生物质发电厂锅炉系统存在的问题研究及解决方案

宋杰奎+刘年红

【摘要】生物质发电锅炉是动力源，能否正常运行是主要核心工作。现对晋南某生物质发电厂锅炉系统存在的问题进行研究及探讨。

【关键词】给料系统堵料；排渣不畅；积灰；烟温高

【Abstract】Biomass power generation boiler is the power source， whether the normal operation is the main core work. Now， the problems existing in the boiler system of a biomass power plant in southern Shanxi are studied and discussed.

【Key words】Feeding system block material；Slag slag；Fouling；Smoke high

1. 前言

（1）生物质能是可再生能源的重要组成部分，生物质资源量大、可储存、利用过程清洁，开发和利用生物质能可有效减少化石能源消耗，对改善能源结构、减少污染等有重要意义。生物质发电锅炉是动力源，能否正常运行是主要核心工作。现对晋南某生物质发电厂锅炉系统存在的问题进行研究及探讨。

（2）由于该生物质电厂位于山西南部，该地区的经济作物以果树为主，每年果树剪枝及定期更新果树，燃料供应充足。这也就决定了电厂的燃料是以果木枝条、果核、树皮、树根为主，占到了电厂总燃料的80%以上，其余20%的燃料为废旧模板、锯末、玉米芯、菌包、秸秆等。该地区已形成了成熟的燃料供应市场，进厂燃料是经破碎机破碎后的成品燃料，故燃料进厂经翻料、混料及风干后可直接入炉燃烧，在机组运行过程中发现一些问题，并采取了相应技术改造及整改措施。具体如下：

2. 上料及给料系统

上料系统为双皮带输送系统，一备一用，由上料坑经螺旋给料机至皮带再经皮带输送至炉前料仓；炉前料仓为矩形直筒，長5.5米、宽4.2米高5.1米；在料仓内下部安装了3组双螺旋的承载螺旋播料机；给料系统分为两级给料，一级给料为3组双螺旋给料机，长度9.3米，二级给料为3个无轴螺旋给料机，通过3个给料通道，直接将燃料输送至炉膛内。

2.1燃料破碎不完全、夹带不可燃烧物、长枝率达到20%左右，在上料、输料、给料过程中发生缠绕、堵料、搭桥、漏料及入炉燃烧后发生板结现象，直接影响锅炉的连续稳定运行。针对燃料特点，采取了以下措施：

（1）在成品燃料收购时，严把质量关尽量把果木枝条长度控制在150mm以下，长枝率控制在了10%以下；

（2）在两个下料口加装300X300mm的篦子，过滤较长的燃料，将较长的燃料及时分拣清走进行二次破碎；

（3）加强燃料检验，保证燃料的干净度，尽量避免燃料中参杂大量的不可燃烧物。

（4）进场的整料要及时破碎，充分利用有限的仓储空间。燃料进场后要分区堆放、合理消耗，对入场的各类燃料按品种、热值、水分进行化验，同类进行合并后分区堆放。针对燃料的热值结构、堆放时间以及料堆测温情况，做好燃料储存和消耗计划。对具备长时间堆放的燃料定期进行挖堆检查，发现有发热碳化现象及时调整消化计划，优先安排消耗，确保料场安全。做好入厂燃料的先进先出，烧旧存新管理，不仅可以减小仓储火灾风险，确保料场燃料的消防安全，而且还可以降低场损。

2.2燃料在铲车倒入落料坑时，由于螺旋给料机的下料口是开放式的，这就导致部分燃料直接落在皮带上，而不是通过螺旋给料机均匀给到皮带上，导致皮带瞬间超负荷，跳闸，被迫停运。改进措施：在下料口焊接一个半圆形钢板，使落入料坑的燃料分到两侧，通过螺旋给料机均匀播入皮带；通过运行考验皮带没有再出现过超负荷、跳闸等现象，实现了料场上料连续、稳定、高效运行。

2.3本厂设计料仓为长5.5米宽4.2米高5.1米，料仓下部布置6台承载螺旋拨料机（长度5.5米）主要起到分配、缓冲、平衡的作用，承载螺旋拨料机下方布置6台一级螺旋给料机（长度9.3米），运行中经常出现给料机给料时不断过流保护动作跳闸。经分析及走访同类型生物质发电厂考察发现，本厂料仓布置太大且为直筒式料仓，存料太多会加大承载螺旋拨料机承载力，造成拨料机频繁跳闸。根据现有设备的特点进行了技术改造，具体改造措施如下：

（1）在料仓内加装了2.8X4.2米的隔板，将料仓的下料面积减小了一半；

（2）在承载螺旋拨料机上方1米处，料仓左右两侧分别增加了2个700X700mm的人孔，如发生堵料和搭桥现象可以及时进行相应的处理；

（3）在料仓顶部四角安装了红外高清摄像头，让运行人员可以随时监控给料和下料情况，便于运行中随时调整；

（4）并在运行期间仓内不再过多存料随用随补，减轻了承载螺旋拨料机和一级螺旋给料机的运行负载，有效解决了给料系统频繁跳闸的现象。

2.4给料过程中炉膛下料口处经常出现堵料，还不时有火苗从下料口穿出，极易发生回火现象危及料仓、皮带等，存在重大安全隐患。经过分析，发生堵料现象的主要原因是燃料粒径过大，下料口相对较小，播料风不足；有火苗穿出是源于在特殊情况下，燃烧不稳定炉膛内发生爆燃，出现正压导致。根据上述情况，经与业主、监理讨论，采取了相应的措施：

