分,二次风压调节压力稍高(3kPa),导致床上油枪喷口火焰刚度增强,长度拉大,使油枪喷口对面局部床料温度达到软化熔融状态。同时,火焰里有大量未燃尽的油烟混杂在床料里,部分贴壁下行的床料与流化上升的床料粘附在油枪喷口对面附近的壁面上形成层状的含有油烟的焦块。炉膛左右两侧墙布置的C5、C6油枪对面区域没有看到结焦现象。(3)煤机的堵煤情况在锅炉点火投煤时,3号给煤机的称重装置跳变幅度剧烈,从3～13t/h不停的变化。5号给煤机经常堵煤,6、7号给煤机称重装置显示不准。如某次停炉前已经确认7号给煤机没有煤流,但DCS上仍显示大约有11t/h的煤量。另外,给煤点设置不足,从起动投煤到满负荷运行期间整个床温偏差较大时高达200℃,低时也有88℃,增加了自动控制调节的难度以及结焦的风险。(4)冷渣器排渣对床料流化的影响料层差压是一个反应燃烧室料层厚度的参数,在锅炉运行中,料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量,如料层厚度过大,有可能引起流化不好造成炉膛结焦。在机组整套起动调试阶段,一般锅炉连续用油点火3、4天,床上油枪的长时间投入会导致床料局部高温粘结,在投煤点火前通过冷渣器排渣适当降低料层厚度,可增强料层流动性,减小料层阻力。本锅炉地面灰斗里的床料是通过斗式提升机送入高32m的料仓,料仓的出口管接到炉膛最左侧的8号给煤机的落煤管上进入炉膛,起动一次风机后细床料通过床料流化作用从炉膛的左侧流到右侧,而粗颗粒都留在了炉膛左侧,这样造成整个炉膛左右两侧的料层阻力不同。单台一次风机运行和2台一次风机运行的料层阻力分别见图1和图2,两种情况下炉膛左侧的料层差压均比右侧高(图中A侧为右侧,B侧为左侧),在点火起动运行过程中,相同的一次风量和燃料量条件下,通过观火孔观察到炉膛左侧床料的流化情况要比右侧差,左侧的床温比右侧略低,在炉膛内床料结焦相同的情况下,左侧床料的流化情况明显不如右侧。合理的添加床料系统至少应有3个给料点,依次排列在前墙的左中右3个位置,当需要在起动和运行期间添加床料时,可减少床料粒度分布不均的影响。(5)布风板的阻力炉膛底部布风板的合理设计不仅可以保证固体物料在不同负荷下在炉膛内自行分级,而且还可将粗粒物料从炉膛排出,以避免在炉膛底部过量堆积。图3为2台结构相同锅炉的不同布风板阻力特性曲线,图4为相同料层高度测出的不同床压特性曲线。可以看出,2号炉的布风板阻力明显低于1号炉,布风板阻力大的锅炉总的风道流通面积小,当流入的一次风量相同时,风帽小孔出口气流速度大,抗扰动的能力较强。对于低阻力布风板在某一流化风速下处于流化状态时,当受到靠近底部进气流的扰动时,导致床层中某些部位的气流通过气泡发生短路(沟流),而有些部位的气体通过死床(局部不流化),总压降仍然表现为床压,其原因是由于布风板产生的压降在总压降中所占的比例太小。对于高阻力布风板,当处于稳定的流化状态时,受到任何偏离流化态的扰动都将自动回复。如当二次风母管风压增大时床层下二次风喷口的流量增大,则出口处压降降低,流速随之趋于增大,但布风板的阻力压降将以更大的幅度增加,从而控制流速增加,抑制布风恶化。由于2号炉是低阻力布风板,虽然在吹管期间进行点火前观察床面流化状态良好,当下二次风喷口的流速增大时就会破坏出口区域床面的流化,结果吹走了床料中的细颗粒留下粗颗粒,使床料颗粒分布严重不均,流化状态更加恶化。3变动炉秆下的油枪安装(1)合理的床料颗粒分布和均匀的气流分布是保证流化状态长期稳定的前提,对于低阻力布风板,由于受到某种原因的扰动可能会处于不稳定的流化状态,风室压力和料层压力并不能表现出来,所以在起动运行时可适当增大一次风量,减小炉膛下部的扰动,尽量避免影响正常的流化状态。(2)锅炉起动点火期间尽可能投用床下油枪,既充分吸收了油枪的燃烧热量,又可以避免一些无法预料的事故。当需要投入