李東榮 胡柳英

華西能源工業(yè)股份有限公司

純?nèi)己置貉h(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中存在的問題分析

李東榮 胡柳英

華西能源工業(yè)股份有限公司

褐煤是一種低熱值、高水分、低灰分燃料，適用于循環(huán)流化床鍋爐，目前國內(nèi)外的純?nèi)己置旱难h(huán)流化床鍋爐多存在床溫高、啟動(dòng)時(shí)間長、排煙溫度高等問題，本文通過對(duì)實(shí)際運(yùn)行項(xiàng)目的分析，提出了應(yīng)對(duì)措施。

循環(huán)流化床鍋爐；褐煤；床溫；排煙溫度

一、概述

HX120/9.8-Ⅳ1是華西能源工業(yè)股份有限公司為某公司設(shè)計(jì)制造的2×25WM高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，該項(xiàng)目位于印尼蘇拉威西島，燃料為印尼褐煤。本工程于2011年投入商業(yè)運(yùn)行。本文對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行了介紹，并對(duì)運(yùn)行中存在的床溫偏高、尾部積灰等問題提出了應(yīng)對(duì)措施。

二、項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目主要設(shè)計(jì)性能見下表：

本項(xiàng)目主要設(shè)計(jì)性能如下：額定蒸發(fā)量為120 t/h，過熱蒸汽壓力為9.8 MPa.(g)，過熱蒸汽溫度為540℃，給水溫度為215℃，排煙溫度為140℃，鍋爐效率為89.55%。

本項(xiàng)目燃料分析如下表：

描述　范圍　典型最小　最大類似分析全水分內(nèi)水分灰揮發(fā)物質(zhì)固定碳25 13.8 3.3 27.9 23 35 25 6 40 41 30 18 5 35 30額定發(fā)熱量(收到基)高位發(fā)熱量 (kCal/kg)　3700　4300　4000元素分析(可燃基) 68.2 5.7 1.13 23.17 1.8哈氏可磨系數(shù)　45　65　60碳?xì)涞趿?5 3 0.54 12 0.13 80 5.9 1.2 30 2.2

2.1鍋爐整體布置

本項(xiàng)目鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、循環(huán)流化床燃燒方式，半露天布置。

鍋爐由一個(gè)膜式水冷壁爐膛， 一個(gè)汽冷式旋風(fēng)分離器和一個(gè)由汽冷包墻包覆的尾部豎井(HRA)組成。

爐膛內(nèi)布置有兩片屏式過熱器和一片水冷蒸發(fā)屏。鍋爐共設(shè)有兩臺(tái)給煤裝置和兩個(gè)石灰石給料口，均布置與爐膛前墻。爐膛底部是由水冷壁管彎制圍成的水冷風(fēng)室，其與兩臺(tái)風(fēng)道點(diǎn)火器相連，風(fēng)道點(diǎn)火器內(nèi)各布置有一個(gè)油槍點(diǎn)火燃燒器；爐膛底部分設(shè)置兩臺(tái)冷渣器。

爐膛與尾部豎井之間，布置有一臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器，其下部布置一臺(tái)“J”閥回料器。在尾部豎井中從上到下依次布置有高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和臥式空氣預(yù)熱器。過熱器系統(tǒng)中設(shè)有兩級(jí)噴水減溫器。

鍋爐整體呈左右對(duì)稱布置，支吊在鍋爐鋼架上。

三、運(yùn)行存在的問題探討

鍋爐投產(chǎn)后，試運(yùn)行過程中出現(xiàn)了一下問題：

1)床溫過高，滿負(fù)荷工況平均床溫約950℃，燃料變形溫度約1050℃，因此運(yùn)行工況存在較大爐膛結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)；

2)啟動(dòng)時(shí)間過長，鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)至滿負(fù)荷出力所需時(shí)間長達(dá)約72小時(shí)，極大影響經(jīng)濟(jì)效益；

3)排煙溫度過高，滿負(fù)荷工況排煙溫度160～170℃，不僅降低了鍋爐熱效率，同時(shí)影響布袋除塵器壽命。

鍋爐實(shí)際運(yùn)行DCS畫面

四、原因分析

4.1褐煤用于循環(huán)流化床鍋爐時(shí)，由于其本身低灰分(灰分約5%，常規(guī)循環(huán)床鍋爐燃料要求灰分＞10%)、比重輕的特點(diǎn)，循環(huán)灰量不足，鍋爐短時(shí)間內(nèi)無法形成外循環(huán)，床溫得不到循環(huán)灰的冷卻，從而造成床溫過高，也延長了鍋爐啟動(dòng)時(shí)間；

4.2燃料灰分不足(約5%)，燃料顆粒度不均勻，造成爐膛上部物料濃度不夠(爐膛錐段上部壓力實(shí)際運(yùn)行值小于200pa，應(yīng)在800Pa以上)，使?fàn)t膛中、上部受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)值，鍋爐只有通過提高床溫以達(dá)到足夠蒸發(fā)量；

4.3鍋爐運(yùn)行中未添加石灰石脫硫劑，進(jìn)一步降低了爐內(nèi)物料濃度；

4.4鍋爐運(yùn)行時(shí)密相區(qū)床壓過低(僅3.2～4.1 kPa)，表明爐膛床層厚度過低，造成爐膛蓄熱能力不足，難以吸收燃燒所產(chǎn)生的熱量，也造成了床溫過高；

4.5床面深度＞1/2爐膛深度，床面面積過大，一次風(fēng)量份額占總風(fēng)量的50%，結(jié)合褐煤揮發(fā)分高、易著火、易燃燼的特點(diǎn)，大量燃料在床面上燃燒，熱量積聚在床面，也造成了床溫過高；

4.6褐煤灰分中Na2O，K2O，CaO等堿金屬含量較煙煤、無煙煤高，因此飛灰具有比重輕、粘污性強(qiáng)的特點(diǎn)，易積聚在尾部受熱面表面，造成傳熱效果降低、排煙溫度升高。

五、解決方案

5.1鍋爐運(yùn)行過程中定期添加惰性物料(如河沙、爐渣、石灰石等)，人為增加燃料灰分，提高爐膛物料濃度及循環(huán)灰量；

5.2運(yùn)行時(shí)保持床層厚度在較高范圍(床壓＞6kPa)，提高爐膛蓄熱能力及爐膛物料濃度；

5.3設(shè)計(jì)時(shí)減小布風(fēng)板面積(床面深度＜1/2爐膛深度)，減小一次風(fēng)量，可以有效減少床面燃燒份額，降低床溫；

5.4設(shè)計(jì)時(shí)考慮褐煤的飛灰粘污性強(qiáng)的特點(diǎn)，尾部受熱面考慮足夠裕量；

5.5采用技術(shù)成熟的蒸汽吹灰方式，提高吹灰壓力及吹灰頻率。

六、結(jié)語

褐煤做為一種低成本燃料，結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐低NOx、SO2排放的優(yōu)點(diǎn)，在目前環(huán)境污染和溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重的情況下，研究完善循環(huán)流化床鍋爐的褐煤燃燒技術(shù)，將具有極佳的經(jīng)濟(jì)效益。