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锅炉论文_百 度文库
浏览: 发布日期:2019-09-26

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  循环流化床锅炉结焦原因分析及预防措施 [摘要 摘要] 摘要 在电厂锅炉运行中, 锅炉结焦是一个长期存在并且一直困扰着电 厂锅炉运行人员的主要问题。为了提高循环硫化长锅炉的经济性、安 全性、稳定性。分析了循环流化床锅炉结焦的原因,认为其主要因床 料局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度, 以及炉内流化工况不良等 所致。对此,提出了改变燃煤焦结特性,严格控制运行参数,尽量缩 短压火时间等措施,以避免循环流化床锅炉结焦。 [关键词] 1、床料;2、结焦;3、灰溶点;4、运行参数 一、循环流化床锅炉结焦的机理 锅炉结渣是个很复杂的物理化学过程。它涉及煤的燃烧、炉内传 热、传质、煤的潜在结渣倾向、煤灰粒子在炉内运动以及煤灰与管壁 间的粘附等复杂过程。 在燃料中都或多或少地含有灰分,特别是劣质煤的含灰量较多。 灰分状态变化时经历三种温度:变形温度 DT,软化温度 ST,熔化温 度 FT。其中,软化温度 ST 在熔融特性温度中最为重要。在固态排渣 煤粉炉中,火焰中心温度高达 1400℃ ~1600℃。煤粉在炉膛内燃烧 后一部分灰在炉内高温环境下呈熔化或半熔化状态。正常情况下,由 于水冷壁温度相对较低,灰渣粒在接近水冷壁管之前,以辐射换热的 形式释放热量,其自身温度迅速降低而凝固,最终可能在水冷壁管上 形成一层疏松的积灰, 在锅炉运行中积灰层自行脱落或通过吹灰器吹 落,灰层不至于发展为焦块。若灰渣粒在到达受热面前未得到足够冷 却成为凝固状态,而仍然具有较高粘结能力时,就容易粘附在受烟气 火焰冲刷的受热面或炉墙上,产生结焦。一旦结焦发生,由于焦层的 热阻使得传热恶化,焦层表面因得不到充分冷却而温度很高,再加上 焦层表面粗糙,炉内灰渣粒更容易粘附上去,加速结焦过程的发展, 从而形成更大的焦块。 二、循环流化床锅炉结焦的危害 1、锅炉效率下降 受热面结渣后, 使传热恶化水冷壁的吸热量降低烟气温度升高造 成排烟温度升高, 锅炉热效率下降; 燃烧器出口结渣, 造成气流偏斜, 燃烧恶化,有可能使机械未完全燃烧热损化学未完全燃烧热损失增 大;在炉膛出口处结焦,使锅炉通风阻力增大,厂用电量上升。使锅 炉的经济性变差。 2、影响锅炉的出力 水冷壁结渣后,由于大量的结渣附着在水冷壁上,受热面内汽水 混合物吸热效果下降,如保持燃料量不变,则锅炉的蒸发量将下降; 炉膛出口烟温升高,蒸汽出口温度升高,管壁温度升高,当结焦严重 时通风阻力的增大,增大引风机出力,当引风机出力到最大时被迫降 低锅炉出力。 3、☆△◆▲■影响锅炉的安全性 结渣后过热器处烟温及汽温均升高,严重时会引起管壁超温;结 渣往往是不均匀的,结果使过热器热偏差增大,对自然循环锅炉的水 循环安全性以及强制循环锅炉的水冷壁热偏差带来不利影响; 炉膛上 部结渣块掉落时,可能砸坏冷灰斗水冷壁管,造成炉膛灭火或堵塞排 渣口, 使锅炉被迫停止运行; 除渣操作时间长时, 炉膛漏入冷风太多, 使燃烧不稳定甚至灭火。锅炉的大焦块掉在捞渣机后,◆▼瞬间产生大量 的水蒸气,破坏捞渣机的水封,同时使炉底漏入大量冷风,造成燃烧 器区域(尤其是下排燃烧器区域)煤粉火焰着火状况的严重恶化,使 炉膛负压产生剧烈波动(超限)而引起锅炉灭火。 三、循环流化床锅炉结焦分类 循环流化床锅炉结焦一般分为高温结焦、 低温结焦和渐进性结焦 3 种。 1、 低温结焦就是当床层整体温度低于灰渣的变形温度,由于局 部超温或低温烧结引起的结焦,常在起动和压火时的床层中发生,并 有可能发生在高温旋风分离器的灰斗内, 以及外置换热器和返料机构 内。 2、 高温结焦是指床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的 结焦现象。 其特点是面积大,甚至波及整个炉床,而且从高温焦块表面上看是熔 融的,冷却后呈深褐色,质地坚硬,并夹杂少量气孔。 3、渐进性结焦是运行中较难察觉的一种结焦形式,主要因布风 系统设计和安装质量不好、给煤颗粒度超出设计值、运行参数控制不 当、风帽错装或堵塞等所致。 