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[摘 要]循环流化床锅炉(Circulating fluidized bed,CFB)是近几年才得到迅速发展的一种电站锅炉,CFB的设计与运行都需要在不断的经验积累中逐渐完善。由于其结构特征,循环流化床锅炉在运行中仍会经常性出现问题,其中最为常见的故障即是结焦。循环流化床锅炉的结焦问题对锅炉安全经济的日常运行产生直接影响。本文对于循环流化床锅炉结焦问题作了分析。
[关键词]循环流化床锅炉结焦 原因 对策
中图分类号:X773 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)02-0085-01
一、关于循环流化床锅炉结焦现象
在循环流化床锅炉的调试与运行中,结焦是较为常见的问题之一,其主要可以分为高温结焦与低温结焦。循环流化床锅炉出现结焦现象的原因是多方面的,其危害性也较为严重。锅炉结焦事故的产生会给电厂带来严重的损失,防止锅炉结焦是电厂技术人员研究的一个重要的课题。
通过对我国已投产的大型循环流化床锅炉的调查与研究发现,结焦是循环流化床锅炉日常运行中普遍发生的一种较为严重的问题。结焦问题的处理对循环流化床锅炉的安全经济运行起到直接影响作用,同时也关系到循环流化床锅炉在生产中的进一步发展与应用。由此可见,提出循环流化床锅炉结焦问题的解决对策是提高、稳定大型循环流化床锅炉运行水平的有效手段。
循环流化床锅炉在运行时出现结焦的现象主要有:⑴ CRT显示床温、床压极不均匀,燃烧极不稳定,相关参数波动大,偏差大。⑵ 结焦初期(局部)料层差压下降,结焦严重时,料层差压急剧增加。⑶ 氧量快速下降,几乎近于零。⑷炉膛负压增大,一次风量,风室风压波动大。⑸ 负荷、压力、汽温均下降。⑹ 排渣不畅,床层排渣管发生堵塞,单个或多个放渣口放不出渣或放渣中有疏松多孔烧结性焦块(局部结焦);⑺观察火焰时,局部或大面积火焰呈现白色。
二、 锅炉运行中结焦产生的可能原因分析
当床层整体温度低于灰渣变形温度而由于局部超温或低温烧结而引起的结焦称低温结焦,低温焦块是疏松的带有许多嵌入的未烧结颗粒。床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象称高温结焦,高温焦块表面上看基本上是熔融的,冷却后呈深褐色并夹杂少量气孔。运行中的床温、床压和流化都正常情况下出现的缓慢长大的焦块称渐进性结焦,这种结焦是较难察觉的。炉内结焦是由于高温结焦、低温结焦、渐进性结焦和油煤混燃时间较长以及流化不正常引起的结焦,不论是哪种原因引起的结焦,一旦渣块在床料中存在并随着时间的推移,焦块将越来越大,造成流化困难,堵塞排渣管,最后被迫停炉。
生产运行中结焦可能原因分析:
第一,燃煤、床料的熔点较低,在床温较低的情况下即可能造成结焦。第二,流化风量较低,使长时间流化不良。一次风量较临界流化风量要低,使物料流化状态不好。布风板阻力应当是整个料层阻力的25%至30%,布风板阻力低于这个标准,且炉底风压过低时,会出现布风不均的现象,导致炉内物料流化不良,在床层内部出现局部地区供风量大造成吹穿的现象,而在其他部分的供风不足,使床温升高,造成物料粘结而形成焦块。第三,风帽损坏导致布风板不能均匀布风,部分料层不流化。第四,返料影响。返料风过小导致返料器不能正常返料,使耐火材料突然塌落造成返料器堵塞等原因,使返料不能正常返回炉内,床温过高而形成结焦。若此时为了维持压力和汽温继续加煤,则床温在这两者的影响之下急剧上升导致结焦。第五,床温测量装置发生故障,使运行人员对床温判断失误或者无法处理某一单点床温过高的状况。第六,压火时由于不适当的操作使冷风进入炉内。第七,锅炉超负荷运行时间过长或者运行负荷快速增加,操作不当。第八,起炉时料层设置过薄或过厚。
