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一、前言
循环流化床技术由于其煤种适应性广和低成本污染物排放控制等优点, 已成为很有竞争力的一种洁净煤燃烧技术。
中国早在上个世纪的80年代即已开始发展循环流化床锅炉, 至今已有超过800台循环流化床锅炉运行。绝大多数小容量循环流化床锅炉(35~130t/h ) 采用中国自己的技术, 220t/h 及以上容量的循环流化床锅炉则是以引进国外设备或技术为主。由FW公司制造的白马电厂300MW循环流化床锅炉也于2006年3月并网发电。大型化和高参数是循环流化床锅炉发展的方向。但是目前国内循环流化床锅炉运行中实际存在着许多问题。
二、CFB锅炉结焦问题
结焦:这里指通常意义上的结渣。结渣是指局部或整体温度超出灰熔点或烧结温度时灰分熔化结块的现象。
流化床中结焦产生的根本原因在于结焦部位的温度高于灰的熔化温度(有人认为是变形温度)。所以决定是否结焦的两个要素是煤的熔融特性(结渣性)和灰分颗粒温度。前者是煤的基本特性,除了可以测定煤的t1,t2,t3,还可以通过煤的结渣性测定进行分析,可以通过调整给煤使得入炉煤灰熔点较高。而后者是在给煤情况一定下运行过程中用于控制结焦的依据,也就是要通过控制灰的温度以避免或减少结焦的可能性。
单颗粒受热分析:
接受的热量:
(1)比自身温度高的气体的对流,辐射;
(2)比自身温度高的颗粒的辐射,和碰撞引起的热传导;
(3)反应物带给颗粒的热量;
(4)自身内部燃烧反应放出的热量。
放出的热量:
(1)随反应物带走的热量;
(2)比自身温度低的气体的对流,辐射(占主要,特别是底部进的气流温度仅有200多度);
(3)向比自身温度低的颗粒的辐射,和碰撞引起的热传导;
当颗粒受热大于放热时,温度将升高,达到灰的熔点时将结焦
对于循环流化床锅炉,引起结焦的因素很复杂,通常将结焦分为高温结焦和低温结焦。当床层整体温度低于灰渣变形温度,局部超温或低温烧结而引起的结焦叫低温结焦。当床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象,称为高温结焦(常表现为全床或大面积的结焦)。另外还有一种渐进性结焦,此时床温和观察到的流化质量都正常,这时焦块是缓慢生长的,常由低温结焦发展起来的。
对于生成的焦块,要通过结焦部位、结焦时期(点火或正常运行) 、焦块表面现象和硬度、床温等综合进行判别,找出结焦的原因,采取措施进行消除。如高温结焦的焦块表面呈深色熔融状,似琉璃,较硬。低温结焦的焦块则颜色较浅,灰渣颗粒分明,容易碾碎。
良好的流化状态和移动状态,以及合适的温度是避免结焦的根本。
三、CFB锅炉结焦问题分析与解决
1.床内结焦
床内结焦现象和原因:
(1)启炉过程结焦:在点火过程中,由于流化风用量较小,流化状态差,导致进入炉膛的煤粒不能均匀播撒分布,局部燃烧过多。另一方面,启炉时油煤混烧容易引起超温结焦。
(2)压火过程结焦:在锅炉压火期间,床料处于静止状态,如果漏入小风,热的床料中的可燃物获得氧气,便会产生燃烧。由于燃烧产生的热量不能及时带走,使局部区域床料超温而结焦。
(3)运行过程结焦:
a.布风系统出现问题,使得床内风量分配不均
b.煤中矸石或大粒径煤粒过多,在床底部沉积,造成局部流化不良,或存在流化死区。床料成分中低熔点的碱性氧化物含量过大。由于给煤机运行不正常造成给煤不均,给煤量测量不准而给煤过多, 造成床层局部超温。
c.床压不合适,炉内床料量过少,尤其是在启炉时料层过簿,床压过低,尤其在一次风量突然增大时床面极易出现局部吹穿,一部分床面空床,一部分床面床料死床,不能流化而结焦。料层太厚,料层阻力太大,会造成床料流化不良而结焦。
d. 回料系统故障,回料减少或停止造成炉内温度急剧上升
e.运行人员没有根据煤质变化及燃烧情况作出相应的调整
结焦后的处理:
无论高温结焦还是低温结焦,一旦出现就会迅速增长,自动加剧的过程,因此焦块长大的速度往往越来越快。故此发现床面结焦后应及时采取措施处理。
1.适当增加结焦区域的一次风量。
2.加大床料置换,把流化不好的床料及时排出,填充新床料。
3.适当降低床温,特别是启动过程中、投煤时应防止床温急剧上升。
4.炉内长时间流化不良应及时设法改善。
5.及时化验煤质,石灰石含量。
