CFB鍋爐塌灰、返料不暢原因分析及處理措施

常 旭

中化泉州石化有限公司 福建 泉州362000

1 前言

動力中心480t/h CFB鍋爐由上海鍋爐廠生產,在調試階段,三臺鍋爐在低負荷時都有不同程度的蹋灰、返料系統返料不暢等問題,減負荷時,都伴隨著蹋灰現象,導致負荷遲遲不能減下來,每次都是通過降低床溫的方法來減負荷,但是運行久了,底渣含碳量升高、飛灰含碳量升高、底渣石灰石含量升高,造成了能源浪費、增加了部門的經濟指標。動力中心燃料特點為高揮發份、細顆粒占比大,為了保證燃燒效率,提高上二次風風量并且加大其動能,提高其穿透性,使煤分解出來的揮發份與氧氣充分接處而燃盡,不但提高了鍋爐的效率,也為鍋爐安全、經濟、穩定的運行提高了保障。

正常運行時,有3臺給煤機給煤,1臺給煤機給焦,煤占到總燃料量的80%以上,燃燒后產生的灰份較大,而且煤的粒徑較細,導致密相區床料中細顆粒所占比重較大,在壓頭較高一次風的作用下,高速進入旋風分離器中,被捕捉回來而又重新回到爐膛,最終積聚在爐膛上部致使向上的牽引力小于自身重力而導致蹋灰。由于一期煉油項目中所用燃料石油焦所占比重較大,燃燒后產生的灰份較少,幾乎沒有蹋灰現象,導致了運行人員對蹋灰問題應對不足,或處理不當導致蹋床,而造成非計劃停爐帶來不必要的損失。

2 現象

一、蹋灰現象:

(一)上部差壓:爐膛上部差壓連續下降;

(二)爐膛負壓:負壓連續變大,甚至到負幾百;

(三)全爐膛差壓:連續增長,規定12.5 Kpa-13Kpa,塌灰時全爐膛差壓會在幾秒內增長到13Kpa甚至更大;

(四)流化風量:突然減小幾千甚至上萬,危險時會降到聯鎖值的邊緣甚至流化風量不足導致鍋爐跳閘;

(五)鍋爐負荷連續下降;床溫快速下降;

二、返料不暢現象:

(一)立管壓力由負壓至20Kpa之間波動,壓力甚至更大;

(二)全爐膛差壓、爐膛負壓、床溫、負荷會隨著返料的波動而變化,使鍋爐處于一個不平穩的狀態;尤其是在給煤機斷煤、加負荷、低負荷時容易發生返料不暢、立管積料現象;

3 原因分析

一、蹋灰原因分析:

(一)低負荷時,內部物料循環達到了臨界狀態,一旦爐膛負壓或者床壓波動致使流化風量降低導致物料的終端速度降低而導致蹋灰或者蹋床。

(二)減負荷時,由于流化風量的降低,導致了物料的終端速度下降,向上牽引力小于自身的重力,而使物料向下運動,這期間一些細小的物料由于下落的物料的碰撞作用也同樣向下運動,直至降落密相區。

(三)循環細灰在壓頭較高的一次風的作用下,其流速增加,而旋風分離器對在一定的速度范圍內的灰,速度越大,分離器效率越高,導致循環灰被捕捉回來,從而進入爐膛,導致這些灰既不能被煙氣帶走,又不能落下來排出去,最終會積聚在爐膛上部且量越來越大,最終導致塌灰。

(四)密相區床料中細顆粒比例大,粗顆粒比例小,導致床料對一次風的作用減小(容易發生揚析現象),使一次風很輕易的穿過床層將細床料帶到爐膛上部,使爐膛上部物料濃度增加最終導致蹋灰甚至蹋床。

(五)整體床中細顆粒比例大的同時,上二次風剛性不足,不能對床料起到擾動和支撐的作用。

二、返料不暢原因分析:

(一)總風量中,一次風所占比例大;大量床料獲得較大速度進入旋風分離器,返料量加大,返料系統壓力增大,立管積料返料不暢。

(二)床料中細顆粒比例大,在一次風的作用下,細顆料很易被煙氣帶到旋風分離器中,造成返料系統立管壓力波動;

(三)上二次風動能小剛性不足,不能有效攔截上升的床料,而且爐膛稀相區顆粒不能完全燃燒,導致飛灰、底渣含碳量增高,到旋風分離器、返料器中二次燃燒,使分離器溫度升高,甚至結渣。

4 處理措施

一、蹋灰:

(一)控制入爐煤的粒徑比例,按照設計范圍執行;

(二)對比煤焦的粒徑大小,盡可能用大粒徑燃料,如果床料中細顆粒煤料比例大,導致細的床料被吹到上部會導致爐膛底部很難積蓄床料,使全爐膛差壓很難在要求范圍內。

蹋灰期間,對燃料粒徑進行化驗分析,煤的細顆粒所占比重較大,而焦的細顆粒所占比重較小,同時焦中重金屬離子含量高于煤中金屬含量,同樣粒徑下的焦與煤,焦要重于煤,焦不會輕易的被吹到爐膛上部,與此同時,焦的硫含量高于煤,為達到脫硫效果,石灰石量也有所增加,這樣加大焦的使用量對減小一次風對細顆粒床料的作用,這樣就會降低上部差壓,同樣降低的蹋灰的危險。

(三)加大二次風對物料的擾動,提高二次風的剛性;

上部物料差壓表示20 m-40 m高的物料濃度,上二次風口的位置在

14.5 m 處,下二次風口的位置在9 m處。物料在流化風的作用下向上運行,而二次風是垂直于流化風的方向進入爐膛,當提高二次風的動能W動=1/2 mv2,也就是提高了二次風的剛性,二次風對上部物料有一定的支撐作用,同時對物料有攔截作用,一些動能小的顆料就會被攔截在上二次風口以下,上二次風口以下的物料濃度會變大。(由于下二次風風口的位置問題,下二次風的作用不是很明顯),攔截下來的物料被密相區的大顆粒碰撞等作用沉入底部進入冷渣器慢慢排出爐外。

二、返料不暢、立管積料處理措施:

(一)定期排放返料器中的細灰,置換床料;

(二)鍋爐加負荷時注意一次風的增加速度,一次風量與負荷相對應,不要過大,調整一、二次風比例;

(三)鍋爐低負荷時,返料系統立管壓力波動,控制全爐膛差壓在要求范圍內的上限,調整一二次風的比例。

5 結束語

鍋爐負荷在300t/h以下時,動力中心三臺CFB鍋爐都存在蹋灰、返料系統壓力波動現象,蹋灰之前的現象是,床溫相對較低、爐膛上部差壓較高500pa-600pa甚至會更大。這樣不擔加大了運行人員的工作量,同樣對部門的安全生產有著較大隱患,通過上述措施對運行鍋爐的試驗,調整一、二次風將上部差壓控制在300pa左右,鍋爐的蹋灰、返料波動現象幾乎消失。而且提高了床溫,降低了飛灰含碳量、底渣含碳量。提高了鍋爐的效率。由于三臺鍋爐的旋風分離器效率不同,導致循環灰量不同。所以對二次風的動能增加量也是不同,二次風機的出口壓頭也有所不同。

塌灰問題容易發生在低負荷時和減負荷的過程中,由于一次風量與二次風量改變時,物料的終端速度和對循環細灰的托舉力也隨之改變。

返料不暢、立管積料容易發生在加負荷、一次風比例偏大、全爐膛差壓低時,由于物料終端速度大,旋風分離器捕捉能力強,返料器自平衡調節能力來不急調節,導致立管積料。