三、 预防循环流化床锅炉结焦的措施
(一)锅炉点火过程中的控制
锅炉点火过程中要求流化良好,在锅炉点火后期,投煤时要特别注意,此时温度较高,加入的煤大部分还没有着火,一旦着火,温度会上升较快,如果控制不好,就很容易结焦。所以在点火后期,要确保床料流化,给煤时不能大量给煤,而是采取脉冲式给煤;尽量避免床料中有小焦块,如有小焦块,要尽量钩出;尽量缩短小风量运行过程时间,以避免造成“低温结渣”。在点火后期,不可大量添加引子煤(是指热值大于22000Kj/kg的烟煤),否则会使炉料爆燃,控制不了温度的上升速度,采用木炭助燃点火的,也不可添加太多的木炭。采用油枪点火的,后期就要控制好油量,不可把燃油突然开大或突然关小,尽量控制好床料的温升速度。往往在锅炉点火过程中的一点操作失误就导致锅炉结焦。
(二)不可盲目减风
风量过大会带走床层热了量,造成床温下降,但并不意味着必须减风,要根据具体情况而定。如果床温在800-850℃区间,足以使该煤种着火,我们应该酌量加煤,并注意氧量的变化,当氧量下降时,酌情减煤,而床温持续上升时,可适当增大一次风档板阀位5%-8%,在该床温下即可稳定运行,剧烈地加风或减风都是不允许的。有的锅炉的一、二次风都是从锅炉的一次风机出来的,开大二次风门,其实也就相当于关小一次风门,在运行过程中,突然开大二次风门,一次风量就减少了,当一次风量低于炉料的流化风量时,就使炉料沉积从而产生结焦。
(三)注意料层差压的变化
正常运行的流化床锅炉,料层差压是持续、均匀地变化,料层剧增或剧减是不正常的,应该分析原因,特别是料层差压剧增,往往是结焦的前兆,有一次结焦,料层差压剧增,只要开大一次风档板即可避免结焦。所以司炉工在运行过程中要注意观察料层差压的变化,一旦突变,就要立即采取措施,避免结焦事故的发生。
(四)床层温度的控制与调节
锅炉正常运行时,在保证不发生结焦的情况下,尽量提高床温,床温的提高有利于煤的燃尽;但另一方面要低于床料的变形温度100-200℃,对于我厂的循环流化床锅炉,床温要控制在900-980℃。调节床温的方法有:(1)在一定负荷下风量不变,用变更给煤量的手段来调节床温,(2)在一定负荷下给煤量不变,用增减风量的手段来调节床温,(3)当负荷变化较大的情况下,给煤量与送风量同时调节。
(五)不可盲目放循环灰
反料器投入正常后,有利于床温的稳定和汽温的正常,但司炉工在运行时,当料层差压增大时,盲目放循环灰,造成大量高温循环灰(900℃以上)外泄,使流化床内物料成分改变,床温波动,最后造成结焦。在运行中,要常检查返料器是否正常。
(六)控制好给煤粒度
燃煤粒度要求粒度大的不能太多,破碎机出煤的粒度要严格控制,大于10大于10mm以上的煤粒绝不能多于2%,否则要查明原因,进行处理。上煤工要检查自己上的煤粒情况,司炉工也要经常检查给煤机的进煤情况,发现问题要及时沟通处理。
(七)控制好料层的厚度
一般司炉工根据风室压力进行控制料层厚度,我们运行时,要求风室压力在10.0~12.0kPa之间,床压高时,通过排渣来控制,床压低时,通过不排渣来控制。排渣时根据料层差及时少放勤放,排出的渣有渣块时要及时汇报司炉,排渣结束时应认真检查,确认排渣门关闭严密后,方可离开现场。如果排渣量由司炉工控制,司炉工要特别注意床料差压与风室压力,不可把料层排得太薄。
(八)严格控制燃煤质量
我们尽量燃用灰熔点高的煤种,尽量不选用含钾、钠高的煤种。在运行中,我们还应该采取配煤的方式来控制入炉煤的品质。我们对当地贫煤与烟煤进行配比,根据司炉运行情况及时调整煤的配比,使锅炉运行达到最佳状态。
参考文献
[1] 张兴阳.循环流化床锅炉结焦原因分析及预防措施[J].神华科技.2013.02
[2] 吕太 郭振威 张大伟.230t/h循环流化床锅炉结焦原因分析与处理措施[J].东北电力技术.2011.08
