300mw循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因分析

dg-1025、d.5-541、541噸循環(huán)兵器鍋爐采用一臺中心熱流中心、一臺單爐、蒸汽冷卻風(fēng)分析儀、平衡通風(fēng)和前墻供應(yīng)的配置方法。風(fēng)通過空氣預(yù)熱器（空預(yù)器）加熱，進入水風(fēng)扇室。風(fēng)通過布風(fēng)板的鐘罩風(fēng)帽將地板流到空氣中，并形成從方向表的兩個相流，布風(fēng)板的面積為466.5mm2875mm。經(jīng)空預(yù)器加熱后的二次風(fēng)通過布置在前后墻上的二次風(fēng)箱分上下兩層進入爐膛,實現(xiàn)分級燃燒,上下二次風(fēng)出口距布風(fēng)板的垂直距離分別為4950mm和1000mm。爐膛密相區(qū)水冷壁前后墻及兩側(cè)墻上共設(shè)置6臺床上點火油槍,前后墻從右到左分別為C1、C2、C3、C4,左右側(cè)墻上分別為C6、C5,床上油槍點火風(fēng)取自熱二次風(fēng)管,燃燒器噴口距離布風(fēng)板的垂直距離為3380mm,燃燒器噴口距離對面墻壁的直線距離為5.3m,風(fēng)道點火油槍燃燒用風(fēng)取自熱一次風(fēng)母管。每臺鍋爐配8臺給煤機,均勻分布在前墻,給煤機密封風(fēng)來自冷一次風(fēng)管,落煤管播煤風(fēng)來自熱一次風(fēng)母管經(jīng)高壓增壓風(fēng)機提高壓力后,用于爐前氣力播煤,落煤管出口距離布風(fēng)板的垂直距離為1000m,6個排渣口布置在爐膛后水冷壁下部,分別對應(yīng)6臺滾筒式冷渣器,排渣口距離布風(fēng)板的垂直距離為176.6mm,在點火試運階段的煤質(zhì)分析見表1。兩臺鍋爐的臨界流化風(fēng)量基本相同,1號鍋爐在起動運行階段很少結(jié)焦,而2號鍋爐出現(xiàn)了嚴重的結(jié)焦。12鍋爐點火及焦爐面無檢測2010年1月18日19:53點火至1月21日5:18停爐期間全部燒油,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)爐膛里有部分焦塊,1月21日19:30鍋爐點火至22日11:303、6號給煤機間斷投煤,因汽輪機主汽管道壓力測量管泄漏停止給煤機運行,故障處理后15:043、5號給煤機開始間斷投煤,試投7號給煤機時DCS稱重裝置顯示為0,但是從床溫變化情況看有較多的煤進入爐膛,后因給水泵濾網(wǎng)堵塞,鍋爐停運。1月23日1:56鍋爐重新點火,3:473、5、7、2號給煤機間斷投煤,早上7:00通過后墻下二次風(fēng)管上觀火孔看到左側(cè)床料紅亮且上下翻滾,右側(cè)床料發(fā)暗且沒有流化現(xiàn)象,爐膛上部左側(cè)平均溫度比右側(cè)低約120℃,右側(cè)屏式過熱器和屏式再熱器管壁超溫,用減溫水調(diào)節(jié)但無效果,立即停爐檢查。下午16:30打開爐膛右側(cè)人孔門,看到前墻壁面上對應(yīng)C3、C4油槍附近區(qū)域的爐墻上有一層厚約85mm面積分別為3m×5m和2m×3m的床料附著在壁面上,后墻壁面對應(yīng)C2油槍處也有一層厚85mm面積有3m×3m的床料附著在壁面上;每個落煤口處有一小堆的焦塊,其中緊靠前墻3號給煤機落煤口床面上有一堆焦塊凸出堆積在床面上。附著在壁面上的焦塊呈深褐色,中間有氣孔,層狀質(zhì)地疏松,應(yīng)是油煙混合在上升的床料與貼壁下行的床料形成,堆在床面上的焦塊呈深褐色熔融狀,有氣孔質(zhì)地堅硬,焦塊周圍區(qū)域夾雜有未燒結(jié)的疏松焦塊,符合高溫結(jié)焦特征。2焦塊坍塌的原因分析(1)．擺動床料顆粒度CFB鍋爐起動用的床料要求采用CFB鍋爐排出的冷渣,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%,若起動床料顆粒度太大,則需要較高的流化速度。在鍋爐點火起動過程中,風(fēng)量略高于臨界流化風(fēng)量,當床料顆粒較大,容易出現(xiàn)大顆粒沉底致床料嚴重分層,使流化不良,引發(fā)結(jié)焦。檢查2號鍋爐的床料,其中混雜有部分顆粒度大于45mm的矸石塊。在純燒油的吹管階段結(jié)束后,進入爐膛內(nèi)檢查床料,發(fā)現(xiàn)每一個下二次風(fēng)噴口處有一堆相對干凈的粒徑大約30mm的矸石塊和少量的焦塊。(2)床料的注意事項在起動點火期間需要長時間運行床上油槍,為了使火焰燃燒充分,二次風(fēng)壓調(diào)節(jié)壓力稍高(3kPa),導(dǎo)致床上油槍噴口火焰剛度增強,長度拉大,使油槍噴口對面局部床料溫度達到軟化熔融狀態(tài)。