大顆粒徑煤對(duì)流化床鍋爐運(yùn)行影響探索

王遠(yuǎn)明 潘永軍

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行，燃燒大顆粒徑煤，本文通過對(duì)影響循環(huán)鍋爐安全運(yùn)行的因素分析，介紹了瑞平煤電有限責(zé)任公司德平熱電廠兩臺(tái)DG-480/13.7-II2型循環(huán)流化床鍋爐在十幾年的運(yùn)行過程中，燃燒大顆粒徑煤運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和采取的措施，供同類型機(jī)組參考借鑒。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;燃燒大顆粒徑煤;鍋爐運(yùn)行調(diào)整

中圖分類號(hào)：TK229.66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）07-0165-02

1設(shè)備概況

瑞平煤電有限責(zé)任公司德平熱電廠#1、#2鍋爐型號(hào)DG480/13.7-II2型自然循環(huán)、單汽包、超高壓循環(huán)流化床鍋爐。單爐膛一次中間再熱，露天布置。

鍋爐主要由一個(gè)膜式水冷壁爐膛，兩臺(tái)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）三部分組成。爐膛內(nèi)布置有六片屏式過熱器管屏、四片屏式再熱器管屏和一片水冷分離墻。水冷風(fēng)室由前墻水冷壁管彎制而成，水冷風(fēng)室布風(fēng)板由94根φ82.55×12.7mm、水冷風(fēng)室底部由96根φ60×6.5mm的內(nèi)螺紋水冷管加扁鋼組成的膜式結(jié)構(gòu)。水冷室水冷管匯集于后墻、水冷風(fēng)室底部的聯(lián)箱。

爐膛與尾部豎井煙道之間，布置有兩臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器，其下部各布置一臺(tái)“J”閥回料器。尾部豎井由包墻分隔，在爐膛深度方向形成雙煙道結(jié)構(gòu)，前煙道布置了兩組低溫再熱器，后煙道從上到下依次布置有高溫過熱器、低溫過熱器，向下前后煙道合成一個(gè)，在其中布置有螺旋鰭片管式省煤器和臥式空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器采用光管式，沿爐寬方向雙進(jìn)雙出。過熱器系統(tǒng)中設(shè)有兩級(jí)噴水減溫器，再熱器系統(tǒng)中布置有事故噴水減溫器和微噴減溫器。

鍋爐整體呈左右對(duì)稱布置，支吊在鍋爐鋼架上。

鍋爐共設(shè)置有六臺(tái)給煤口和三個(gè)石灰石給料口，給煤口布置在爐前墻，石灰石口布置在后墻，石灰石通過下二次風(fēng)口進(jìn)入爐膛。爐膛兩側(cè)分別設(shè)置兩臺(tái)多倉(cāng)式流化床風(fēng)水冷選擇性冷渣器。

本鍋爐在爐膛兩側(cè)對(duì)稱各布置兩臺(tái)多倉(cāng)式流化床風(fēng)水冷選擇性冷渣器，爐膛布風(fēng)板上精心設(shè)計(jì)的定向風(fēng)帽（4×20個(gè)）形成高壓流場(chǎng)，推動(dòng)粗重灰粒流向冷渣器;渣從位于水冷壁側(cè)墻的排渣口排入冷渣器;冷渣器流化風(fēng)由1#冷渣風(fēng)機(jī)和2#冷渣風(fēng)機(jī)或一次風(fēng)提供。多倉(cāng)式流化床風(fēng)水選擇性冷渣器能將爐內(nèi)灰送至除灰系統(tǒng)之前篩選出灰中部分細(xì)顆粒，通過冷渣器回風(fēng)管，將它們送回爐膛，并冷卻剩余的粗顆?；?。每臺(tái)冷渣器布置有205個(gè)耐熱鑄鐵小風(fēng)帽，還布置有三組48片水冷管束，每片水冷管束最下一排管上焊有防磨鰭片以防磨，冷渣器外壁采用膜式包墻水冷壁并與水冷管束共用一個(gè)聯(lián)箱，冷渣器布風(fēng)板由水冷壁彎制而成。冷渣器分為4個(gè)風(fēng)室、3個(gè)冷卻倉(cāng)室，并配有各自獨(dú)立的布風(fēng)裝置。每個(gè)小倉(cāng)用耐火材料砌成的分隔墻隔開，3個(gè)冷卻室內(nèi)均布置有用凝結(jié)水冷卻的水冷管束;冷卻水取自5#低加進(jìn)口前凝結(jié)水，依賴凝結(jié)水壓力經(jīng)冷渣器內(nèi)的受熱面加熱后再送至鍋爐電除塵后低壓省煤器或通過旁路直接回到汽輪機(jī)5#低加出口。冷渣器單獨(dú)配風(fēng)，三個(gè)倉(cāng)的流化空氣都來自1#、2#冷渣風(fēng)機(jī)出口的冷風(fēng)或一次冷風(fēng);冷卻室排氣通過冷渣器回風(fēng)管從爐膛側(cè)墻返回爐膛作為二次風(fēng)補(bǔ)充風(fēng)。通過風(fēng)水共同冷卻，確保排渣溫度≤150℃。

