循环流化床锅炉结焦防范措施.doc

循环流化床锅炉结焦防范措施1 前言目前，国内循环流化床锅炉正处于向大容量、高参数方向大力发展阶段近几年，国内已先后投产了一批135 MW等级的440t/h循环流化床锅炉在试生产或运行过程中，不少CFB炉曾经不同程度地发生过炉内结焦这一问题，严重时，还导致被迫停炉现象的发生连州电厂二期扩建的二台CFB炉（3号和4号炉）系广东省电力系统首批、亦是哈锅厂首批燃烧劣质无烟煤的CFB锅炉在调试过程中，我们也曾遇到过类似问题本文试图结合该二台CFB炉的具体情况，就炉内结焦这一制约CFB炉正常运行之问题作一分析和探讨2　锅炉设计特点连州电厂3号和4号炉系哈锅厂引进Alstom公司技术设计制造的440t/h循环流化床锅炉，型号为HG-440/13.7-L.WM9采用床上床下联合点火的启动方式，床上油枪6只，床下油枪4只，燃用#0轻柴油采用两级碎煤系统，其中二级碎煤机从德国FAM公司进口给煤系统共三级，其中一级为称重式给煤机，二、三级为刮板式配有飞灰再循环和石灰石脱硫系统设计燃煤为连州和湖南临武、宜章、嘉禾、白沙等地的无烟煤，大多属低挥发份、低热值、高灰份的劣质无烟煤最大允许粒径为≤7mm，d50=0.75mm，d<0.35mm 不大于10%。

设计煤质特性见表1实际入炉煤质更差（参见后页）据文献[1] 报道，该煤种系易结焦煤种对于连州和湖南煤种，变形温度DT=1110℃、1360℃，软化温度ST =1350℃、1270℃，流动温度FT=1420℃、1360℃设计启动床料可用砂，也可用炉渣若用砂则要求控制砂子中钠、钾含量，以免引起床料结焦如用炉渣，则要求最大粒径不超过3 mm，参见表2表1　设计煤质特性名　　称符　　号数  值设计煤种校核煤种1校核煤种2收到基碳%Car5360.7760收到基氢%Har1.21.841.8收到基氧%Oar3.32.142.62收到基氮%Nar1.350.680.85收到基硫%St.ar1.52.440.85收到基灰份%Aar32.1524.1324.93收到基水份%Mar7.589干燥无灰基挥发份%Vdaf5.59.15.6低位发热量MJ/kgQnet.v.ar18.8422.1920.06表2 砂粒度分布及床料化学成份的控制名　　　　称数　　值砂子粒度最大粒径0～0.13mm0.13～0.18mm0.18～0.25mm0.25～0.6mm≤0.6mm占5%占5%占35%占55%Na2O≤2.0%K2O≤3.0%3　3号炉结焦原因及对策3.1 结焦情况介绍在调试期间，3号炉共发生过二次结焦现象。

启动时所用床料均为砂子在首次投煤前，因需进行各项试验，已经烧油运行了6天时间2003年12月13日2：14 试投煤时，床温基本合符要求，达644℃，连续投煤80秒后就停止当时O2量从12%下降到8%，且床温上升较快，说明煤着火了14日14：55，发生床压突降现象，由6KPa降至3Kpa，至23：00， 炉膛前后的看火孔已中已看不到火焰15日0：20，排出的渣最大达10cm，个别小焦的焦结性看上去较强，之后又发现炉膛密相区下部部分温度测点指示值逐渐降低，几乎没波动，怀疑炉内已结焦 5：10，A、B侧锥形阀堵塞，不能正常地排渣，锅炉已无法继续运行下去， 8：37被迫停炉18日对炉膛进行检查，发现炉内有大量床料砂子粘结成疏松型块状，炉膛已结渣，最大的一个砂包长约80 cm，重达几十公斤，见图1B侧冷渣器锥形阀入口被许多小的、圆形粘结块堆住，直径约10～20cm经清理和做流化特性试验后，20日重新启动3号炉，床料仍用砂子运行期间，排渣仍不大顺畅23日因其他原因停炉，28日再次进行炉内检查时，发现A、B两侧锥形阀都被疏松型渣块堵塞住，但渣块比上次要小得多，只有一块约25cm、强度较硬、并嵌有许多未燃烧完全煤粒的焦块。

