迴圈流化床鍋爐執行弊端及預防措施

2022-08-22 18:09:06 字數 2985 閱讀 2285

迴圈流化床(cfb)鍋爐是八十年代發展起來的高效率、低汙染和良好綜合利用的燃煤技術,由於它在煤種適應性和變負荷能力以及汙染物排放上具有的獨特優勢,使其得到迅速發展。

迴圈流化床鍋爐採用流態化的燃燒方式,這是一種介於煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的燃燒方式。因此迴圈流化床鍋爐有以下幾個主要優點:

高脫硫效率

低氮氧化合物(nox)排放

高碳燃盡率

長燃料停留時間

強烈的顆粒返混

均勻的床溫

燃料適應性廣

高操作靈活性

然而,儘管迴圈流化床鍋爐有這麼多的優點,但在執行中還有許多弊端,其原因是多方面的。主要表現在鍋爐磨損嚴重、爐膛結焦、排渣困難、返料器返料不正常等。若對此有清楚了解,則可以及時採取相應的預防措施而加以避免。

一、 鍋爐磨損

迴圈流化床鍋爐,在執行期間,由於磨損(受熱面管、耐火材料層、風帽等)造成的停爐,接近事故停爐總數的50%,而且磨損造成停爐事故的時間比較長。下面分別針對各個部位,對受熱面磨損及防止方式作一介紹。

1、布風裝置的磨損。迴圈流化床鍋爐布風裝置的磨損主要有兩種情況。第一種情況是風帽的磨損,其中風帽磨損最嚴重的區域發生在迴圈物料回料口附近。

其原因主要是由於較高顆粒濃度的迴圈物料以較大的平行於布風板的速度分量沖刷風帽。另一種情況是風帽小孔的擴大,這類磨損將改變布風特性,同時造成固體物料漏至風室。目前均採用鐘狀型風帽代替其它風帽設計。

2、爐膛水冷壁管的磨損。水冷壁管的磨損是迴圈流化床鍋爐中與材料有關的最嚴重的問題。爐內水冷壁管磨損可分為四種情形:

爐膛下部密相區耐火耐磨層衛燃帶與水冷壁管過度區域管壁的磨損、不規則區域管壁的磨損、煙氣洩漏對管子的磨損。

爐膛下部敷設衛燃帶與水冷壁管過渡(交界)區域的管壁磨損。迴圈流化床鍋爐爐膛下部都敷設耐火材料,高度、厚度通常隨機組的大小而不同,在其交界區域形成45度或圓滑過渡。這類磨損的機理有以下兩個方面:

在過渡區內由於沿壁面下流的固體物料與爐內向上運動的固體物料執行方向相反,因而在區域性產生旋流。

3、爐內受熱面的磨損。在迴圈流化床鍋爐爐膛內,除布置爐膛水冷壁外,在許多設計中還布置有屏式再熱器、屏式過熱器、水冷延伸牆等。它們的磨損機理與爐內水冷壁管的磨損機理相似,主要取決於受熱面的具體結構和固體物料的流動特性等,只要採取適當區域防護,一般不會產生嚴重磨損。

4、爐頂受熱面的磨損。爐頂受熱面的磨損主要是由於氣固流在離開爐膛時,在爐膛頂部區域轉彎,產生離心作用,將大顆粒物料甩向爐頂造成的。隨著迴圈流化床鍋爐容量的增大,爐膛高度也增加,因而爐膛頂部受熱面磨損問題也變得不嚴重。

爐膛頂部受熱面的磨損問題可通過將爐頂與去旋風分離器的水平煙道拉開足夠的距離來解決。

二、 爐膛結焦

爐膛結焦是一種常發生的燃燒事故,無論點火或正常執行中都可能發生,原因也有多種。結焦的直接原因是區域性或整體溫度超出灰熔點或燒結溫度。常將結焦分為高溫結焦和低溫結焦兩種。

當床層整體溫度低於灰渣變形溫度,而由於區域性超溫或低溫燒結而引志的結焦叫低溫結焦。要避免低溫結焦,最好的方法是保證易發地帶流動良好,顆粒混和迅速,或處於正常的移動狀態(指分離器和返料機構內),保持溫度均勻,並控制床溫低於灰熔點100~150℃。