2019年01月02日零點(diǎn)班，我廠燃料專業(yè)細(xì)碎機(jī)故障，僅能使用振動(dòng)篩保證上煤量，上煤顆粒校對(duì)。但是A、B側(cè)細(xì)碎機(jī)故障不能保障入爐煤顆徑0～9mm，寬篩分粒徑無法保持規(guī)程規(guī)定粒徑，最大粒徑幾十毫米。直接影響著鍋爐的安全運(yùn)行。

實(shí)際現(xiàn)狀調(diào)查：

#1爐16：00床壓、11.0kPa、床溫780℃，#2冷渣器高、中溫床不過渣，嚴(yán)重積渣后導(dǎo)致不進(jìn)渣;冷渣器壓死，無法正常工作。#3冷渣器不進(jìn)渣，高溫床超溫，中溫床由于工藝原因無法正常放渣，且冷渣器無法正常排渣：排渣斜管有一個(gè)傾斜角度，無法正常排渣。#4冷渣器由大滾筒驅(qū)動(dòng)排渣，中溫床無法放渣，事故放渣正常，高溫床放渣正常，但進(jìn)渣后不走渣，冷渣器無法正常運(yùn)行，負(fù)荷68MW。

#2爐#4冷渣器運(yùn)行，由于入爐煤顆粒大，排渣管多次堵塞，只能多次處理，保證冷渣器正常運(yùn)行，負(fù)荷46MW。床壓11.6kPa、床溫780℃。運(yùn)行人員調(diào)整難度增大。

影響點(diǎn)分析：

（1）配風(fēng)異常。由于料層臨界流化風(fēng)速隨粒徑的增大而增加，粒徑過大時(shí)，二次風(fēng)率下降，造成一、二次風(fēng)配比失調(diào)，影響鍋爐燃燒和環(huán)?？刂浦笜?biāo)。

（2）料層流化質(zhì)量變差。粒徑過大時(shí)，需要加大流化風(fēng)量，造成爐內(nèi)局部流化不良引起床溫升高，易發(fā)生床內(nèi)結(jié)焦。

（3）影響機(jī)組效率。大風(fēng)量高床壓運(yùn)行不僅導(dǎo)致鍋爐磨損爆管事故頻發(fā)，還造成廠用電居高不下，相同條件下風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓的大小與電流的大小成正比，大風(fēng)量高床壓運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)能耗大大增強(qiáng)。

（4）磨損加劇。粒徑過大時(shí)，達(dá)不到循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致鍋爐出力變低帶不上高負(fù)荷，為解決此問題，運(yùn)行時(shí)常常采用減少底渣排放，增大床料量，加大一次風(fēng)量，來抑制床溫過高，通過強(qiáng)行提高爐膛上部的物料濃度和循環(huán)倍率，來提高鍋爐出力，然而一次風(fēng)量的增加會(huì)使粗大顆粒濃度增大，會(huì)加速爐膛下部區(qū)域水冷壁、耐火耐磨層的磨損。