（1）严格控制燃料的粒径，控制在150mm内；

（2）在现有播料风的基础上，分别在3个下料管处增加了一路DN200的播料风（来自空预器后的一次风）；使燃料在播料风的助力下顺利进入炉膛，既避免了燃料堆积在下料管内堵塞下料口，还有效防止了炉膛内火苗上窜。

（3）培训锅炉运行人员进行燃烧调整时，让炉膛压力保持在微负压；

（4）增加1套烟感探头，与二级给料机入口处速断安全门连锁，发生火情迅速关闭防火门，隔断火源。

3. 排渣系统

每台锅炉有3个排渣口，其中2个正常排渣口、1个事故排渣口，并配置两台滚筒冷渣机。锅炉运行中床压不断升高，投入排渣系统后不能将灰渣正常排出，不得不停炉检查，检查中发现床面铁件、砖块、碎石等杂物布满床面，将排渣孔堵塞灰渣无法排出。生物质燃料来自千家万户、田间地头，其中夹带不可燃烧块状物的现象是难以避免的，随同燃料进入炉床，会在床体中沉积形成滞区，破坏正常硫化状态，使炉内温度不均匀，造成床温过低或过高影响燃烧，如不及时排除这些不可燃块状物，将最终导致被迫停炉。硫化床锅炉布风板采用平面床布置，连续运行时间在三天左右生物质燃料中夹杂的不可燃烧物将排渣孔堵塞。针对此种情况，我们采取了以下措施，有效延长了因排渣問题导致停炉的时间，从原来的最多连续运行一周，到可以连续运行3个月，效果非常显著。

（1）加大了布风板排渣孔径由原来的DN150扩大到DN200使块状杂物顺利排出；

（2）在进冷渣器前排渣管道处加装了一个斜式排渣口，出现堵塞现象能人工及时通捣，遇冷渣器故障时也可充当排渣口；

（3）在上废旧模板料时，首先进行人工分拣，将大一些的铁件剔除；其次，在皮带原有除铁器的基础上，又增加了一套磁力更强的除铁器，进行二次分拣，清除钢钉类的小铁件。

4. 吹灰系统

生物质燃料的中含有较多的碱金属，燃烧时容易在对流受热面形成高温粘结灰，堵塞烟道并引起积灰腐蚀，从而影响锅炉的导热效率和使用可靠性。针对生物质电厂目前国内有声波吹灰、击波吹灰、蒸汽吹灰三种吹灰形式。本厂设备选型时没有充分考虑生物质燃料的特性，选用了声波吹灰器，实际运行过程中发现积灰严重，声波吹灰根本无法将高温粘结灰吹掉，造成换热效果差，尾部烟道烟温高，最高达到190℃，非常容易烧毁除尘器布袋，高加无法投入运行。为了解决此问题，走访了山东两家同类型生物质电厂。莒县大自然发电厂燃料为秸秆三分之二，树皮三分之一，采用蒸汽吹灰效果明显且尾部不超温，除尘器入口烟温控制在140度左右。栖霞市中节能生物质发电厂燃料为费胶木板和树皮为主，果树枝为辅紧占十分之一，采用击波吹灰。三年运行期间尾部竖井超温时有烧毁除尘器布袋现象，该厂采取每值人工清灰一次（开炉门压缩空气吹扫）并在尾部烟道加装相变换热器（介质为凝结水）来控制出口烟温且锅炉运行两月停炉人工内部彻底清扫一次。经对比本厂对吹灰器系统以及受热面和旋风筒等部位进行了改造。具体改造内容如下：

4.1针对高温粘结灰，增加一套自动补料系统及时补充循环物料，以加强内外循环冲刷，将粘结在管道上的积灰冲刷掉。

4.2保留空预器处的4支声波吹灰器，其余声波吹灰器拆除，改用蒸汽吹灰器。在对流管束/低过布置6套长伸缩式蒸汽吹灰器（左、右侧对称布置）；下部低过出口与省煤器、空预器区域布置8套固定旋转式蒸汽吹灰器。

4.3旋风筒至返料器处因温度降低、长时间积灰，就可能出现结焦的现象，造成堵塞。在此处加装成三角形式不同高度的空气炮定时清灰防止结焦。

4.4在炉膛出口增加4片水冷屏，增加换热面积，降低出口烟温。

4.5本锅炉旋风分离器出口中心筒原设计内直径为1400mm，中心筒长度2300mm，材质采用ZG8Cr26Ni4Mn3NRe，为提高旋风分离器的分离效果，根据运行情况将其改造为内直径为1270mm，中心筒长度2350mm，采用高温耐磨材质1Cr25Ni20Si2，能够较好的避免高温烟气对中心筒的冲刷磨损。

4.6通过上述技术改造，目前机组运行一月有余，高加正常投运，尾部烟道温度由原来的最高190℃降至140℃～150℃之间，燃料供电单耗由原来的1.6～1.8kg/KWh降至1.35～1.5kg/KWh，大大提高了锅炉的效率，本次改造是比较成功的。

5. 结束语

目前国内生物质循环流化床锅炉还存在许多共性问题，需经过长时间运行探索及发现问题并对应进行技改，形成一套成熟的发电技术。

[文章编号]1619-2737（2017）06-19-483