循環(huán)流化床(CFB)鍋爐是近幾十年來發(fā)展起來的新型環(huán)保節(jié)能鍋爐,是一種高效低污染清潔的燃燒技術(shù),其以煤種適應(yīng)性廣、高燃燒效率、可以燃用劣質(zhì)燃料、鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)性好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn),在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。隨著環(huán)保要求日益嚴(yán)格,普遍認(rèn)為,循環(huán)流化床是目前最實(shí)用和可行的高效低污染燃煤設(shè)備之一。但隨著其被廣泛應(yīng)用,一些國(guó)產(chǎn)循環(huán)流化床在設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行中也逐漸暴露出了某些問題。如受熱面易磨損、鍋爐易結(jié)焦及物料循環(huán)系統(tǒng)不暢是運(yùn)行中常見的故障。因此,本文將主要分析循環(huán)流化床鍋爐常見故障及預(yù)防措施,以提高循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行水平。
1 磨損及其預(yù)防措施
循環(huán)流化床鍋爐中高速度、高濃度、高通量的流體或固體顆粒以一定的速度和角度對(duì)鍋爐受熱面和耐火材料的表面進(jìn)行沖擊,會(huì)造成鍋爐金屬部件磨損,加上爐內(nèi)溫度的循環(huán)流動(dòng),造成對(duì)爐內(nèi)耐火構(gòu)件的熱沖擊,而且耐火構(gòu)件不同熱膨脹系數(shù)的材料之間也形成機(jī)械應(yīng)力,這些都加劇循環(huán)流化床鍋爐磨損破壞。
但實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),循環(huán)流化床鍋爐的磨損是可以避免的。所以在運(yùn)行中,可通過以下措施來預(yù)防CFB鍋爐的磨損:
(1)降低風(fēng)速減小給煤粒度,確保流場(chǎng)的均勻性;同時(shí),在安裝過程中要特別注意煙道的平滑組合,避免安裝原因造成幾何尺寸的突縮或突擴(kuò),形成煙氣走廊。
(2)定期對(duì)CFB鍋爐進(jìn)行檢修,發(fā)現(xiàn)已磨損的部件和材料應(yīng)及時(shí)更換;在水冷壁、落煤口、過熱器等加裝防護(hù)件。
(3)在安裝時(shí),應(yīng)確保煙氣進(jìn)出口處、中心筒、導(dǎo)流設(shè)備的安裝尺寸滿足設(shè)計(jì)要求;在施工中,應(yīng)嚴(yán)格控制旋風(fēng)分離器簡(jiǎn)體組合尺寸和焊接變形;在耐火保溫內(nèi)襯施工之前,要檢查簡(jiǎn)體內(nèi)壁弧度,對(duì)凸凹部分做好記錄,在筒體施工時(shí)進(jìn)行調(diào)整;對(duì)向火面材料的施工,要保證嚴(yán)密度、嚴(yán)整度、垂直度以及內(nèi)壁弧度和表面質(zhì)量等,以減少受熱面的磨損。
(4)運(yùn)行期間,應(yīng)盡量降低循環(huán)流化床的流速,以減少水冷壁及各部的磨損。
(5)嚴(yán)格控制金屬錨固件的焊接定位、澆注料拌合、澆注振搗、澆注模裝設(shè)、脫模以及膨脹縫等施工工藝步驟,不可隨意簡(jiǎn)化修改。
(6)嚴(yán)格擬定好耐火材料的升溫曲線,布置好其烘干溫度測(cè)點(diǎn)以及首次升溫過程,并在烘干結(jié)束時(shí)認(rèn)真檢查。
2 循環(huán)流化床結(jié)焦的成因及預(yù)防措施
結(jié)焦是高溫分離器物料循環(huán)系統(tǒng)的常見故障。結(jié)焦后形成的大渣塊能堵塞物料流通回路,會(huì)導(dǎo)致鍋爐熱效率下降,如鍋爐受熱面結(jié)焦后,使傳熱惡化;排煙溫度升高,燃燒惡化;有可能使機(jī)械未完全燃燒熱損失、化學(xué)未完全燃燒熱損失增大;使鍋爐通風(fēng)阻力增大、廠用電量上升等。同時(shí),結(jié)焦還會(huì)影響鍋爐運(yùn)行的安全性,如床面結(jié)焦使流化阻塞,增大風(fēng)機(jī)出力,影響床料流化;使流化不良的區(qū)域再次結(jié)焦。造成惡性循環(huán),嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致停爐。一般情況下,結(jié)焦發(fā)生在在鍋爐的點(diǎn)火或壓火啟動(dòng)過程中,或給煤異常,返料異常中。
2.1 結(jié)焦的成因