[3]张爱霞 孟凡茂.浅谈循环流化床锅炉结焦预防措施[J]. 科技与企业.2012.08期
[作者简介] 魏兵雷(1985—),男,河南省人,毕业于内蒙古工业大学,助理工程师,现从事火力发电厂运行工作。
[关键词]循环流化床锅炉结焦 原因 对策
中图分类号:X773 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)02-0085-01
一、关于循环流化床锅炉结焦现象
在循环流化床锅炉的调试与运行中,结焦是较为常见的问题之一,其主要可以分为高温结焦与低温结焦。循环流化床锅炉出现结焦现象的原因是多方面的,其危害性也较为严重。锅炉结焦事故的产生会给电厂带来严重的损失,防止锅炉结焦是电厂技术人员研究的一个重要的课题。
通过对我国已投产的大型循环流化床锅炉的调查与研究发现,结焦是循环流化床锅炉日常运行中普遍发生的一种较为严重的问题。结焦问题的处理对循环流化床锅炉的安全经济运行起到直接影响作用,同时也关系到循环流化床锅炉在生产中的进一步发展与应用。由此可见,提出循环流化床锅炉结焦问题的解决对策是提高、稳定大型循环流化床锅炉运行水平的有效手段。
循环流化床锅炉在运行时出现结焦的现象主要有:⑴ CRT显示床温、床压极不均匀,燃烧极不稳定,相关参数波动大,偏差大。⑵ 结焦初期(局部)料层差压下降,结焦严重时,料层差压急剧增加。⑶ 氧量快速下降,几乎近于零。⑷炉膛负压增大,一次风量,风室风压波动大。⑸ 负荷、压力、汽温均下降。⑹ 排渣不畅,床层排渣管发生堵塞,单个或多个放渣口放不出渣或放渣中有疏松多孔烧结性焦块(局部结焦);⑺观察火焰时,局部或大面积火焰呈现白色。
二、 锅炉运行中结焦产生的可能原因分析
当床层整体温度低于灰渣变形温度而由于局部超温或低温烧结而引起的结焦称低温结焦,低温焦块是疏松的带有许多嵌入的未烧结颗粒。床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象称高温结焦,高温焦块表面上看基本上是熔融的,冷却后呈深褐色并夹杂少量气孔。运行中的床温、床压和流化都正常情况下出现的缓慢长大的焦块称渐进性结焦,这种结焦是较难察觉的。炉内结焦是由于高温结焦、低温结焦、渐进性结焦和油煤混燃时间较长以及流化不正常引起的结焦,不论是哪种原因引起的结焦,一旦渣块在床料中存在并随着时间的推移,焦块将越来越大,造成流化困难,堵塞排渣管,最后被迫停炉。
生产运行中结焦可能原因分析:
第一,燃煤、床料的熔点较低,在床温较低的情况下即可能造成结焦。第二,流化风量较低,使长时间流化不良。一次风量较临界流化风量要低,使物料流化状态不好。布风板阻力应当是整个料层阻力的25%至30%,布风板阻力低于这个标准,且炉底风压过低时,会出现布风不均的现象,导致炉内物料流化不良,在床层内部出现局部地区供风量大造成吹穿的现象,而在其他部分的供风不足,使床温升高,造成物料粘结而形成焦块。第三,风帽损坏导致布风板不能均匀布风,部分料层不流化。第四,返料影响。返料风过小导致返料器不能正常返料,使耐火材料突然塌落造成返料器堵塞等原因,使返料不能正常返回炉内,床温过高而形成结焦。若此时为了维持压力和汽温继续加煤,则床温在这两者的影响之下急剧上升导致结焦。第五,床温测量装置发生故障,使运行人员对床温判断失误或者无法处理某一单点床温过高的状况。第六,压火时由于不适当的操作使冷风进入炉内。第七,锅炉超负荷运行时间过长或者运行负荷快速增加,操作不当。第八,起炉时料层设置过薄或过厚。
三、 预防循环流化床锅炉结焦的措施
(一)锅炉点火过程中的控制