同時,火焰里有大量未燃盡的油煙混雜在床料里,部分貼壁下行的床料與流化上升的床料粘附在油槍噴口對面附近的壁面上形成層狀的含有油煙的焦塊。爐膛左右兩側(cè)墻布置的C5、C6油槍對面區(qū)域沒有看到結(jié)焦現(xiàn)象。(3)煤機的堵煤情況在鍋爐點火投煤時,3號給煤機的稱重裝置跳變幅度劇烈,從3～13t/h不停的變化。5號給煤機經(jīng)常堵煤,6、7號給煤機稱重裝置顯示不準。如某次停爐前已經(jīng)確認7號給煤機沒有煤流,但DCS上仍顯示大約有11t/h的煤量。另外,給煤點設(shè)置不足,從起動投煤到滿負荷運行期間整個床溫偏差較大時高達200℃,低時也有88℃,增加了自動控制調(diào)節(jié)的難度以及結(jié)焦的風(fēng)險。(4)冷渣器排渣對床料流化的影響料層差壓是一個反應(yīng)燃燒室料層厚度的參數(shù),在鍋爐運行中,料層厚度大小會直接影響鍋爐的流化質(zhì)量,如料層厚度過大,有可能引起流化不好造成爐膛結(jié)焦。在機組整套起動調(diào)試階段,一般鍋爐連續(xù)用油點火3、4天,床上油槍的長時間投入會導(dǎo)致床料局部高溫粘結(jié),在投煤點火前通過冷渣器排渣適當降低料層厚度,可增強料層流動性,減小料層阻力。本鍋爐地面灰斗里的床料是通過斗式提升機送入高32m的料倉,料倉的出口管接到爐膛最左側(cè)的8號給煤機的落煤管上進入爐膛,起動一次風(fēng)機后細床料通過床料流化作用從爐膛的左側(cè)流到右側(cè),而粗顆粒都留在了爐膛左側(cè),這樣造成整個爐膛左右兩側(cè)的料層阻力不同。單臺一次風(fēng)機運行和2臺一次風(fēng)機運行的料層阻力分別見圖1和圖2,兩種情況下爐膛左側(cè)的料層差壓均比右側(cè)高(圖中A側(cè)為右側(cè),B側(cè)為左側(cè)),在點火起動運行過程中,相同的一次風(fēng)量和燃料量條件下,通過觀火孔觀察到爐膛左側(cè)床料的流化情況要比右側(cè)差,左側(cè)的床溫比右側(cè)略低,在爐膛內(nèi)床料結(jié)焦相同的情況下,左側(cè)床料的流化情況明顯不如右側(cè)。合理的添加床料系統(tǒng)至少應(yīng)有3個給料點,依次排列在前墻的左中右3個位置,當需要在起動和運行期間添加床料時,可減少床料粒度分布不均的影響。(5)布風(fēng)板的阻力爐膛底部布風(fēng)板的合理設(shè)計不僅可以保證固體物料在不同負荷下在爐膛內(nèi)自行分級,而且還可將粗粒物料從爐膛排出,以避免在爐膛底部過量堆積。圖3為2臺結(jié)構(gòu)相同鍋爐的不同布風(fēng)板阻力特性曲線,圖4為相同料層高度測出的不同床壓特性曲線。可以看出,2號爐的布風(fēng)板阻力明顯低于1號爐,布風(fēng)板阻力大的鍋爐總的風(fēng)道流通面積小,當流入的一次風(fēng)量相同時,風(fēng)帽小孔出口氣流速度大,抗擾動的能力較強。對于低阻力布風(fēng)板在某一流化風(fēng)速下處于流化狀態(tài)時,當受到靠近底部進氣流的擾動時,導(dǎo)致床層中某些部位的氣流通過氣泡發(fā)生短路(溝流),而有些部位的氣體通過死床(局部不流化),總壓降仍然表現(xiàn)為床壓,其原因是由于布風(fēng)板產(chǎn)生的壓降在總壓降中所占的比例太小。對于高阻力布風(fēng)板,當處于穩(wěn)定的流化狀態(tài)時,受到任何偏離流化態(tài)的擾動都將自動回復(fù)。如當二次風(fēng)母管風(fēng)壓增大時床層下二次風(fēng)噴口的流量增大,則出口處壓降降低,流速隨之趨于增大,但布風(fēng)板的阻力壓降將以更大的幅度增加,從而控制流速增加,抑制布風(fēng)惡化。由于2號爐是低阻力布風(fēng)板,雖然在吹管期間進行點火前觀察床面流化狀態(tài)良好,當下二次風(fēng)噴口的流速增大時就會破壞出口區(qū)域床面的流化,結(jié)果吹走了床料中的細顆粒留下粗顆粒,使床料顆粒分布嚴重不均,流化狀態(tài)更加惡化。3變動爐稈下的油槍安裝(1)合理的床料顆粒分布和均勻的氣流分布是保證流化狀態(tài)長期穩(wěn)定的前提,對于低阻力布風(fēng)板,由于受到某種原因的擾動可能會處于不穩(wěn)定的流化狀態(tài),風(fēng)室壓力和料層壓力并不能表現(xiàn)出來,所以在起動運行時可適當增大一次風(fēng)量,減小爐膛下部的擾動,盡量避免影響正常的流化狀態(tài)。(2)鍋爐起動點火期間盡可能投用床下油槍,既充分吸收了油槍的燃燒熱量,又可以避免一些無法預(yù)料的事故。當需要投入