循環(huán)流化床鍋爐落渣管結(jié)焦分析及處理措施

李廉明

（浙江物產(chǎn)環(huán)保能源股份有限公司 浙江嘉興）

一、現(xiàn)象

UG-220/9.8-M10型220 t/h循環(huán)流化床鍋爐，無錫華光鍋爐廠生產(chǎn)，鍋爐混燒煤和干化污泥，配有4臺耐壓封閉式稱重給煤機，采用爐前墻給煤方式。正常運行時，燃料經(jīng)4根落煤管以59°傾角自流到爐膛內(nèi)進行燃燒。自投產(chǎn)以來，運行中一直存在爐膛落煤口處堵煤、落渣管結(jié)焦及底渣含碳量高等問題，導(dǎo)致每班都需要操作人員定時對落煤管和落渣管進行人工疏通，鍋爐效率受到很大影響。

二、原因分析

由于鍋爐落煤口處堵煤、落渣管結(jié)焦以及底渣含碳量高等問題，公司對燃燒及排渣設(shè)備進行過多次技改，除中間5排布風(fēng)板風(fēng)管（Φ47 mm×4 mm）外，均在管內(nèi)加長度為 50 mm，規(guī)格Φ36 mm×2 mm的套管，使得風(fēng)帽接管通徑由原來的Φ39 mm變?yōu)棣?2 mm；落渣管尺寸由原來的Φ273 mm×20 mm改為Φ219 mm×20 mm；落渣口風(fēng)帽排布改為廠內(nèi)運行較好爐子的排布；同時調(diào)整分離器中心筒長度。經(jīng)過上述技改后，故障仍未消除。

在冷態(tài)流化試驗時，布風(fēng)板左側(cè)流化效果明顯比南側(cè)差，如果要使布風(fēng)板左側(cè)充分流化只有加大一次風(fēng)量。在冷態(tài)爐床平整度試驗時，當(dāng)一次風(fēng)量不斷變小至低于最小流化風(fēng)量時，布風(fēng)板右側(cè)床面有氣泡，但是布風(fēng)板左側(cè)已經(jīng)沒有氣泡翻滾現(xiàn)象，整個床面平整度符合要求。雖然布風(fēng)板左右側(cè)流化效果不一樣，但從整個床面的平整度看，鍋爐的布風(fēng)均勻性不存在明顯問題，特別是在熱態(tài)情況下，床內(nèi)的流化情況相對于冷態(tài)會有很大改善。但鍋爐運行時，布風(fēng)板左側(cè)冷渣機排出的底渣為黃沙狀細灰并摻有大量未燃盡煤塊及煤顆粒，而布風(fēng)板右側(cè)冷渣機排出的多數(shù)以細灰為主。可能是鍋爐一次風(fēng)量不足，在布風(fēng)板左側(cè)流化效果弱于右側(cè)時，問題被放大，大量未燃盡的煤顆粒富集在布風(fēng)板左側(cè)密相區(qū)，來不及燃盡就被排到落渣管。煤顆粒在落渣管內(nèi)，有充足的氧量發(fā)生燃燒，在局部形成高溫，當(dāng)局部溫度超過灰渣的軟化變形溫度時，就會形成高溫結(jié)焦，從而堵住落渣管。

上述分析與鍋爐運行時的風(fēng)量問題是一致的。鍋爐在正常運行時需要的總風(fēng)量偏小，具體表現(xiàn)在爐負荷高于其他運行爐時，風(fēng)量反而要小，特別是落煤管播煤風(fēng)、送煤風(fēng)風(fēng)壓及風(fēng)量。當(dāng)鍋爐負荷與廠內(nèi)其他同級別鍋爐基本相當(dāng)時，送煤風(fēng)風(fēng)量僅為其他鍋爐的1/2，播煤風(fēng)風(fēng)量只有其他鍋爐的1/5，約350 m3/h。風(fēng)壓只有4.5～5 kPa，給煤機給煤時容易產(chǎn)生堵煤現(xiàn)象。

當(dāng)給煤機斷煤時，落煤管內(nèi)爐膛有煙氣反竄甚至有堵煤在爐膛入口處燃燒、結(jié)焦，使得堵煤現(xiàn)象更加嚴重。落渣管在爐膛入口處形成的結(jié)焦，經(jīng)過人工捅渣后落入爐膛，也會堵塞落渣管。與風(fēng)量偏小一致的是，該爐除燃用高熱值煤種（20 929 kJ/kg）時，給煤量在35 t/h左右，密相區(qū)床溫在930℃時，結(jié)焦、堵煤及燃盡情況基本良好。當(dāng)鍋爐燃用摻燒污泥低熱值煤種，給煤量在45～50 t/h，密相區(qū)床溫均溫低于900℃時，結(jié)焦形成時間明顯縮短，＜24 h，落煤和燃盡情況也相應(yīng)變差。給煤量多、床溫低時，爐內(nèi)差壓大、煙氣流速低、循環(huán)倍率小，不利于煤顆粒燃盡。同時，由于鍋爐的落煤管播煤風(fēng)、送煤風(fēng)風(fēng)壓及風(fēng)量相對較小，在爐膛差壓大的條件下，煙氣反竄現(xiàn)象會頻繁發(fā)生。因此可以推斷，增加鍋爐總風(fēng)量能夠改善鍋爐內(nèi)燃料的燃盡情況。