这 3 种结焦类型并不是明显分离的,不论是哪种类型的结焦,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,结果会堵 塞排渣管甚至被迫停炉。 四、循环流化床锅炉结焦现象及分类 循环流化床锅炉结焦现象一般分为局部结焦和大面积结焦 2 种。 1、局部结焦的现象: (1)结焦部分的床温测点指示值偏高。 (2)稀相区、炉膛出口温度、排烟温度和烟气含氧量的指示 值偏高。 (3)床位指示增长过慢,严重时床位降低。 (4)炉膛负荷减少,严重时床位降低。 (5)炉膛燃烧刺眼。△▪️▲□△有固定火舌出现。 2、大面积结焦的现象: (1)一次风机电流摆动大,指示偏高,稍开一次风挡板,电 流增长幅度大。 (2)床温指示达到最大。•☆■▲ (3)稀相区、炉膛出口温度、排烟温度和烟气含氧量的指示 值偏高。 (4)床位及一次风出口风压指示值降低。 (5)炉膛内炉料不流化,燃料在床层表面进行。 (6)负荷、气温和气压急剧下降。◆◁• (7)不下渣,正压向外喷火星和黑烟。 五、循环流化床锅炉结焦原因分析 循环流化床锅炉结焦的主要原因是床料局部或整体温度超过灰 熔点或烧结温度,以及炉内流化工况不良等。 (1)燃料的影响 若煤的灰熔点低, 当煤颗粒在炉膛内较高温度下熔化成液态或软 化状态时,相互黏结,且自身燃烧放出的热量无法及时传出,▼▲就会产 生结焦。其次,运行中给煤量过大,使料层中含煤量过多,料层温度 升高,燃烧气氛更加趋于还原性气氛,煤的灰粒容易达到熔融及软化 状态而结焦。□▼◁▼另外,煤种变化太大,燃料制备系统选择不当,煤粒度 太大,或粗颗粒份额较多也会严重影响床层的流化,导致密相区超温 而结焦。 (2)运行参数的影响 运行中一次风量太小或减风至流化极限以下, 会造成料层流化不 好而出现局部温度过高的情况, 一旦局部出现结焦就会黏结周围的颗 粒而使结焦扩大。 这种情况主要发生在起动过程中,因为起动时料层太低,风量较小, 整个料层未能均匀地达到较好的流化状态。另外,料层差压是一个反 映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 焦或灭火。 (3)返料影响 返料风过小,或返料器突然由于耐火材料的塌落而堵塞,或因料 层差压高放循环灰外泄失控等原因,■□返料无法正常返至炉内,都会造 成床温过高而结焦。若此时再通过加煤来维持压力及汽温,则床温在 返料未回炉膛及加煤的双重作用下会急剧上升而导致床上结焦。 若运 行中返料温度过高,可能会造成返料器内结焦。 (4)结构方面的影响 布风板设计不良、风帽布置不合理或风帽损坏,造成布风板布风 不均,会造成部分料层不流化而产生结焦。另外,返料阀设计不当, 返料风可能导致阀体内可燃物的燃烧, 从而使返料温度升高造成返料 器内结焦。 (5)点火过程中由于料层薄,床温升涨过快,造成超温。•● (6)热态启动时,由于操作缓慢,造成炉料局部不流化。 (7)点火过程中,单侧煤气点火装置运行,底料受热不均,流化 状态破坏。 (8)保温砖脱落或风帽脱落,床上有异物破坏流化。 (9)运行操作人员问题 这一点是以上问题发现和解决的因素,以上谈的第一条(燃料影 响) 、第二条(运行参数的影响)操作人员在有丰富经验,处理果断、 准确就能把问题化解成安全运行,假如一位没有经验+头脑简单=事 故!还有第三条(返料影响) 、第四条(结构方面影响) 。 六、循环流化床锅炉结焦处理 电厂在工业生产中的作用是举足轻重的, 因此要保证发电量指标 的完成就要有稳定的工作环境,最主要的就是锅炉的稳定经济燃烧。 所以对锅炉结焦这种现象的及时处理就显的尤为重要, 现将处理方法 总结如下 4 条: (1)局部结焦发现有焦块,放渣口不下渣时,◆●△▼●可适当提高一次风 压,并及时连续捅渣,直到下渣正常为止。 (2)如煤质配备不当,应汇报总调,并在上煤时改变配比,可适 当降低负荷运行。 (3)大面积结焦时,立即停炉。 (4)根据要求,启动风机冷却,冷却后及时处理。 七、预防循环流化床锅炉结焦的措施 为了保证锅炉的安全、经济、稳定、运行,就必须要采取相应的 措施来阻止锅炉结焦现象的出现,★◇▽▼•现将措施总结如下九条: (1)改变燃煤的焦结特性,保证良好而稳定的入炉煤质,入炉煤 颗粒度符合要求。 (2)在每次锅炉起动前认真检查风帽、风室,清理杂物。