循环流化床燃烧技术措施

篇2：循环流化床锅炉燃烧防止结焦技术措施

循环流化床锅炉燃烧结焦是一种常见的事故,无论在点火启动、压火启动和运行中都可能发生。一旦发生结焦,蔓延速度则非常快,如处理不当,结焦就会越来越严重,最终导致停炉,对安全、经济运行带来很大的影响。为预防流化床锅炉结焦,确保流化床锅炉的安全、连续、经济运行,特制定措施如下:

1.启动过程保证良好而稳定的入炉煤质

1)发热量不低于17000KJ/KG,挥发份不低于12;

2)粒度合格:8mm通过率不低于85;

3)灰熔化温度>1500℃;

4)含硫量不大于1.2。

2.点火前一定要认真做好流化试验

1)确定临界流化风量。临界流化风量应在16-18万Nm3/h左右,如过大则应查找原因后再升炉;

2)大风量对炉膛吹扫10分钟,吹扫风量(一次风)不低于25万Nm3/h;

3)做布风板均匀性试验。在临界流化风量处紧急停所有风机,进炉内检查床料流化情况,确保流化合格。

3.锅炉爆管后,一定要清理床料并检查风帽,确保床料无板结及风帽无堵塞。

4.控制床压

升炉前床料加至1-1.2米,启动床压13-13.5KPA;升炉后床压应保持在正常范围内,如大于20.8或低于8.7KPA时应汇报相关领导,并请示停炉。

5.严格按照规定进行投煤

1)投煤后应确保一次风量不低于临界流化风量;

2)床温达到规定温度再进行试投煤(中排床温>510℃),如煤质较差,则应将床温提高50-100℃再进行投煤;

3)启动初期应严格按照“脉动”形式进行投煤,投煤后应根据氧量及床温变化情况来判断给煤是否已经燃烧,如未燃则是应立即停止给煤,待适当提高床温后,再以相同形式重新投煤。严防投煤过多后出现爆燃,导致床温过高,产生高温结焦。

6.控制床温

1)严密监视床温分布情况,如下、中排平均床温差>100℃,或一点及多点床温与平均床温差>100℃,应认真分析,加强检查,严防因流化不好而发生低温结焦;

2)当发现床温过高时应立即采取措施,增加一次风量或减少燃料以降低床温。尤其是煤粒变粗或煤质变差等原因引起的床温波动,应视情况适当提高一次风量来流化床层,抑平床温,否则易出现大颗粒沉积,床层分层,造成局部或整体超温结焦现象。

3)根据床温上升情况,及时细调、微调风量及给煤量,保持流化良好,控制床温涨幅不得过快,避免床温大幅度变化,造成恶性循环。

7.尽早建立回料循环,同时密切观察回料腿温度、压力的变化。避免回料器因回料不畅基或局部死区而出现结渣的现象。

8.在升炉过程中应尽量缩短启动时间,否则油煤混烧时间过长,调整不当极易发生结焦,尤其投煤初期煤油混烧阶段,大量的煤投到炉内不能完全燃烧,很容易和未燃的油粘在一起形成局部高温结焦。

9.或轻微结焦,可通过加床料置换床料的方法焦块清除(尽快恢复加砂系统);若结焦严重,则应,应立即停止投煤,并加大一次风量对炉膛进行流化,将焦块吹散,并冷却炉膛,减少结焦的严重性,缩短打焦的时间

?4.防止结焦的技术措施

4.1一定要保证良好而稳定的入炉煤质,特别是粒度、细度、矸石、熔点等指标一定要严格控制。

4.2点火前一定要认真做好流化试验,就地观察底料流化情况及厚度,确保合格。良好的炉内空气动力场,可有效控制旋风分离器的二次燃烧,避免燃烧室、旋风分离器、回料器的超温结焦。提高播煤风压、低负荷时适当减少两侧边给煤可基本避免炉膛低温结焦。