（5）灰和灰渣含碳量增加。而粗大顆粒居多時(shí)，料層脂粒燃盡率降低，灰渣含碳量增加。煤粒徑粗時(shí)，底渣的份額占得多，這不僅對(duì)于冷渣器造成渣量上的壓力，而且對(duì)于選擇性風(fēng)水聯(lián)合冷渣器，容易發(fā)生內(nèi)部流化不良，結(jié)渣、結(jié)焦堵塞冷渣器的問題，即使通過提高負(fù)壓或人工方法處理冷渣器，亦會(huì)對(duì)鍋爐出力、爐管磨損帶來影響;煤粒徑細(xì)時(shí)，底渣份額占得少，出渣量小的同時(shí)內(nèi)部流化也相對(duì)充分，冷渣器可連續(xù)正常運(yùn)行。

（6）傳熱分配失衡。爐內(nèi)熱量增大，后續(xù)對(duì)流煙道的對(duì)流換熱減小，容易出現(xiàn)低汽溫;粗大顆粒居多時(shí)，循環(huán)倍率下降，爐內(nèi)吸熱降低，后續(xù)對(duì)流煙道的對(duì)流換熱增加，容易出現(xiàn)高汽溫。

（7）影響燃燒效率。鍋爐燃燒熱損失中較大的一項(xiàng)是固體不完全燃燒損失q4。對(duì)CFB循環(huán)流化床鍋爐來講一般底渣的含碳量≤2.0%，低于煤粉燃燒鍋爐。但是，飛灰含碳量高于10%的偏多，高于煤粉爐，特別對(duì)燃煤中細(xì)顆粒偏多的情況，當(dāng)燃煤熱值較高、揮發(fā)分含量較低時(shí)（煙煤），飛灰含碳量高達(dá)20%～30%，嚴(yán)重影響了鍋爐燃燒效率。

（8）爐內(nèi)物料濃度變化。顆粒過粗時(shí)，料層密度增加。

總之，循環(huán)流化床鍋爐粒徑過粗，超過規(guī)定的篩分粒徑，導(dǎo)致床溫過低，鍋爐床壓過高，有可能導(dǎo)致分層，造成鍋爐流化不良;料層過厚時(shí)為達(dá)到良好的流化狀態(tài)，必須增加風(fēng)機(jī)出力提高一次風(fēng)機(jī)出口壓頭，克服料層阻力，保證流化風(fēng)量足夠，從而使風(fēng)機(jī)耗電量增加;嚴(yán)重時(shí)風(fēng)機(jī)有效壓頭不能克服料層阻力致使流化風(fēng)量過小，料層不能正常流化，料層出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象，有可能導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦或滅火。排渣熱損失增大，燃燒效率降低，鍋爐整體磨損增大，對(duì)鍋爐正常運(yùn)行帶來較大風(fēng)險(xiǎn)。

2實(shí)施對(duì)策

（1）保證鍋爐正常運(yùn)行入爐煤量，保證鍋爐入爐煤粒度，盡快投運(yùn)細(xì)碎機(jī)運(yùn)行，保證細(xì)碎機(jī)、振動(dòng)篩正常運(yùn)行，確保鍋爐入爐煤粒徑達(dá)到鍋爐規(guī)程的規(guī)定值。

（2）鍋爐加強(qiáng)排渣，加強(qiáng)床料置換。盡快排出鍋爐床內(nèi)大顆粒，保證鍋爐燃燒正常。

（3）盡量提高冷渣風(fēng)風(fēng)壓，提高冷渣器風(fēng)量，加大對(duì)冷渣器高、中溫床放渣;確保冷渣器正常運(yùn)行，提高冷渣器出力;盡快排出鍋爐床料的大顆粒，盡快降低鍋爐床壓。

（4）鍋爐調(diào)整盡量保持低負(fù)壓或微正壓，盡量減低二次風(fēng)量，盡量降低鍋爐熱量損失，盡快提高鍋爐床溫。

（5）盡量降低爐內(nèi)石灰石用量，加大爐外石灰石用量，確保環(huán)保參數(shù)控制在正常范圍內(nèi)。

（6）鍋爐床壓較高時(shí)，暫時(shí)保持鍋爐相應(yīng)安全的負(fù)荷運(yùn)行，待鍋爐床壓正常后，再逐步升帶負(fù)荷。

（7）鍋爐運(yùn)行人員精心調(diào)整。鍋爐運(yùn)行人員必須樹立強(qiáng)烈的高度負(fù)責(zé)任的工作態(tài)度，提高運(yùn)行操作水平，提高監(jiān)盤質(zhì)量。對(duì)燃料量與負(fù)荷，燃料量與蒸汽壓力、溫度，燃料量與床壓等參數(shù)之間的關(guān)系必須掌握。必須在第一時(shí)間判斷出煤質(zhì)的變化，防止出現(xiàn)汽溫汽壓，床溫床壓急劇變化。