鍋爐運行時爐膛差壓偏大，達到3.8 kPa。一方面是污泥含灰量導(dǎo)致爐膛內(nèi)顆粒濃度較高所致，另一個重要原因是運行風(fēng)量偏小。但是，單純增加一次風(fēng)量會使得落煤管堵煤反竄現(xiàn)象更加嚴重。運行過程中發(fā)現(xiàn)，該鍋爐運行時，二次風(fēng)量變化對床壓變化較大。二次風(fēng)量關(guān)小至10 000～20 000 m3/h，床壓要增加 1～2 kPa； 增大二次風(fēng)量 10 000～20 000 m3/h， 床壓要低1 kPa左右，廠內(nèi)其他同級別鍋爐幾乎沒有同樣的情況發(fā)生。此現(xiàn)象表明，增加二次風(fēng)量不但改善了爐膛差壓過大的問題，而且客觀上增加了鍋爐總進風(fēng)量，從另一個方面改善了爐內(nèi)燃料的燃盡情況。

綜上所述，該220 t/h循環(huán)流化床污泥焚燒爐，落煤口處堵煤、落渣管結(jié)焦及底渣含碳量高等問題的形成原因，是入爐燃料顆粒變化導(dǎo)致鍋爐總進風(fēng)量不夠，導(dǎo)致大量未燃盡的煤顆粒富集在布風(fēng)板左側(cè)密相區(qū)，來不及燃盡就被排到落渣管。煤顆粒在落渣管內(nèi)遇到空氣燃燒，產(chǎn)生局部高溫而形成結(jié)渣?？紤]到鍋爐焚燒含灰量很高的污泥，床內(nèi)差壓較大，單純增加一次風(fēng)量，又導(dǎo)致了落煤管堵煤、反竄現(xiàn)象，影響給煤機安全運行。

三、處理措施

燃料入爐位置布置在前墻距布風(fēng)板上方約3 m處，在同一高度布置的還有二次風(fēng)管?？紤]到落煤口處堵煤和煙氣反竄問題，增加送煤風(fēng)、播煤風(fēng)也相當(dāng)于增加了入爐二次風(fēng)量，同時還能抑制落煤口堵煤和煙氣反竄問題。在經(jīng)過多次對鍋爐落煤口情況進行觀察分析后，利用鍋爐停爐機會，對鍋爐落煤口進行了改造。

1.送煤風(fēng)管道改造

增加送煤風(fēng)量。從一次冷風(fēng)管道接出來1根Φ530 mm×4 mm的總管作為單獨送煤風(fēng)管道，管道沿標高11 800 mm平臺敷設(shè)至鍋爐前墻。將原有接在一次熱風(fēng)總管上的12根Φ133 mm×4 mm送煤風(fēng)管道切斷，并全部接到Φ530 mm×4 mm的總管上。落煤口的送煤風(fēng)從一次冷風(fēng)管道引入，其溫度較低，一次冷風(fēng)進入落煤管后能起到局部冷卻作用，有效降低落煤管在鍋爐入口處的局部溫度，防止因局部溫度過高而形成堵煤燃燒結(jié)焦。

增加風(fēng)壓、減少局部阻力。將2根送煤風(fēng)接入口改向，現(xiàn)有送煤風(fēng)接入口與送煤風(fēng)走向成90°角，改造要求送煤風(fēng)入口與送煤風(fēng)走向一致，減少送煤風(fēng)進入落煤管時的局部阻力，提高了送煤風(fēng)風(fēng)壓。另外，對于連續(xù)經(jīng)過幾個90°彎頭進入落煤管的送煤風(fēng)進行改造，以減小局部阻力損失。

2.播煤風(fēng)管道改造

增大播煤風(fēng)量。保留原有送、播煤風(fēng)Φ426 mm×4 mm總管道，作為播煤風(fēng)總管使用。堵掉移位后剩下的12根Φ133 mm×4 mm送煤風(fēng)管道接口，增大播煤風(fēng)管道管徑，從現(xiàn)在的Φ133 mm×4 mm增大到Φ219 mm×4 mm。管徑增大后的，從Φ426 mm×4 mm管道上引4根Φ219 mm×4 mm管道作為播煤風(fēng)使用。

增大播煤風(fēng)風(fēng)壓。播煤風(fēng)Φ426 mm×4 mm總管道應(yīng)插入主風(fēng)道Φ1620 mm×4 mm管道內(nèi)一截，管道斜口朝著來風(fēng)方向。播煤風(fēng)管道。與送煤風(fēng)改造類似，對于播煤風(fēng)接口與播煤風(fēng)走向成90°角的局部進行改造，使兩者方向一致，減少播煤風(fēng)在進入落煤管時的風(fēng)阻，提高播煤風(fēng)的風(fēng)壓。

四、結(jié)語

鍋爐落煤管爐膛入口附近堵煤及燃燒、結(jié)焦問題得到徹底解決，運行班組不需要進行落煤管的人工疏通工作，運行人員勞動強度大大降低。從根本上解決了因為人工捅煤、捅渣塊引起的落渣管堵塞問題。

鍋爐底渣含碳量大幅降低，鍋爐效率提高，機組運行經(jīng)濟性提升。底渣含碳量降低意味著進入落渣管的煤顆粒減少，消除了煤顆粒在落渣管發(fā)生燃燒、結(jié)焦的隱患，從而保證落渣管暢通無阻。