图1　3号炉渣块3.2　原因分析3.2.1　分析数据针对3号炉二次结焦情况，我们对煤质、床料和炉渣（含焦块）分别进行了二次化验和分析，并对煤样进行了筛分主要数据如下：a） 实际入炉煤特性：固定碳Fcad=44.79～56.19%，灰分Aar=28.37～42.12%，挥发份Vdaf=3.65～4.89%，低位热值Qnet.v.ar =14.78～18.61MJ/kgb） 煤样粒度筛分结果（破碎后）： 规格（mm）处  筛上物（%）>9mm7～9mm5～7mm4～5mm3～4mm2～3mm1～2mm0.47～1mm0.2～0.47mm<0.2mm2.3%1.7%3%1.6%4.3%4.8%16.7%22.2%27.3%14.3%煤灰熔隔特性：变形温度DT=1260～1360℃，软化温度ST=1350～1500℃，半球温度HT=1350～1500℃，流动温度FT=1360～1500℃c） 炉渣元素能谱分析数据：Na2O =0.64～0.65%， K2O=4.09～4.14%，Al2O3=12.26～13.11%，SiO2=74.01～76.35%d） 床料（砂）元素能谱分析数据：Na2O =0.62～0.74%， K2O=3.06～3.56%，Al2O3=14.91～15.70%，SiO2=66.48～72.81%e） 床料（砂）筛分结果：ρ锥=1620g/t， ρ真=2380g/t 　　 粒径>0.9mm，占12.6%0.465～0.9mm，占35.86%0.3～0.465mm，占28.2%0.2～0.3mm，占12.9%0.125～0.2mm，占8.74% <0.125mm，占1.5%。

3.2.2　结焦原因通过对以上测试数据进行分析，我们发现，引起3号炉结焦的主要原因有：a） 炉渣中K2O含量偏高，达4.09～4.41%（>1%），易导致结焦同时，炉渣中硅铝比2SiO2/Al2O3偏大（>1.18%），易使煤灰熔化温度下降，导致结焦 b） 运行期间，停床下油枪时，床温偏低，切风不及时，大量冷风进入炉量，导致床温下降，引起结焦c） 首次启动时，所采用的床料（河砂）颗粒偏粗，且K2O含量偏大（>3%），易引起结焦煤粒也稍微偏粗了些d） 启动期间，煤油混烧时间过长，未燃烧完全的油渣易与床料板结成块加之一次风量偏小，炉内流化不良，导致床料结块，形成疏松性渣块，这是引起第一次结焦（结渣）的原因之一e） 由于燃用的是当地小窑煤，挥发份低，热值低，固定碳高，且炉内局部出现过低温区域，易导致煤粉未完全燃烧现象的发生，烧结成焦块，这是引起第二次结焦的原因之一f） 从测得的煤灰熔隔特性数据、运行参数及焦块性质分析可发现：除个别区域外，炉膛大部分区域的床温均小于灰渣变形温度DT和软化温度ST ，且焦块中嵌有未烧结的颗粒，因此，3号炉第二次结焦性质可归结为低温结焦[2]，即只是由于局部超温并进行低温烧结而引发的。