4.3在返料系统投入的情况下应经常检查返料是否畅通,防止因返料故障而造成结焦。

4.4加快启动速度,避免结焦。对CFB锅炉应尽量缩短启动时间,否则油煤混烧时间过长,调整不当极易发生结焦,尤其投煤初期煤油混烧阶段,大量的煤投到炉内不能完全燃烧,很容易和未燃的油粘在一起形成局部高温结焦。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,包括在事故处理过程中,及时地断油,使煤油混燃时间缩短,防止结焦。

4.5开始投煤量较大会出现床温飞升的现象。启炉时点动给煤的时间较长会造成可燃物的积累从而引起爆燃现象,对无烟煤的点火及运行过程应十分注意可燃成分的积累以免造成爆燃现象。刚开始投煤时,不得过快过猛,遵循少量间断的原则。先单台给煤机点动少量给煤等确认炉膛氧量下降、床温上升才可再次并逐渐延长点动给煤时间、增加给煤量。在730℃以前,最好采用点动给煤,禁止连续给煤,投煤时机可参照氧量的变化进行。在800℃以前,投煤量一定不能超过10t/h。

4.6严格控制好床温。床温测量采用独特的床面上垂直均布的方式,可及时发现局部超温结焦。运行中通过监视布风板上均匀布置的热电偶测点,对异常工况及早采取措施;当发现床温过高时应立即采取措施,增加一次风量或减少燃料以降低床温。根据床温上升情况,及时细调、微调风量及给煤量,保持流化良好,控制床温涨幅不得过快,避免床温大幅度变化,造成恶性循环。综合考虑对结焦和控制No*的影响,一般床温应控制在850-950℃之间,最高不应超过1000℃。其主要控制手段是调整风煤配比及返料量。应注意,如因煤粒变粗或煤质变差等原因引起的波床温动,应视情况适当提高一次风量来流化床层,抑平床温,否则易出现大颗粒沉积,床层分层,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,这是一个很危险的工况,应及时处理。床温控制应遵循就高不就低的原则。国外的研究报告和国内运行经验都证明,流化床中的结焦温度比煤粉炉中低的多,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。建议控制局部床温不能高于950-1000℃。

4.7控制床压当床压过高时应立即排渣,降低机组出力,使床压保持在设计值范围内(7-10kPa)。控制好运行中料层差压来控制料层厚度。

4.8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。

4.9启炉时回料腿由于回料温度较低流动性差,容易出现回料腿堵塞。建议启炉时应密切观察回料腿温度、压力的变化,如温度不变,则应用压缩空气进行吹扫流化,吹扫时应注意防止回料腿内的物料突然大量返回炉膛影响燃烧。

4.10锅炉更换风帽后,需重新测定布风板阻力特性并让运行人员及时了解此特性的变化。启动前要做临界流化风量试验,一方面检验风帽是否有堵塞,另一方面运行中以此风量来指导运行调整,正常运行中要保证流化正常,一次风量不能小于此风量。

4.11适当加大一次风量、风压,将风室风压提高到8Kpa以上,是440t/hCFB锅炉良好流化、稳定运行的保证。为保证安全稳定运行,应在点火过程中保证布风均匀性,并注意在点火过程后期适时排渣。运行中的渐进性结焦在掌握操作技能,控制入炉颗粒大小尺寸后,也是可以避免的。避免低温结焦,最好的办法是保证易发地带流化良好,颗粒混合迅速均匀或处于正常的流化状态,这样温度均匀,可防止结焦。

4.12严格执行各厂家的运行规程,确保回料罗茨鼓风机设备安全运行。避免回料阀内因局部死区而出现结渣的现象。回料阀的充气量应严格控制在1%的锅炉总风量之内,以防止未燃碳粒在局部区域复燃,避免回料阀内结渣。

4.13防止采用后墙给煤的锅炉密相区回料口出现结焦。采用后墙回料阀给煤的CFB锅炉,在点火调试阶段,易出现回料口超温结焦现象,原因是:点火阶段回料量少,给煤不能迅速被回料带入炉内,堆积在回料口,引起局部燃烧过强导致超温结焦;回料量少,导致烟气反窜向回料口,回料口处形成旋涡;挥发份在此燃烧造成超温结焦。改造的办法是在回料斜腿上加装朝向其出口的高速冷风管道,该股风一方面把挥发份吹进炉内,破坏回料口旋流,防止燃烧;一方面起到播煤风的作用。这样,回料口超温结焦问题可基本解决。

