第9卷第2期 V0L.9 N0.2 2011年4月 Apr.201 1 沸腾炉结渣现象分析及预防措施 陈文喜 (神华宝日希勒水电公司二电厂.内蒙占呼伦贝尔,021025) 摘要: 沸腾炉结渣主要包括低温结渣和高温结渣两种形式。低温结渣一般发生在点火过程中,渣 块为熔化的灰渣和未熔化的灰渣颗料组成;高温结渣在正常运行和点火时均会发生,内部无明显渣 核,碎块内部有大量蜂窝状孔洞。在点火前应进行冷态试验确定临界流化风量用以指导点火过程的 调整操作,同时也为热态运行提供参数依据。临界流化风量是防止沸腾炉低负荷运行时的风量下限, 低于该风量就可能结渣。要通过调整料床厚度、燃料粒度及粗细燃料比例、给煤量和送、引风量控制 床温,避免发生结渣现象。 关键词: 沸腾炉 结渣分析措施 中图分类号:TK227.3 文献标识码:B 文章编号:1 674—8492(201 1)02—046—04 表1 灰中各种成分的熔点 神华宝日希勒水电公司二电厂现有2台20t/h沸 腾炉,自1994年发电以来每年均多次发生结渣现象, 但自2004年通过加强煤质管理,运行中结渣现象明 显降低,2005年只发生2次,2006年至今未发生运 行中结渣现象。 二电厂2台锅炉为江西锅炉厂1993年4月出 产的SHF20~2.45/400型沸腾炉,额定出力20t/h,额 定蒸汽压力2.45MPa,额定蒸汽温度400 ̄C,给水温 度103 ,设计排烟温度177.9℃,设计效率70.2%, 设计燃烧煤种I类褐煤。 高温结渣在正常运行和点火时均会发生。高温 结渣时料层一般已完全沸腾,料层温度一般会超过 1000 ̄2。主要是由于煤块过大,料层含碳料过大并在 料层底部发生剧烈燃烧,温度急剧升高,火色变成白 色。刚形成时呈半液态状,温度微有下降就板结成坚 硬渣块,风室风压迅速下降,扒出炉膛后内部无明显 结渣现象:司炉人员要经常观察沸腾层的运行 情况,当发生沸腾层的炉料变薄,有时甚至只见沸腾 层上部稀稀拉拉的少数炉料颗料沸腾起来,多半是 出现结渣现象。结渣时往往可以看到有明亮的火焰 从沸腾层的深部窜上来,风室风压下降摆动无规律。 结渣主要有两种形式:低温结渣和高温结渣。低 温结渣一般发生在点火过程中。低温结渣的特点是 渣核,碎块内部有大量蜂窝状孔洞。 整个沸腾床温度很低只有400℃~500 ̄C,但在局部 地方也达到燃料的着火温度,层料尚未沸腾而风量 1 点火过程中防止结渣措施 在点火前应进行冷态试验。冷态试验内容主要 包括:布风均匀性试验、布风板阻力特性试验、料 层阻力试验(见表2)。其目的在于:鉴定鼓风机的 风量和风压是否能满足流化燃烧的需要;测定布风 板阻力和料层阻力检查床内各处流化质量,冷态流 化时如有死区应予以消除;测定料层厚度、送风量 与阻力特性曲线;确定冷态临界流化风量,用以指 导点火过程的调整操作,同时也为热态运行提供参 数依据。 却足以使燃料继续着火、燃烧。并由于风量相对较 少,燃烧状态处于厌氧状态生成CO,CO具有还原性 质,进而灰份的熔点(见表1)大大降低,致使局部地 方温度超过灰渣的溶化温度,火床白亮形成低温结 渣。一旦出现局部结渣就会吸附料层颗料,使渣块越 来越大。其中灰渣为溶化的灰渣和未熔化的灰渣颗 料组成,在扒出炉膛后,在其内部有熔化的渣核,甚 至在渣核内有未燃尽的煤块。 第2期 表2料层阻力近似值 煤种 褐煤炉料 烟煤炉料 无烟煤炉料 煤矸石炉料 陈文喜:沸腾炉结渣现象分析及预防措施 ・47・ 每100ram厚的料层相应的阻力(N/m ) 5()0~60HD 监视运行。临界流化风量的确定对沸腾锅炉的点火 至关重要。对于床下点火,如果风量太大,床料加热 缓慢,热量损失严重,点火时间延长。风量太小,床料 700~750 850~900 1Ooo~1100 流化不好,又会造成大量热烟气在风室内积聚,造成 结渣。严重时会引起风室爆炸,沸腾锅炉在风室上装 有防爆门,就是这个原因。因此临界流化风量是点火 (1)空板阻力试验布风板阻力是指布风板上不铺 操作调整时的重要参数。 底料时空气通过布风板的压力降。布风板提供阻力的 目的是,使通过布风板进入流化床的气流能够重新取得 均匀分配,使空气按设计要求通过布风板,形成稳定的 流化床层。根据大量的运行经验,布风板阻力为整个床 层阻力(布风板阻力与料层阻力之和)为25%~30%才 能维持床层稳定运行。