3.2.3　对策通过对3号炉结焦原因的分析，我们有针对性地采取了以下防止低温结焦的措施：a） 由于前二次启动时所采用的床料（河砂）特性不理想，我们在第三次点火启动前，改用经筛选的炉渣作为启动用床料，床料高度为700mm，并重新做流化特性试验b） 对床温床压表进行校验，确保其指示准确并对全部油枪进行检查，确保雾化良好c） 运行期间，确保炉内流化良好，颗粒混和迅速，处于正常流动状态，炉内温度分布均匀d） 加快启动速度，尽量缩短油煤混烧时间e） 针对劣质无烟煤特性，要求运行人员在切油枪时， 将床温控制在820℃左右且停床下油床时，切风应迅速f） 加强对入炉煤颗粒度监测，尽量使筛分比合符要求通过采取以上措施， 3号炉未再发生过结焦（结渣）现象4　4号炉结焦原因及对策4.1　结焦情况介绍4号炉于2004年3月27日首次点火启动， 31日7：53， 因床压低，需向炉内补加床料（砂），因当时是通过煤仓向炉内加床料的，而煤仓内的床料有误漏进的煤粉，因此当时向炉内加床料，实际相当于投入煤砂混合物，而当时床温只有596℃，床料中夹带的无烟煤不能完全着火燃烧，床温不升反降，8：01便停止加床料，但床温继续下降至520℃。

投油助燃，至15：04，床温达660℃，床压3.7Kpa，首次试投煤，但床温仍不升反降，至20：03，床温降至517℃，4月1日6：42，通过投油枪将床温升至643℃，床压3.7Kpa， 再投煤，床温升至866℃后便开始下降，床压也开始下降，12：03床压低至0.3Kpa，再补加床料（砂），床压升至3.0Kpa 便又下降，估计炉内已结焦16：45，床温仍继续下降至460℃，床压则降至1.5Kpa，但炉膛密相区下部个别区域床温却高达1093℃以上，且两侧主汽温偏差大，判断炉内已结焦较多，被迫停炉 4月5日进入炉膛检查，发现炉内严重结焦，炉内风帽上面2/3区域已被焦块覆盖，前墙焦块高达2米，炉焦既硬又黑图2系在炉内砸碎后取出的部分焦块 图2　4号炉焦块4.2　原因分析事后，我们对结焦原因进行了认真的分析和研究，最终确认4号炉结焦原因系由各种因素综合作用的结果，是渐进性结焦，其结焦机理介于局部低温结焦与整床高温结焦之间具体原因如下：a） 床料中带煤，误将夹带大量煤粉的燃煤当床料送入炉膛，加床料时床温又未达到投煤温度，导致燃烧不完全，这是引起结焦的起始因素，也是主要原因之一[3]。

b） B侧一次风总风门不能正常操作，冷态试验不准，且B回料流化风机多次发生皮带断现象，不能正常运行，引发过回料阀堵塞现象导致炉内流化不理想，这是引起结焦的另一原因，也是后来二侧温差大难调节的原因之一c） 首次试投煤时，发现床温不升反降，未能及时停止给煤，从而使结焦现象加剧d） 正式投煤前，因要做一系列试验，烧油时间过长，且发生过油枪漏油和油压偏低现象，这是加剧结焦的另一因素e） 在结焦的情况下，又误向炉内补加床料，虽然床料中无煤，但却加剧了结焦的发生引起局部区域高温，局部形成高温结焦f） 床料成份复杂，有炉渣也有砂，易结块给煤不连续，常断煤，一旦瞬间给煤量增多，且烧得不完全，则易引起结焦加之适逢下雨天，新运来的煤偏湿难着火，粒度也偏大在这几种因素的综合作用下，使结焦现象越来越严重，随着时间的推移，焦块象滚雪球似的越来越大，流化越来越不正常；流化越不正常，结焦就越严重，形成恶性循环，最后焦块越来越硬，形成渐进性结焦4.3　对策在找出4号炉严重结焦的原因后，我们采取了以下防止结焦的措施：a） 床料改用经筛分的炉渣，严防床料与煤混合投入严禁将煤仓当床料仓用，改从三级给煤机落煤口加床料。

b） 重新做流化试验，对一次风量重新进行标定，检查风门开度运行时确保一次风量大于临界流化风量尽量缩短投油枪时间，加快启动速度，并保持正常油压c） 投煤时，床温一定要达到650℃以上一旦发现床温降低，氧量无变化，说明煤粉未着火，则应立即停止给煤投煤初期，做到间断点动投煤，且投煤量不能大投煤后，要求尽快提高床温d） 适当保证入炉煤的干燥度，防止湿煤入仓；并防止断煤现象的发生；同时适当降低煤粒度e） 加强运行监。