通過在實(shí)踐中觀察,我們發(fā)現(xiàn),引起循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦主要有以下幾種原因:
(1)燃燒室運(yùn)行期間溫度超溫,則會(huì)導(dǎo)致旋風(fēng)分離器的循環(huán)溫度容易超過灰的變形溫度,甚至引起爐內(nèi)未燃碳的著火燃燒,從而形成床溫上漲而導(dǎo)致結(jié)焦。
(2)運(yùn)行期間,物料循環(huán)系統(tǒng)漏風(fēng),大量空氣進(jìn)入旋風(fēng)筒內(nèi),使得熱的床料中的可燃物獲得氧氣,產(chǎn)生燃燒,但由于燃燒產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)帶走,使局部區(qū)域床料超溫而引起結(jié)焦。
(3)啟動(dòng)期間,煤油混燒時(shí)間過長(zhǎng),或運(yùn)行中風(fēng)量與燃煤粒度匹配不佳,或燃用矸石、無煙煤等難燃煤,因其揮發(fā)份少、細(xì)粉量多、著火溫度高、燃燒速度慢等原因,都可導(dǎo)致未燃燒完全的油渣易與床料板結(jié)成塊,爐內(nèi)流化不良,導(dǎo)致床料結(jié)塊,形成疏松性渣塊;或是進(jìn)入旋風(fēng)分離器而使循環(huán)灰中含碳量增加,從而增大了結(jié)焦的可能性。
(4)循環(huán)灰量太少,使得循環(huán)灰在物料循環(huán)系統(tǒng)中移動(dòng)太慢,易引起結(jié)焦;同時(shí)灰量太少易使燃燒室煙氣攜帶煤粒倒卷入返料器,也會(huì)引起結(jié)焦。
(5)運(yùn)行期間,停床下油槍時(shí),床溫偏低,切風(fēng)不及時(shí),大量冷風(fēng)進(jìn)入爐量,會(huì)導(dǎo)致床溫下降,從而引起結(jié)焦。
(6)返料器堵塞也是造成結(jié)焦的原因之一,如果返料器突然停止工作將會(huì)造成鍋爐內(nèi)循環(huán)物料量的不足,床溫難以控制、調(diào)整不及時(shí)極易造成高溫結(jié)焦事故的發(fā)生。
2.2 結(jié)焦預(yù)防措施
(1)保證結(jié)焦易發(fā)地帶流化良好,顆?;旌涎杆倬鶆蚧蛱幱谡5牧骰癄顟B(tài),使溫度均勻,防止超溫或局部超溫,這是防止結(jié)焦的最好辦法。
(2)點(diǎn)火前,應(yīng)及時(shí)了解和控制人爐煤種及其粒徑配比符合設(shè)計(jì)的要求,保證充分燃燒;燃用矸石、無煙煤時(shí),應(yīng)盡早按一二次風(fēng)6:4比例投入二次風(fēng),以保證風(fēng)煤混合充分,加強(qiáng)煤在燃燒室中的燃燒,減少機(jī)械和化學(xué)不完全燃燒,防止其在分離器和返料機(jī)構(gòu)內(nèi)發(fā)生后燃而超溫。
(3)運(yùn)行過程中,應(yīng)密切監(jiān)視高溫旋風(fēng)分離器溫度,發(fā)現(xiàn)分離器超溫,調(diào)節(jié)煤量、風(fēng)量比例,嚴(yán)格控制床溫及料層差壓等運(yùn)行參數(shù),如不能糾正則立即停爐查明原因。
(4)加強(qiáng)返料器的監(jiān)視工作,檢查其床層的溫度是否正常,并根據(jù)循環(huán)量大小,及時(shí)調(diào)整返料風(fēng),確保循環(huán)物料能及時(shí)回送;注意防止返料裝置的漏風(fēng),發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)及時(shí)解決。
3 旋風(fēng)分離器的故障及預(yù)防措施
旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,分離效率高,是循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用最廣泛的一種氣固分離裝置。在實(shí)際運(yùn)行中,旋風(fēng)分離器的效率是保證分離器工作性能的重要指標(biāo),其分離的效率與形狀、結(jié)構(gòu)、進(jìn)口氣體速度、人口煙溫、人口顆粒濃度與粒徑等都有很大的關(guān)系。它隨著分離器入口風(fēng)速、入口顆粒度的增大而增大,隨著人口煙溫的升高而降低。若分離器的運(yùn)行效率低于設(shè)計(jì)值,將會(huì)導(dǎo)致未燃盡的顆粒得不到有效燃燒影響鍋爐的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性;飛灰量增大加劇尾部受熱面的磨損,增加除灰設(shè)備的能耗;進(jìn)入循環(huán)回路的循環(huán)灰量減少,循環(huán)量下降,不能有效控制床溫,影響鍋爐的滿負(fù)荷運(yùn)行及爐膛傳熱特性等。