6.经调整后,仍无改善,应请示停炉。
7.若发生炉内严重结焦,应紧急停炉。
床内结焦防止措施 :
(1)在点火过程中保证床料良好的流化状态和正常移动状态,使温度均匀,防止局部超温,特别是投煤时应防止床温急剧上升。尽量缩短压火时间。
(2)在运行中,要加强对各个床温测点的监视,密切注意床压、床层差压和密度的变化,提供足够的流化风量,以保证床料在炉膛内能够得到均匀的流化。
(3)根据床料的构成和其粒径的分布情况,在必要的时候可以考虑进行床料的置换,以尽量避免低温焦块的形成。
(4)运行过程中,保持合理的风煤配比,控制床温不能过高 。
(5)启炉前一定要检查风帽是否堵塞损坏,一定要做冷态流化试验。
2.排渣结焦及冷渣结焦
排渣结焦:分为排渣口及排渣管结焦。表现为堵塞排渣口和排渣管。
结焦原因:炉内局部结焦形成的焦块堵塞排渣口及排渣管,或由于密封不严漏入空气使得一些未燃尽的碳粒复燃引起结焦。
处理与预防:首先要防止炉内结焦,或少排勤排,有小焦块能及时排除;其次保证排渣的密封性;另外实际运行中比较有效的办法就是安排人员24小时监视排渣情况,随时堵塞随时清理。
3.炉膛出口及分离器内结焦
结焦:条状陶红色焦块
原因:由于磨损剧烈或由于浇筑料敷设而造成凹凸不平,在分离器入口和分离器内都是紊流加强区,再燃引起的温度上升,有可能超过了灰的熔化温度,熔融物撞击到壁面时粘在上面,冷却后的焦块硬度大,而气流无法将他们吹落形成结焦区
措施:浇筑料按要求敷设;加强炉内的流动工况,减少可燃物含量;控制进入分离器的颗粒温度等。
4.回料口结焦
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,给煤不能迅速被回科带入炉内,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。
四、总结
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,因此在锅炉点火、压火、正常运行过程中,应加强对给煤机的监视、保证流化质量、认真调整风煤配比,同时运行中严格控制床温及料层差压等参数,避免锅炉结焦,使锅炉的安全运行得到保证。
循环流化床技术由于其煤种适应性广和低成本污染物排放控制等优点, 已成为很有竞争力的一种洁净煤燃烧技术。
中国早在上个世纪的80年代即已开始发展循环流化床锅炉, 至今已有超过800台循环流化床锅炉运行。绝大多数小容量循环流化床锅炉(35~130t/h ) 采用中国自己的技术, 220t/h 及以上容量的循环流化床锅炉则是以引进国外设备或技术为主。由FW公司制造的白马电厂300MW循环流化床锅炉也于2006年3月并网发电。大型化和高参数是循环流化床锅炉发展的方向。但是目前国内循环流化床锅炉运行中实际存在着许多问题。
二、CFB锅炉结焦问题
结焦:这里指通常意义上的结渣。结渣是指局部或整体温度超出灰熔点或烧结温度时灰分熔化结块的现象。
流化床中结焦产生的根本原因在于结焦部位的温度高于灰的熔化温度(有人认为是变形温度)。所以决定是否结焦的两个要素是煤的熔融特性(结渣性)和灰分颗粒温度。前者是煤的基本特性,除了可以测定煤的t1,t2,t3,还可以通过煤的结渣性测定进行分析,可以通过调整给煤使得入炉煤灰熔点较高。而后者是在给煤情况一定下运行过程中用于控制结焦的依据,也就是要通过控制灰的温度以避免或减少结焦的可能性。
单颗粒受热分析:
接受的热量:
(1)比自身温度高的气体的对流,辐射;
(2)比自身温度高的颗粒的辐射,和碰撞引起的热传导;
(3)反应物带给颗粒的热量;
(4)自身内部燃烧反应放出的热量。
放出的热量:
(1)随反应物带走的热量;
(2)比自身温度低的气体的对流,辐射(占主要,特别是底部进的气流温度仅有200多度);
(3)向比自身温度低的颗粒的辐射,和碰撞引起的热传导;
当颗粒受热大于放热时,温度将升高,达到灰的熔点时将结焦
对于循环流化床锅炉,引起结焦的因素很复杂,通常将结焦分为高温结焦和低温结焦。当床层整体温度低于灰渣变形温度,局部超温或低温烧结而引起的结焦叫低温结焦。当床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象,称为高温结焦(常表现为全床或大面积的结焦)。另外还有一种渐进性结焦,此时床温和观察到的流化质量都正常,这时焦块是缓慢生长的,常由低温结焦发展起来的。