而布风板阻力的大小取决于布风 板的结构设计、布置形式、风帽的选型及风帽的开孑L 率的选择,在设计中必须综合考虑。布风板阻力特性 试验,可以与一次风机调节特性试验一起进行,试验 应该在风烟道严密性试验合格后进行。 (2)料层阻力试验测定料层阻力是在布风板上铺 放一定厚度的料层。像测定布风板阻力的方法一样, 测定不同风量的风室静压。以后每改变一次料层厚 度,重复一次风量——风室静压关系的测定。风室静 压等于布风板阻力与料层阻力的总和,即:料层阻力 =风室静压~布风板阻力。 床内料层流化均匀性的检查测定时在床面上铺 上颗粒为10mm以下的料渣。铺料厚度约300— 500ram,以能流化起来为准。流化均匀性可用下面方 法检查:开启引风机和送风机,缓慢调节送风门,逐 渐加大风量,直到整个料层流化起来。然后突然停止 送风,观察料层表面是否平坦。如果很平坦,说明布 风均匀;如果料层表面高低不平,高处表明风量小, 低处表明风量大,应该停止试验,检查原因及时予以 消除。布风均匀是流化床点火、低负荷时稳定燃烧、 防止颗粒分层和床层结渣的必要条件。 确定临界流化风量。临界流化风量是沸腾 锅炉低负荷运行时的风量下限,低于该风量就可能 结渣。最低运行风量一般与床料颗粒粒度大小、密度 及料层堆积孔隙有关,具体通过冷态试验来确定。在 测定料层阻力时,每一次料层厚度,都应根据炉内的 临界流化情况,确定每一次料层的临界流化风量。其 中最大的一次,作为热态运行时的最小风量(见图1)。 在实际运行中,料层阻力直接测取比较困难,一般用 总阻力(布风板阻力与料层阻力之和)或风室静压来 图1 料层阻力特性曲线 点火前,在床上铺放粒径0 10mm的底料约 350~500ram厚。或根据料层流化均匀性试验时,所 掌握的最薄良好流化厚度为准,这样可以缩短点火 时间,节约点火红料。底料中含炭量不应超过3%。底 料太厚,虽着火初期比较稳定,但点火所需的流化风 量大,加热升温时间长,还易造成加热不匀的现象; 料层太薄,虽着火时问短,但底料局部容易被吹穿可 能造成结渣。着火初期床温不稳定,易受断煤或堵灰 的影响,发生灭火或结渣事故。一般来说,底料中的 细颗粒流化时处于底料的上层,作为着火期的引火 源,大颗粒起着在爆燃中吸收燃料热量、自身燃烧后 又能储热维持床温的作用。红料热值一般应控制在 3500—4500kJ/kg范围内。热值太高,点火时温升速度 快,点火难以控制,易造成超温结渣;若热值太低,床 温升高困难,易发生挥发份析出并燃尽,但床温仍达 不到着火温度的情况。点火过程分底料预热、着火和 过渡3个阶段。首先,启动引风机、送风机,各风门开 到冷态试验确定的正常流化位置,保持一定的炉膛 负压。底料预热过程应缓慢升温,采用手动投煤和风 量控制床温。特别是冷态启动初期,更应严格控制床 温度,控制床温增、速度不超过150 ̄C/h,主要从耐火 材料的热膨胀要求和水循环的安全问题两方面考 虑。待床温升至400oC~450℃时,可少量间断投煤, 密切注视床温变化。一般来说床温在300℃以下时, 因物料吸热量大,温升较快;到300%~450%时温升 ・48・ 叶 第2期 般控制细粉燃料不超过燃料总量的30%,并要求控 制燃料粒度(如二电厂要求燃料粒度为0~8mm) (4)控制给煤量和送、引风量相适应:为保证锅 炉有良好的工况和较高的热效率,在运行中应根据 负荷变化及时调整给煤量。同时按照燃料的燃烧 需要合理配风,并检查所给风量是否满足良好沸 腾的需要。如果风量过低,就不能充分燃烧,甚至影 响正常沸腾,时间过长就会有结渣的危险;风量过大 又会使排烟热损失增加。并且还会增加细颗粒燃烧 较慢;450℃以上时投煤一段时间后,温升又开始加 快,说明投入的煤开始着火。床温接近600℃时,加入 炉内的煤开始大量着火,此时应加大流化风量,控制 温升速度以防止结渣,并记录各受热面膨胀指示器 情况。当床温升到8o0℃以上时,适当增加给煤量 来维持炉内热负荷,维持床温920℃左右。一次成功 的点火过程,主要应注意的是床料厚度、床料筛分特 性、床料性质及配比,操作中严格控制点火风量。直 到进入正常运行温度850oC一950oC,到此点火启动 过程全部结束。这里要说明一点,加大风量是指引、 送风同时匹配加大。控制点火时炉膛负压:点火时应 采取微负压点火,尽量少采用正压法点火。微负压点 火时,会使燃料在厌氧燃烧情况下产生的还原气体 的带出量,使燃料不完全燃烧损失增大,以至影响料 层厚度。 (5)控制风室风压:控制风室风压既能保证料床 沸腾质量,保证料床厚度不会过薄或过厚。进而控制 及时排出,防止灰渣熔点降低,减少点火时低温结渣 的可能性。 床温,防止床温过高或过低,减少结渣的可能性,(如 二电厂锅炉风室风压保持在6000~6500Pa)。 2运行中结渣的预防措施 (1)控制炉温:在沸腾床内一般装有沸上、沸中、 沸下3处测温的热电偶,正常运行时沸下温度控制 在850qG~1050 ̄C。在沸上、沸中、沸下温差约为50 , 对任何煤种严禁炉温超过l 100qC,如负荷过高适当 降低负荷。 (2)控制料床厚度:正常运行时沸腾层控制在500— 3影响沸腾锅炉结渣的主要因素 (1)炉膛温度过高,超过燃料煤灰熔点温度。 (2)料层太厚或不均匀,造成流化风量过大或过小。 (3)点火底料厚度、热值、人炉煤粒度及灰熔点 值等。 (4)工人操作水平、工厂自动化程度低。 (5)运行风量太低、运行中给煤量。 (6)床温表失灵运行人员误判断。 600mm,料床过薄,会使料层温度升高造成大面积高 温结渣,这种情况一般要适当加入一定量煤矸石,增 加料层厚度。料床过厚会使局部沸腾质量下降,大块 煤聚集造成局部超温形成低温结渣。此时应及时进行 (7)燃料品种改变使炉膛热力特性改变(见表3)。 点火升温阶段,点火过程中严格控制进煤量。如 果加煤量过多,由于煤粒燃烧不完全,整个床料含碳 量增大,可燃物要在很短的时间内着火燃烧,易造成 床温迅速上升而进入爆燃阶段。此阶段底料本身的 排冷渣以降低料床厚度,排渣要尽量“勤排少排”。 (3)控制燃料粒度及粗细燃料比例:燃料的颗粒 度对床料厚薄、然烧状况影响较大。燃料中细颗粒量 比较多时,大量未燃烧细粒燃料随烟气引风机带走, 使锅炉效率下降。并使床温下降形成料层管涌现象, 大颗粒燃料沉底聚集,形成局部超温,低温结渣。一 吸热量远小于放热量,多余的热量如果不及时被风 带走,势必造成床内结渣。因此,控制爆燃成为点火 升温中必不可少的一项重要手段。如果点火底料热 值过高,爆燃期温升加快,爆燃时间延长。因此一旦 表3沸腾炉炉膛的热力特・陛 第2期 陈文喜:沸腾炉结渣现象分析及预防措施 ・49- 发现爆燃期温升速度过快,应及早停给煤、加风。根 据爆燃初期温升速度趋势及早调整风量对控制爆燃 更为重要。根据操作经验,应严格控制料层厚度,掌 握适当的放渣、放灰时间。在锅炉正常炉内压火时, 应严格避免炉内进入冷风,冷风的进入可能造成未 燃烧的可燃物燃烧而局部超温结渣。沸腾锅炉结渣 一关键,而影响炉温的因素主要是燃料发热量、风量 等。实际运行中燃料的品质会经常发生变化,即使给 煤量不变也会引起床温的变化。在负荷不变时,风量 增大,床温也将发生变化(在床压一定的情况下床温 下降)。为了保证运行中床温稳定在900 ±50℃之 间,一般通过改变风量和煤量进行控制。运行中细心 旦产生,便会迅速增长,焦块长大速度越来越快。 对锅炉风煤比例调整,及时掌握煤种、燃料粒度、料 层厚度、风压等参数的变化,加强运行管理,就能避 免沸腾炉运行中的结渣现象发生。 参考文献 因此预防结渣、及早发现结渣并予以清除,是运行人 员必须掌握的原则。保证良好的流化工况,防止床料 沉积;保证燃料制备系统正常工作,给煤粒度符合设 计要求。严格控制料层差压,均匀排渣,排渣结束后 排渣门要关闭严密。变负荷运行时,严格控制床温在 允许范围内,做到升负荷先加风后加煤,降负荷先减 煤后减风,燃烧调节要做到“少量多次”的调节方法, 避免床温大起大落。 总之,控制稳定的床层温度,是防止炉内结渣的 [1]倪忠福.沸腾炉(锅炉设备与原理)[M].哈尔滨电力学校自编教 材.1995. ,作者简介:陈文喜(1971一),工程师,1993年毕业于内蒙古广播 电视大学热能动力工程专业,删壬职于神华宝日希勒水电公司二电厂。 