起动时, 应进行冷态流化试验,确认床层布风均匀,流化良好。 (3)加快起动速度,尽量缩短煤、气混烧时间。点火初期当床温 达到投煤温度时,应立即投煤,燃烧稳定后果断断油。在事故处理过 程中,也应及时断油,使煤油混燃时间缩短,防止结焦。 (4)锅炉起动期间,返料装置必须充满灰后方可投入,以防风反 窜。点火初期先不投返料风,待底料中的细灰充满返料装置后则应开 返料风,保证床内有料。 (5)点火过程中,床温达到 500℃以上可加入少量的煤以提高床 温。刚开始投煤时,不得过快过猛,遵循少量间断的原则。如果加煤 量过多, 由于煤粒燃烧不完全, 整个床料含碳量增大, 一旦加大风量, 就会猛烈燃烧,床温上升很快,甚至超过灰的软化温度,结果造成整 床超温结焦。 点火给煤过程中若发现底料局部发亮或底料温度急剧升 高, 说明底料有结焦的趋势, 则应该减少给煤量, 增加风量防止结焦。 (6)综合考虑结焦和控制 NOx 的影响,床温应控制在(850 ~ 950)℃ 之间,最高不应超过 1000℃,通过调整风煤配比及返料量控制。如 因煤粒变粗或煤质变差等原因引起床温波动, 应视情况适当提高一次 风量来流化床层,抑平床温,以免出现大颗粒沉积,造成局部或整体 超温结焦现象。如床温几点极不平衡或个别点极高,应遵循就高不就 低的原则及时进行处理。 国外的研究报告和国内运行经验证明, 流化床中的结焦温度比煤 粉炉中低得多,一般情况下,流化床中温度低于灰软化温度(150 ~ 250)℃就开始结焦,因此建议控制局部床温不能高于(950 ~ 1000)℃。另外,在低负荷运行时,如发现床温突然下降,口▲=○▼除了断煤 外,很可能是床料沉积,这时若增大给煤量,反而会加剧沉积,使流 化床的流化质量变差,造成局部结焦。当判明是床料沉积时,应打开 冷渣排放管放渣,待床温正常后,适当调节至较高负荷下运行。变负 荷运行时,也应控制床温在允许范围内,做到升负荷先加风后加煤, 降负荷先减煤后减风,燃烧调节要平稳,避免床温大起大落。 (7)运行时应控制返料温度最高不能超过 1000℃+ T%温度过高 有可能造成返料器内结焦,特别是在燃用较难燃的无烟煤时,因为存 在燃料后燃情况,温度控制不好极易发生结焦。返料温度可以通过调 整给煤量和返料风量来调节,如温度过高,可适当减少给煤量并加大 返料风量, 同时检查返料器有无堵塞, 及时清除, 保证返料器的通畅。 (8)料层差压应控制在(5 ~ 7) kPa 之间。料层差压(料层的 厚度)可以通过炉底放渣管排放底料的方法来调节。锅炉运行中,如 果料层差压超出正常范围,说明流化不正常,下部有沉积或结渣,此 时,○▲ 可短时开大一次风, 吹散焦块, 并打开放渣管排渣; 如不能清除, 应立即停炉检修。采用人工放渣要及时,做到少放勤放,不允许一次 放过多的床料,不得用压风的方式降低料层差压。排出的炉渣有渣块 应汇报司炉,排渣结束后排渣门要关闭严密。 (9)运行过程中,保持合理的风煤配比及一、二次风配比。运行 中一次风量不得低于对应料层厚度下的最低临界流化风量, 以保证床 料流化正常。二次风补充燃烧中氧的不足,其调整应根据燃煤挥发分 的高低随负荷进行。 (10)压火时首先关闭返料阀风、二次风机,然后停止给煤机, 待料层温度比正常温度降低 50 ℃左右时, 立即停止一次风机和引风 机, 并迅速关严送风门, 使料层从流化状态迅速转变为静止堆积状态, 与空气隔绝,动作越快越好。 (11)对于高温分离器,保证任何时候含氧量不低于 3 %~ 5% , 以降低飞灰可燃物含量, 防止分离器和返料机构内发生二次燃 烧而超温。运行中要定期察看返料的情况,监视返料器床层的温度是 否正常。 (12)应确保合格的炉内浇注料及耐火耐磨材料质量及施工质量, 防止因浇注料等材料塌落而引起结焦。 八、结语 循环流化床锅炉结焦不仅会影响到锅炉的安全稳定运行, 甚至还 会损坏设备。在流化床锅炉运行中,要认真做好冷态试验,保证良好 的流化质量,同时要认真调整好煤量、风量,严格控制床温及料层差 压等运行参数,这样可以避免流化床锅炉结焦。 锅炉专业论文 循环流化床锅炉结焦原因分析 及预防措施 单 位:黄陵矿业集团热电公司焦化园发电部 锅 炉 专 业 潘 峰 专业名称: 姓 名:

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