高溫結焦是指床層整體溫度水平較高而流化正常時所形成的結焦現象。當床料中含碳量過高時,如未能適時調整風量或返料量來抑制床溫,就有可能出現結焦。與疏鬆的帶有許多嵌入的未燒結顆粒的低溫焦塊不同,高溫焦塊從表面上看基本上是熔融的,冷卻後呈深褐色,並夾雜少量氣孔。

另一種較難察覺的結焦是執行中的漸進性結焦,此時床溫和觀察到流化質量都正常,這時焦塊是緩慢生長的。漸進性結焦的主要原因有:①布風系統製造和安裝質量不好;②給煤中存在大塊;③執行引數控制不當等。

需要強調指出的是,當給煤粒度超出設計值時,應對大塊進行分離和二次破碎後方可入爐,否則會因流化不良造成結焦。新建機組投運初期,應檢查風帽及風帽小孔有無錯裝或堵塞

點火投煤初期,給煤機一定要間斷給煤,一般可以投30s,停1min,觀察床溫變化,及時調節風量,直到撤油投煤正常後由一台給煤機連續投煤,最後過度到正常給煤。大多數點火結焦事故是因無經驗,投煤過多,造成床溫飛公升超溫造成的。防止高溫結焦的關鍵是不能強帶負荷,當床溫超過許可值時,要立即停止給煤,加大風量,待床溫恢復正常時,再調節風量和煤量在正常範圍內。

三、 排渣困難

冷渣器是cfb安全執行必不可少的輔機裝置,目前電站的冷渣器結構形式有、滾筒式冷渣器(旋轉性冷渣器)、鏈條刮板式冷渣器等。

滾筒式冷渣器由頭部進渣管、冷渣器本體、尾部排渣管等組成。冷渣器本體由水冷絞龍螺旋排渣機外加動力設施(傳輸鏈條及電機)組成,滾筒的旋轉速度可控,從而達到控制渣量排放的多少。

冷渣器排渣困難主要表現在冷渣器進渣管(即爐膛排灰管)堵塞、冷渣器排渣溫度高、冷渣器排灰管堵塞等。

通過經驗分析,我認為下列幾方面是需要注意的。

⑴在冷渣器進渣管上增設控制閥(最好用內通冷卻水並耐高溫和耐磨的錐型閥)來調節冷渣器的進渣量,並在進渣管上增設輸送吹掃風(用壓縮空氣),設定安全執行程式。這樣即可控制進渣量,也可防止進渣管的堵塞。執行前,先開冷卻水、冷卻風;關閉前,先關熱渣,後停冷卻風、冷卻水。

(2)防止冷渣器排渣管堵塞最有效的辦法是把排渣管設計成「上小下大,天圓地方」的嗽叭型。「上小下大,天圓地方」相當於乙個縮放和,只要物料由上至下、由小大到流動,通道就越來越寬,物料就會越來越鬆散,流動性也就越來越好,排渣相應就順利。而在流化床式冷渣器排渣管上必需加裝密封良好的給料機(最好用旋轉式帶內冷卻的給料機),便於控制排渣量和給各分室建立床壓。

四、 返料器返料不暢

迴圈流化床鍋爐無論使用何種固體物料回送裝置,總是與分離器、燃燒室等組成一外迴圈迴路。迴圈迴路中的壓力變化對固體物料回送裝置的執行會產生很大的影響。

執行中反料器正常工作是實現物料迴圈的關鍵。造成返料器執行不暢,除了耐火材料塌落造成堵塞這外,主要還有下列方面的問題:

⑴返料器內二次燃燒。一般通過控制爐膛燃燒溫度的方式解決對立管進行冷卻,降低灰溫。

(2)阻力過大,返料器不能工作。一般通過提高返料風總壓力解決。

五、 結束語

總之,迴圈流化床鍋爐應在設計、安裝和執行之間做好協調,既整個系統各部件的設計、安裝及其相應的控制應一體化考慮,並要考慮在系統執行壽命期內的人機聯絡。定期比較分析裝置裝置的技術狀態,從而消除缺陷,使裝置更安全、更可靠。

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