（8）煤質(zhì)變化時(shí)，必須立即降低機(jī)組出力，在降負(fù)荷時(shí)要平滑連續(xù)，防止猛增猛減，防止大起大落。必須將機(jī)組出力降低到安全允許的情況，待條件具備后重新帶負(fù)荷，防止因?yàn)楠q豫拖延而造成事故擴(kuò)大。處理的越慢、時(shí)間越長(zhǎng)，后期的矛盾就越多，事故處理的難度就越大。

（9）煤質(zhì)變化情況下處理方法要正確，要把握住主要矛盾。機(jī)組在降低負(fù)荷時(shí)鍋爐汽機(jī)一定要協(xié)調(diào)一致，相互配合支持。要求在煤質(zhì)差時(shí)，汽機(jī)先降低機(jī)組負(fù)荷出力，鍋爐隨之調(diào)整燃燒，降負(fù)荷的速度要盡可能的使主汽壓力保持穩(wěn)定，使鍋爐供給的熱負(fù)荷與汽機(jī)所需的熱負(fù)荷相平衡，堅(jiān)決避免因?yàn)樨?fù)荷調(diào)整不當(dāng)造成主汽參數(shù)的惡化。

（10）鍋爐運(yùn)行人員加強(qiáng)對(duì)給煤機(jī)煤量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，盡量增加中間給煤機(jī)煤量;降低兩側(cè)給煤機(jī)煤量，確保鍋爐流化良好，保證鍋爐排渣正常。

（11）日常運(yùn)行要監(jiān)視好輸渣系統(tǒng)參數(shù)，巡檢要認(rèn)真，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，要在第一時(shí)間內(nèi)將負(fù)荷降低到系統(tǒng)允許的程度內(nèi)。從而確保鍋爐運(yùn)行參數(shù)正常。

通過實(shí)施以上措施，鍋爐的床壓降低到正常值（7～8kPa），床溫提高，爐內(nèi)流化良好，負(fù)荷逐步提升，鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)性得到提高。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中，遇到燃燒大顆粒徑煤，運(yùn)行人員必須樹立強(qiáng)烈的高度負(fù)責(zé)任的工作態(tài)度，提高運(yùn)行操作水平，提高監(jiān)盤質(zhì)量。對(duì)燃料量與負(fù)荷、燃料量與蒸汽壓力溫度、燃料量與床壓等參數(shù)之間的關(guān)系必須掌握。必須在第一時(shí)間判斷出煤質(zhì)的變化，防止出現(xiàn)汽溫汽壓，床溫床壓急劇變化。精心調(diào)整，確保鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[1]。

3結(jié)語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中，遇到燃燒大顆粒徑煤，超過規(guī)定的篩分粒徑，導(dǎo)致床溫過低，鍋爐床壓過高，可能導(dǎo)致分層，造成鍋爐流化不良;給鍋爐正常運(yùn)行帶來隱患，直接影響鍋爐的安全運(yùn)行，極易發(fā)生事故。要在保障安全的同時(shí)，鍋爐運(yùn)行人員要盡快調(diào)整鍋爐運(yùn)行，合理調(diào)整一、二次風(fēng)量;提高冷渣器出力。盡快降低鍋爐床壓，盡快置換鍋爐床料，提高鍋爐床溫。更是難點(diǎn)操作，因此需要有操作水平高且運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)指導(dǎo)做保障。經(jīng)過多年來的積累和探索，目前我廠兩臺(tái)480t循環(huán)流化床鍋爐安全性得到一定的提高，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫獻(xiàn)斌，黃中.大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)與工程應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

收稿日期：2020-03-06

作者簡(jiǎn)介：王遠(yuǎn)明（1983—），男，河南平頂山人，大專，助理工程師，研究方向：循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行。