对于生成的焦块,要通过结焦部位、结焦时期(点火或正常运行) 、焦块表面现象和硬度、床温等综合进行判别,找出结焦的原因,采取措施进行消除。如高温结焦的焦块表面呈深色熔融状,似琉璃,较硬。低温结焦的焦块则颜色较浅,灰渣颗粒分明,容易碾碎。
良好的流化状态和移动状态,以及合适的温度是避免结焦的根本。
三、CFB锅炉结焦问题分析与解决
1.床内结焦
床内结焦现象和原因:
(1)启炉过程结焦:在点火过程中,由于流化风用量较小,流化状态差,导致进入炉膛的煤粒不能均匀播撒分布,局部燃烧过多。另一方面,启炉时油煤混烧容易引起超温结焦。
(2)压火过程结焦:在锅炉压火期间,床料处于静止状态,如果漏入小风,热的床料中的可燃物获得氧气,便会产生燃烧。由于燃烧产生的热量不能及时带走,使局部区域床料超温而结焦。
(3)运行过程结焦:
a.布风系统出现问题,使得床内风量分配不均
b.煤中矸石或大粒径煤粒过多,在床底部沉积,造成局部流化不良,或存在流化死区。床料成分中低熔点的碱性氧化物含量过大。由于给煤机运行不正常造成给煤不均,给煤量测量不准而给煤过多, 造成床层局部超温。
c.床压不合适,炉内床料量过少,尤其是在启炉时料层过簿,床压过低,尤其在一次风量突然增大时床面极易出现局部吹穿,一部分床面空床,一部分床面床料死床,不能流化而结焦。料层太厚,料层阻力太大,会造成床料流化不良而结焦。
d. 回料系统故障,回料减少或停止造成炉内温度急剧上升
e.运行人员没有根据煤质变化及燃烧情况作出相应的调整
结焦后的处理:
无论高温结焦还是低温结焦,一旦出现就会迅速增长,自动加剧的过程,因此焦块长大的速度往往越来越快。故此发现床面结焦后应及时采取措施处理。
1.适当增加结焦区域的一次风量。
2.加大床料置换,把流化不好的床料及时排出,填充新床料。
3.适当降低床温,特别是启动过程中、投煤时应防止床温急剧上升。
4.炉内长时间流化不良应及时设法改善。
5.及时化验煤质,石灰石含量。
6.经调整后,仍无改善,应请示停炉。
7.若发生炉内严重结焦,应紧急停炉。
床内结焦防止措施 :
(1)在点火过程中保证床料良好的流化状态和正常移动状态,使温度均匀,防止局部超温,特别是投煤时应防止床温急剧上升。尽量缩短压火时间。
(2)在运行中,要加强对各个床温测点的监视,密切注意床压、床层差压和密度的变化,提供足够的流化风量,以保证床料在炉膛内能够得到均匀的流化。
(3)根据床料的构成和其粒径的分布情况,在必要的时候可以考虑进行床料的置换,以尽量避免低温焦块的形成。
(4)运行过程中,保持合理的风煤配比,控制床温不能过高 。
(5)启炉前一定要检查风帽是否堵塞损坏,一定要做冷态流化试验。
2.排渣结焦及冷渣结焦
排渣结焦:分为排渣口及排渣管结焦。表现为堵塞排渣口和排渣管。
结焦原因:炉内局部结焦形成的焦块堵塞排渣口及排渣管,或由于密封不严漏入空气使得一些未燃尽的碳粒复燃引起结焦。
处理与预防:首先要防止炉内结焦,或少排勤排,有小焦块能及时排除;其次保证排渣的密封性;另外实际运行中比较有效的办法就是安排人员24小时监视排渣情况,随时堵塞随时清理。
3.炉膛出口及分离器内结焦
结焦:条状陶红色焦块
原因:由于磨损剧烈或由于浇筑料敷设而造成凹凸不平,在分离器入口和分离器内都是紊流加强区,再燃引起的温度上升,有可能超过了灰的熔化温度,熔融物撞击到壁面时粘在上面,冷却后的焦块硬度大,而气流无法将他们吹落形成结焦区
措施:浇筑料按要求敷设;加强炉内的流动工况,减少可燃物含量;控制进入分离器的颗粒温度等。
4.回料口结焦
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,给煤不能迅速被回科带入炉内,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。
四、总结
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,因此在锅炉点火、压火、正常运行过程中,应加强对给煤机的监视、保证流化质量、认真调整风煤配比,同时运行中严格控制床温及料层差压等参数,避免锅炉结焦,使锅炉的安全运行得到保证。