4.14改造流化床两侧和水冷风室两侧人孔上的看火孔,以便在运行中运行人员能明显看到床料流化情况和风帽漏渣在水冷风室里的堆积情况。

4.15在设计上:制造厂采用引进国外先进技术对锅炉热力性能的良好预测可确保沿炉膛断面以及沿炉膛高度方向上温度场的均匀性。设计时选取适当布风板及床层阻力,基本保证锅炉在运行过程中床层流化均匀,避免大颗粒在布风板上沉积,基本保证布风均匀,流化质量良好,床层内无死区。采用炉前气力播煤装置,使给煤入炉均匀,以避免局部富煤区域在运行过程中遇氧爆燃而引起局部超温、结焦现象的出现。炉内采取下浓上稀的流态化工艺,二次风调节裕度设计较大,通过一、二次风的调节可达到迅速调节床温目的,将床温控制在允许范围内。

循环流化床(CFB)锅炉是八十年代发展起来的高效率、低污染和良好综合利用的燃煤技术,由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势,使其得到迅速发展。

循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式,这是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式。因此循环流化床锅炉有以下几个主要优点:

高脱硫效率

低氮氧化合物(NO*)排放

高碳燃尽率

长燃料停留时间

强烈的颗粒返混

均匀的床温

燃料适应性广

高操作灵活性

然而,尽管循环流化床锅炉有这么多的优点,但在运行中还有许多弊端,其原因是多方面的。主要表现在锅炉磨损严重、炉膛结焦、排渣困难、返料器返料不正常等。若对此有清楚了解,则可以及时采取相应的预防措施而加以避免。

一、锅炉磨损

循环流化床锅炉,在运行期间,由于磨损(受热面管、耐火材料层、风帽等)造成的停炉,接近事故停炉总数的50%,而且磨损造成停炉事故的时间比较长。下面分别针对各个部位,对受热面磨损及防止方式作一介绍。

1、布风装置的磨损。循环流化床锅炉布风装置的磨损主要有两种情况。第一种情况是风帽的磨损,其中风帽磨损最严重的区域发生在循环物料回料口附近。其原因主要是由于较高颗粒浓度的循环物料以较大的平行于布风板的速度分量冲刷风帽。另一种情况是风帽小孔的扩大,这类磨损将改变布风特性,同时造成固体物料漏至风室。目前均采用钟状型风帽代替其它风帽设计。

2、炉膛水冷壁管的磨损。水冷壁管的磨损是循环流化床锅炉中与材料有关的最严重的问题。炉内水冷壁管磨损可分为四种情形:炉膛下部密相区耐火耐磨层卫燃带与水冷壁管过度区域管壁的磨损、不规则区域管壁的磨损、烟气泄漏对管子的磨损。

炉膛下部敷设卫燃带与水冷壁管过渡(交界)区域的管壁磨损。循环流化床锅炉炉膛下部都敷设耐火材料,高度、厚度通常随机组的大小而不同,在其交界区域形成45度或圆滑过渡。这类磨损的机理有以下两个方面:在过渡区内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运行方向相反,因而在局部产生旋流。?

3、炉内受热面的磨损。在循环流化床锅炉炉膛内,除布置炉膛水冷壁外,在许多设计中还布置有屏式再热器、屏式过热器、水冷延伸墙等。它们的磨损机理与炉内水冷壁管的磨损机理相似,主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性等,只要采取适当区域防护,一般不会产生严重磨损。

4、炉顶受热面的磨损。炉顶受热面的磨损主要是由于气固流在离开炉膛时,在炉膛顶部区域转弯,产生离心作用,将大颗粒物料甩向炉顶造成的。随着循环流化床锅炉容量的增大,炉膛高度也增加,因而炉膛顶部受热面磨损问题也变得不严重。炉膛顶部受热面的磨损问题可通过将炉顶与去旋风分离器的水平烟道拉开足够的距离来解决。

