CFB锅炉塌灰、返料不畅原因分析及处理措施

常 旭

中化泉州石化有限公司 福建 泉州362000

1 前言

动力中心480t/h CFB锅炉由上海锅炉厂生产,在调试阶段,三台锅炉在低负荷时都有不同程度的蹋灰、返料系统返料不畅等问题,减负荷时,都伴随着蹋灰现象,导致负荷迟迟不能减下来,每次都是通过降低床温的方法来减负荷,但是运行久了,底渣含碳量升高、飞灰含碳量升高、底渣石灰石含量升高,造成了能源浪费、增加了部门的经济指标。动力中心燃料特点为高挥发份、细颗粒占比大,为了保证燃烧效率,提高上二次风风量并且加大其动能,提高其穿透性,使煤分解出来的挥发份与氧气充分接处而燃尽,不但提高了锅炉的效率,也为锅炉安全、经济、稳定的运行提高了保障。

正常运行时,有3台给煤机给煤,1台给煤机给焦,煤占到总燃料量的80%以上,燃烧后产生的灰份较大,而且煤的粒径较细,导致密相区床料中细颗粒所占比重较大,在压头较高一次风的作用下,高速进入旋风分离器中,被捕捉回来而又重新回到炉膛,最终积聚在炉膛上部致使向上的牵引力小于自身重力而导致蹋灰。由于一期炼油项目中所用燃料石油焦所占比重较大,燃烧后产生的灰份较少,几乎没有蹋灰现象,导致了运行人员对蹋灰问题应对不足,或处理不当导致蹋床,而造成非计划停炉带来不必要的损失。

2 现象

一、蹋灰现象:

(一)上部差压:炉膛上部差压连续下降;

(二)炉膛负压:负压连续变大,甚至到负几百;

(三)全炉膛差压:连续增长,规定12.5 Kpa-13Kpa,塌灰时全炉膛差压会在几秒内增长到13Kpa甚至更大;

(四)流化风量:突然减小几千甚至上万,危险时会降到联锁值的边缘甚至流化风量不足导致锅炉跳闸;

(五)锅炉负荷连续下降;床温快速下降;

二、返料不畅现象:

(一)立管压力由负压至20Kpa之间波动,压力甚至更大;

(二)全炉膛差压、炉膛负压、床温、负荷会随着返料的波动而变化,使锅炉处于一个不平稳的状态;尤其是在给煤机断煤、加负荷、低负荷时容易发生返料不畅、立管积料现象;

3 原因分析

一、蹋灰原因分析:

(一)低负荷时,内部物料循环达到了临界状态,一旦炉膛负压或者床压波动致使流化风量降低导致物料的终端速度降低而导致蹋灰或者蹋床。

(二)减负荷时,由于流化风量的降低,导致了物料的终端速度下降,向上牵引力小于自身的重力,而使物料向下运动,这期间一些细小的物料由于下落的物料的碰撞作用也同样向下运动,直至降落密相区。

(三)循环细灰在压头较高的一次风的作用下,其流速增加,而旋风分离器对在一定的速度范围内的灰,速度越大,分离器效率越高,导致循环灰被捕捉回来,从而进入炉膛,导致这些灰既不能被烟气带走,又不能落下来排出去,最终会积聚在炉膛上部且量越来越大,最终导致塌灰。

(四)密相区床料中细颗粒比例大,粗颗粒比例小,导致床料对一次风的作用减小(容易发生扬析现象),使一次风很轻易的穿过床层将细床料带到炉膛上部,使炉膛上部物料浓度增加最终导致蹋灰甚至蹋床。

(五)整体床中细颗粒比例大的同时,上二次风刚性不足,不能对床料起到扰动和支撑的作用。

二、返料不畅原因分析:

(一)总风量中,一次风所占比例大;大量床料获得较大速度进入旋风分离器,返料量加大,返料系统压力增大,立管积料返料不畅。

(二)床料中细颗粒比例大,在一次风的作用下,细颗料很易被烟气带到旋风分离器中,造成返料系统立管压力波动;

(三)上二次风动能小刚性不足,不能有效拦截上升的床料,而且炉膛稀相区颗粒不能完全燃烧,导致飞灰、底渣含碳量增高,到旋风分离器、返料器中二次燃烧,使分离器温度升高,甚至结渣。

4 处理措施

一、蹋灰:

(一)控制入炉煤的粒径比例,按照设计范围执行;

(二)对比煤焦的粒径大小,尽可能用大粒径燃料,如果床料中细颗粒煤料比例大,导致细的床料被吹到上部会导致炉膛底部很难积蓄床料,使全炉膛差压很难在要求范围内。

蹋灰期间,对燃料粒径进行化验分析,煤的细颗粒所占比重较大,而焦的细颗粒所占比重较小,同时焦中重金属离子含量高于煤中金属含量,同样粒径下的焦与煤,焦要重于煤,焦不会轻易的被吹到炉膛上部,与此同时,焦的硫含量高于煤,为达到脱硫效果,石灰石量也有所增加,这样加大焦的使用量对减小一次风对细颗粒床料的作用,这样就会降低上部差压,同样降低的蹋灰的危险。

(三)加大二次风对物料的扰动,提高二次风的刚性;

上部物料差压表示20 m-40 m高的物料浓度,上二次风口的位置在

14.5 m 处,下二次风口的位置在9 m处。物料在流化风的作用下向上运行,而二次风是垂直于流化风的方向进入炉膛,当提高二次风的动能W动=1/2 mv2,也就是提高了二次风的刚性,二次风对上部物料有一定的支撑作用,同时对物料有拦截作用,一些动能小的颗料就会被拦截在上二次风口以下,上二次风口以下的物料浓度会变大。(由于下二次风风口的位置问题,下二次风的作用不是很明显),拦截下来的物料被密相区的大颗粒碰撞等作用沉入底部进入冷渣器慢慢排出炉外。

二、返料不畅、立管积料处理措施:

(一)定期排放返料器中的细灰,置换床料;

(二)锅炉加负荷时注意一次风的增加速度,一次风量与负荷相对应,不要过大,调整一、二次风比例;

(三)锅炉低负荷时,返料系统立管压力波动,控制全炉膛差压在要求范围内的上限,调整一二次风的比例。

5 结束语

锅炉负荷在300t/h以下时,动力中心三台CFB锅炉都存在蹋灰、返料系统压力波动现象,蹋灰之前的现象是,床温相对较低、炉膛上部差压较高500pa-600pa甚至会更大。这样不担加大了运行人员的工作量,同样对部门的安全生产有着较大隐患,通过上述措施对运行锅炉的试验,调整一、二次风将上部差压控制在300pa左右,锅炉的蹋灰、返料波动现象几乎消失。而且提高了床温,降低了飞灰含碳量、底渣含碳量。提高了锅炉的效率。由于三台锅炉的旋风分离器效率不同,导致循环灰量不同。所以对二次风的动能增加量也是不同,二次风机的出口压头也有所不同。

塌灰问题容易发生在低负荷时和减负荷的过程中,由于一次风量与二次风量改变时,物料的终端速度和对循环细灰的托举力也随之改变。

返料不畅、立管积料容易发生在加负荷、一次风比例偏大、全炉膛差压低时,由于物料终端速度大,旋风分离器捕捉能力强,返料器自平衡调节能力来不急调节,导致立管积料。