纯燃褐煤循环流化床锅炉运行中存在的问题分析

李东荣 胡柳英

华西能源工业股份有限公司

纯燃褐煤循环流化床锅炉运行中存在的问题分析

李东荣 胡柳英

华西能源工业股份有限公司

褐煤是一种低热值、高水分、低灰分燃料，适用于循环流化床锅炉，目前国内外的纯燃褐煤的循环流化床锅炉多存在床温高、启动时间长、排烟温度高等问题，本文通过对实际运行项目的分析，提出了应对措施。

循环流化床锅炉；褐煤；床温；排烟温度

一、概述

HX120/9.8-Ⅳ1是华西能源工业股份有限公司为某公司设计制造的2×25WM高温高压循环流化床锅炉，该项目位于印尼苏拉威西岛，燃料为印尼褐煤。本工程于2011年投入商业运行。本文对运行情况进行了介绍，并对运行中存在的床温偏高、尾部积灰等问题提出了应对措施。

二、项目概况

本项目主要设计性能见下表：

本项目主要设计性能如下：额定蒸发量为120 t/h，过热蒸汽压力为9.8 MPa.(g)，过热蒸汽温度为540℃，给水温度为215℃，排烟温度为140℃，锅炉效率为89.55%。

本项目燃料分析如下表：

描述　范围　典型最小　最大类似分析全水分内水分灰挥发物质固定碳25 13.8 3.3 27.9 23 35 25 6 40 41 30 18 5 35 30额定发热量(收到基)高位发热量 (kCal/kg)　3700　4300　4000元素分析(可燃基) 68.2 5.7 1.13 23.17 1.8哈氏可磨系数　45　65　60碳氢氮氧硫65 3 0.54 12 0.13 80 5.9 1.2 30 2.2

2.1锅炉整体布置

本项目锅炉为单汽包、自然循环、循环流化床燃烧方式，半露天布置。

锅炉由一个膜式水冷壁炉膛， 一个汽冷式旋风分离器和一个由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)组成。

炉膛内布置有两片屏式过热器和一片水冷蒸发屏。锅炉共设有两台给煤装置和两个石灰石给料口，均布置与炉膛前墙。炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，其与两台风道点火器相连，风道点火器内各布置有一个油枪点火燃烧器；炉膛底部分设置两台冷渣器。

炉膛与尾部竖井之间，布置有一台汽冷式旋风分离器，其下部布置一台“J”阀回料器。在尾部竖井中从上到下依次布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和卧式空气预热器。过热器系统中设有两级喷水减温器。

锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上。

三、运行存在的问题探讨

锅炉投产后，试运行过程中出现了一下问题：

1)床温过高，满负荷工况平均床温约950℃，燃料变形温度约1050℃，因此运行工况存在较大炉膛结焦风险；

2)启动时间过长，锅炉冷态启动至满负荷出力所需时间长达约72小时，极大影响经济效益；

3)排烟温度过高，满负荷工况排烟温度160～170℃，不仅降低了锅炉热效率，同时影响布袋除尘器寿命。

锅炉实际运行DCS画面

四、原因分析

4.1褐煤用于循环流化床锅炉时，由于其本身低灰分(灰分约5%，常规循环床锅炉燃料要求灰分＞10%)、比重轻的特点，循环灰量不足，锅炉短时间内无法形成外循环，床温得不到循环灰的冷却，从而造成床温过高，也延长了锅炉启动时间；

4.2燃料灰分不足(约5%)，燃料颗粒度不均匀，造成炉膛上部物料浓度不够(炉膛锥段上部压力实际运行值小于200pa，应在800Pa以上)，使炉膛中、上部受热面传热系数达不到设计值，锅炉只有通过提高床温以达到足够蒸发量；

4.3锅炉运行中未添加石灰石脱硫剂，进一步降低了炉内物料浓度；

4.4锅炉运行时密相区床压过低(仅3.2～4.1 kPa)，表明炉膛床层厚度过低，造成炉膛蓄热能力不足，难以吸收燃烧所产生的热量，也造成了床温过高；

4.5床面深度＞1/2炉膛深度，床面面积过大，一次风量份额占总风量的50%，结合褐煤挥发分高、易着火、易燃烬的特点，大量燃料在床面上燃烧，热量积聚在床面，也造成了床温过高；

4.6褐煤灰分中Na2O，K2O，CaO等碱金属含量较烟煤、无烟煤高，因此飞灰具有比重轻、粘污性强的特点，易积聚在尾部受热面表面，造成传热效果降低、排烟温度升高。

五、解决方案

5.1锅炉运行过程中定期添加惰性物料(如河沙、炉渣、石灰石等)，人为增加燃料灰分，提高炉膛物料浓度及循环灰量；

5.2运行时保持床层厚度在较高范围(床压＞6kPa)，提高炉膛蓄热能力及炉膛物料浓度；

5.3设计时减小布风板面积(床面深度＜1/2炉膛深度)，减小一次风量，可以有效减少床面燃烧份额，降低床温；

5.4设计时考虑褐煤的飞灰粘污性强的特点，尾部受热面考虑足够裕量；

5.5采用技术成熟的蒸汽吹灰方式，提高吹灰压力及吹灰频率。

六、结语

褐煤做为一种低成本燃料，结合循环流化床锅炉低NOx、SO2排放的优点，在目前环境污染和温室效应日益严重的情况下，研究完善循环流化床锅炉的褐煤燃烧技术，将具有极佳的经济效益。