The Phenomenon Analysis and Prevention Measures 0f Slagging in FBC Boiler CHEN Wenxi (Power Plant H of Water&Power Company fBooorixile Energy Co..Ltd fShenhuao,Inner Mongolia,Hulunbeier,021025,China) Abstract:Low—temperature and high—temperature slagging are two main components of FBC Boiler.The low-temperature always happens in the procession of ignition.The slagging blocks are the component of melted ash and melted slag particle.In the high—temperature,the normal process and ignition shall always happen with non—obvious slagging core and a large amount of honeycombed holes.Before the ignition,a cool test should be performed to certify the critical lfuidized flowing that guides the adjustment operations in the ignition process as well as to provide the parameter reference for the heat statement operations.The critical fluidized flowing amount assist to prevent he ftlowing lower limit when the FBC Boiler is under the low—loaded operations because slagging shall happen when the flowing amount is under the bottom line.A slagging prevention shall be operated through the adjustment of he tthickness of the chip bed.the proportion of lfuid particle and raw&fine lfuid,coal feeding amount and flow direction amount to control the bed temperature. Keywords:FBC Boiler;Slagging;Analysis;Measures (收稿日期:2011-1—4 责任编辑:马小军) (上接第30页) A Brief Discuss on the Safety Prevention Methods and Layout Technique of Double Opening Timber Supporting in Roadway ZHANG Zhongning DING Yong (QingshuiyingMie nofNingxia Coal Industry Group ofShenhua,Ningxia,Yiehuan,750004,nChian) Abstract:The article set an example for the layout of same/opposite direction double opening timber supporting of Baiqigou Mine of Shen— hua Ningmei Coal Industry Group.The article also mentioned the calculation and process methods of double opening timber supporting in the roadway and provided the calculation basis and building construction requirements of the layout of double opening timber supporting of roadway. Key Words:Double OpeningTimberSupporting;Layout;Technique;Prevention Methods (收稿曰期:20l1-1—4 责任编辑:杨静)