循環(huán)流化床鍋爐落渣管結焦分析及處理措施

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、落渣管結焦及底渣含碳量高等問題，導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、落渣管結焦以及底渣含碳量高等問題，公司對燃燒及排渣設備進行過多次技改，除中間5排布風板風管（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，布風板左側流化效果明顯比南側差，如果要使布風板左側充分流化只有加大一次風量。在冷態(tài)爐床平整度試驗時，當一次風量不斷變小至低于最小流化風量時，布風板右側床面有氣泡，但是布風板左側已經(jīng)沒有氣泡翻滾現(xiàn)象，整個床面平整度符合要求。雖然布風板左右側流化效果不一樣，但從整個床面的平整度看，鍋爐的布風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，布風板左側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，而布風板右側冷渣機排出的多數(shù)以細灰為主。可能是鍋爐一次風量不足，在布風板左側流化效果弱于右側時，問題被放大，大量未燃盡的煤顆粒富集在布風板左側密相區(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，當局部溫度超過灰渣的軟化變形溫度時，就會形成高溫結焦，從而堵住落渣管。

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

當給煤機斷煤時，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焦，經(jīng)過人工捅渣后落入爐膛，也會堵塞落渣管。與風量偏小一致的是，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，結焦、堵煤及燃盡情況基本良好。當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，結焦形成時間明顯縮短，＜24 h，落煤和燃盡情況也相應變差。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、送煤風風壓及風量相對較小，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致爐膛內(nèi)顆粒濃度較高所致，另一個重要原因是運行風量偏小。但是，單純增加一次風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，二次風量變化對床壓變化較大。二次風量關小至10 000～20 000 m3/h，床壓要增加 1～2 kPa； 增大二次風量 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致鍋爐總進風量不夠，導致大量未燃盡的煤顆粒富集在布風板左側密相區(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渣。考慮到鍋爐焚燒含灰量很高的污泥，床內(nèi)差壓較大，單純增加一次風量，又導致了落煤管堵煤、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板上方約3 m處，在同一高度布置的還有二次風管?？紤]到落煤口處堵煤和煙氣反竄問題，增加送煤風、播煤風也相當于增加了入爐二次風量，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.送煤風管道改造

增加送煤風量。從一次冷風管道接出來1根Φ530 mm×4 mm的總管作為單獨送煤風管道，管道沿標高11 800 mm平臺敷設至鍋爐前墻。將原有接在一次熱風總管上的12根Φ133 mm×4 mm送煤風管道切斷，并全部接到Φ530 mm×4 mm的總管上。落煤口的送煤風從一次冷風管道引入，其溫度較低，一次冷風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焦。

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

2.播煤風管道改造

增大播煤風量。保留原有送、播煤風Φ426 mm×4 mm總管道，作為播煤風總管使用。堵掉移位后剩下的12根Φ133 mm×4 mm送煤風管道接口，增大播煤風管道管徑，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管道作為播煤風使用。

增大播煤風風壓。播煤風Φ426 mm×4 mm總管道應插入主風道Φ1620 mm×4 mm管道內(nèi)一截，管道斜口朝著來風方向。播煤風管道。與送煤風改造類似，對于播煤風接口與播煤風走向成90°角的局部進行改造，使兩者方向一致，減少播煤風在進入落煤管時的風阻，提高播煤風的風壓。

四、結語

鍋爐落煤管爐膛入口附近堵煤及燃燒、結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、結焦的隱患，從而保證落渣管暢通無阻。