二、炉膛结焦

炉膛结焦是一种常发生的燃烧事故,无论点火或正常运行中都可能发生,原因也有多种。结焦的直接原因是局部或整体温度超出灰熔点或烧结温度。常将结焦分为高温结焦和低温结焦两种。

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志的结焦叫低温结焦。要避免低温结焦,最好的方法是保证易发地带流动良好,颗粒混和迅速,或处于正常的移动状态(指分离器和返料机构内),保持温度均匀,并控制床温低于灰熔点100~150℃。

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。当床料中含碳量过高时,如未能适时调整风量或返料量来抑制床温,就有可能出现结焦。与疏松的带有许多嵌入的未烧结颗粒的低温焦块不同,高温焦块从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。

另一种较难察觉的结焦是运行中的渐进性结焦,此时床温和观察到流化质量都正常,这时焦块是缓慢生长的。渐进性结焦的主要原因有:①布风系统制造和安装质量不好;②给煤中存在大块;③运行参数控制不当等。需要强调指出的是,当给煤粒度超出设计值时,应对大块进行分离和二次破碎后方可入炉,否则会因流化不良造成结焦。新建机组投运初期,应检查风帽及风帽小孔有无错装或堵塞

点火投煤初期,给煤机一定要间断给煤,一般可以投30s,停1min,观察床温变化,及时调节风量,直到撤油投煤正常后由一台给煤机连续投煤,最后过度到正常给煤。大多数点火结焦事故是因无经验,投煤过多,造成床温飞升超温造成的。防止高温结焦的关键是不能强带负荷,当床温超过许可值时,要立即停止给煤,加大风量,待床温恢复正常时,再调节风量和煤量在正常范围内。

三、排渣困难

冷渣器是CFB安全运行必不可少的辅机设备,目前电站的冷渣器结构形式有、滚筒式冷渣器(旋转性冷渣器)、链条刮板式冷渣器等。

滚筒式冷渣器由头部进渣管、冷渣器本体、尾部排渣管等组成。冷渣器本体由水冷绞龙螺旋排渣机外加动力设施(传输链条及电机)组成,滚筒的旋转速度可控,从而达到控制渣量排放的多少。

冷渣器排渣困难主要表现在冷渣器进渣管(即炉膛排灰管)堵塞、冷渣器排渣温度高、冷渣器排灰管堵塞等。

通过经验分析,我认为下列几方面是需要注意的。

⑴在冷渣器进渣管上增设控制阀(最好用内通冷却水并耐高温和耐磨的锥型阀)来调节冷渣器的进渣量,并在进渣管上增设输送吹扫风(用压缩空气),设定安全运行程序。这样即可控制进渣量,也可防止进渣管的堵塞。运行前,先开冷却水、冷却风;关闭前,先关热渣,后停冷却风、冷却水。

(2)防止冷渣器排渣管堵塞最有效的办法是把排渣管设计成“上小下大,天圆地方”的嗽叭型。“上小下大,天圆地方”相当于一个缩放和,只要物料由上至下、由小大到流动,通道就越来越宽,物料就会越来越松散,流动性也就越来越好,排渣相应就顺利。而在流化床式冷渣器排渣管上必需加装密封良好的给料机(最好用旋转式带内冷却的给料机),便于控制排渣量和给各分室建立床压。

四、返料器返料不畅

循环流化床锅炉无论使用何种固体物料回送装置,总是与分离器、燃烧室等组成一外循环回路。循环回路中的压力变化对固体物料回送装置的运行会产生很大的影响。

运行中反料器正常工作是实现物料循环的关键。造成返料器运行不畅,除了耐火材料塌落造成堵塞这外,主要还有下列方面的问题:

⑴返料器内二次燃烧。一般通过控制炉膛燃烧温度的方式解决对立管进行冷却,降低灰温。

(2)阻力过大,返料器不能工作。一般通过提高返料风总压力解决。

五、结束语

总之,循环流化床锅炉应在设计、安装和运行之间做好协调,既整个系统各部件的设计、安装及其相应的控制应一体化考虑,并要考虑在系统运行寿命期内的人机联系。定期比较分析设备装置的技术状态,从而消除缺陷,使设备更安全、更可靠