锅炉点火过程中要求流化良好,在锅炉点火后期,投煤时要特别注意,此时温度较高,加入的煤大部分还没有着火,一旦着火,温度会上升较快,如果控制不好,就很容易结焦。所以在点火后期,要确保床料流化,给煤时不能大量给煤,而是采取脉冲式给煤;尽量避免床料中有小焦块,如有小焦块,要尽量钩出;尽量缩短小风量运行过程时间,以避免造成“低温结渣”。在点火后期,不可大量添加引子煤(是指热值大于22000Kj/kg的烟煤),否则会使炉料爆燃,控制不了温度的上升速度,采用木炭助燃点火的,也不可添加太多的木炭。采用油枪点火的,后期就要控制好油量,不可把燃油突然开大或突然关小,尽量控制好床料的温升速度。往往在锅炉点火过程中的一点操作失误就导致锅炉结焦。
(二)不可盲目减风
风量过大会带走床层热了量,造成床温下降,但并不意味着必须减风,要根据具体情况而定。如果床温在800-850℃区间,足以使该煤种着火,我们应该酌量加煤,并注意氧量的变化,当氧量下降时,酌情减煤,而床温持续上升时,可适当增大一次风档板阀位5%-8%,在该床温下即可稳定运行,剧烈地加风或减风都是不允许的。有的锅炉的一、二次风都是从锅炉的一次风机出来的,开大二次风门,其实也就相当于关小一次风门,在运行过程中,突然开大二次风门,一次风量就减少了,当一次风量低于炉料的流化风量时,就使炉料沉积从而产生结焦。
(三)注意料层差压的变化
正常运行的流化床锅炉,料层差压是持续、均匀地变化,料层剧增或剧减是不正常的,应该分析原因,特别是料层差压剧增,往往是结焦的前兆,有一次结焦,料层差压剧增,只要开大一次风档板即可避免结焦。所以司炉工在运行过程中要注意观察料层差压的变化,一旦突变,就要立即采取措施,避免结焦事故的发生。
(四)床层温度的控制与调节
锅炉正常运行时,在保证不发生结焦的情况下,尽量提高床温,床温的提高有利于煤的燃尽;但另一方面要低于床料的变形温度100-200℃,对于我厂的循环流化床锅炉,床温要控制在900-980℃。调节床温的方法有:(1)在一定负荷下风量不变,用变更给煤量的手段来调节床温,(2)在一定负荷下给煤量不变,用增减风量的手段来调节床温,(3)当负荷变化较大的情况下,给煤量与送风量同时调节。
(五)不可盲目放循环灰
反料器投入正常后,有利于床温的稳定和汽温的正常,但司炉工在运行时,当料层差压增大时,盲目放循环灰,造成大量高温循环灰(900℃以上)外泄,使流化床内物料成分改变,床温波动,最后造成结焦。在运行中,要常检查返料器是否正常。
(六)控制好给煤粒度
燃煤粒度要求粒度大的不能太多,破碎机出煤的粒度要严格控制,大于10大于10mm以上的煤粒绝不能多于2%,否则要查明原因,进行处理。上煤工要检查自己上的煤粒情况,司炉工也要经常检查给煤机的进煤情况,发现问题要及时沟通处理。
(七)控制好料层的厚度
一般司炉工根据风室压力进行控制料层厚度,我们运行时,要求风室压力在10.0~12.0kPa之间,床压高时,通过排渣来控制,床压低时,通过不排渣来控制。排渣时根据料层差及时少放勤放,排出的渣有渣块时要及时汇报司炉,排渣结束时应认真检查,确认排渣门关闭严密后,方可离开现场。如果排渣量由司炉工控制,司炉工要特别注意床料差压与风室压力,不可把料层排得太薄。
(八)严格控制燃煤质量
我们尽量燃用灰熔点高的煤种,尽量不选用含钾、钠高的煤种。在运行中,我们还应该采取配煤的方式来控制入炉煤的品质。我们对当地贫煤与烟煤进行配比,根据司炉运行情况及时调整煤的配比,使锅炉运行达到最佳状态。
参考文献
[1] 张兴阳.循环流化床锅炉结焦原因分析及预防措施[J].神华科技.2013.02
[2] 吕太 郭振威 张大伟.230t/h循环流化床锅炉结焦原因分析与处理措施[J].东北电力技术.2011.08
[3]张爱霞 孟凡茂.浅谈循环流化床锅炉结焦预防措施[J]. 科技与企业.2012.08期
[作者简介] 魏兵雷(1985—),男,河南省人,毕业于内蒙古工业大学,助理工程师,现从事火力发电厂运行工作。