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1、70 自动化应用www.auto-经验交流循环流化床锅炉结焦原因分析和预防措施吴丹波（广东省连州发电厂，广东 连州 513400 ）摘要： 对连州发电厂循环流化床锅炉结焦的原因进行了详细的分析总结，并提出了相关的预防措施。关键词： 循环流化床锅炉；结焦原因；预防措施Cause Analysis and Preventive Measures of Circulating FluidizedBed Boiler CokingWU Dan-bo(Guangdong Lianzhou Power Plant, Lianzhou 513400, China)Abstract: The causes o
2、f Lianzhou power plant circulating fluidized bed boiler coking are analyzed in detail and the preventive measures areproposed.Keywords: circulating fluidized bed boiler; coking reason; preventive measures作者简介 ： 吴丹波，现担任热机副控。收稿日期 ： 2010-01-250 引言连州发电厂 3 、 4# 炉是哈尔滨锅炉厂引进 Alstom 公司技术设计制造的 440t/h 循环流化床锅炉，
3、型号为 HG-440/13.7-L.WM9 。为加快锅炉启动速度，采用床上、床下油枪联合点火的启动方式，床上油枪 6 支，床下油枪 4支，燃用 0# 轻柴油。采用两级碎煤系统，给煤机设计为三级，其中一级为皮带秤重给煤机，二、三级为刮板给煤机（现在一、二级合并为皮带秤重给煤机，三级为刮板式给煤机）。锅炉流化风由 2 台一次风机供给。 3 、 4# 炉自调试和投产以来都相继出现了不同程度的结焦现象，轻则减负荷处理，重则停炉处理，严重 影响了循环流化床锅炉运行的经济性。对循环流化床锅炉结焦的原因进行了详细的分析总结，并提出了相关的预防措施。1 有关煤种和床料设计参数连州发电厂燃煤主要来自湖南临武、宜
4、章、嘉禾、白沙等地产的无烟煤以及连州本地产的无烟煤。湖南煤和连州煤按一定比例混合后送入锅炉燃烧。考虑湖南煤短缺的因素，也可能短期内只采用连州本地产的煤。设计：最大允许粒径为 7mm ，粒径为 0.75mm 占 50% ，粒径 0.35mm 不大于 10% 。煤质特性如表 1 所示。启动床料主要用炉底渣，最大粒径不超过 3m m ；如用河沙时，要求控制子河沙的钠、钾含量，以免引起床料结焦。名 称 符 号 单位 设计煤种 校核煤种 1 校核煤种 2收到基水分 Mar % 7.5 8 9收到基碳 Car % 53 60.77 60收到基氢 Har % 1.2 1.84 1.8收到基氧 Oar % 3
5、.3 2.14 2.62收到基氮 Nar % 1.35 0.68 0.85收到基硫 St.ar % 1.5 2.44 0.85收到基灰分 Aar % 32.15 24.13 24.93基挥发分 Vdaf % 5.5 9.1 5.6低位发热量 Qnet.v.ar kcal/kg 4500 5300 4800表 1 煤质特性数 值2 经过及原因分析2.1 结焦示例2005 年 10 月 4 日， 3# 炉启动过程中，床下 4 支油枪运行，一次风量为 10.5 万 m 3 /h ，二次风量为 8 万 m 3 /h ， 床压 2.5kPa 。 30min 后逐步投入床上 2 、 3 、 4 、 6 号
6、油枪运行，就地从前、后观察孔观察炉内床面流化情况，在可视范围内未见焦块，只是床料偏粗、粗颗粒较多、床料量偏少，床料流化正常。6 ： 30 ，发现前墙中部温度 1 、 2 均升至 1000 。 10min 后，前墙中部温度 1 最高升至 1127 ，调整增大二次风量、开大床上油枪的回油门调小油枪出力，并退出 3 、 4 号床上油枪运行，此后，前墙中部温度 1 一直下降至 700 ，前墙中部温度 2 有下降趋势，且基本稳定在 900 。 6 ： 50 热工处理好 1 、 5 号床上油枪，逐渐将其投运，继续升温升压。 7 ： 00和 7 ： 30 对炉内情况检查时在可视范围内未见焦块，只是床料偏粗、
7、粗颗粒较多、床料量偏少，床料流化正常。8 ： 00 就地检查发现 3# 炉炉膛内有结焦现象， 8 ： 20 由于 3# 炉炉膛内有较多焦块，所以采用加大一次风量继续对 3# 炉进行大风量流化（从 10.6 万 m 3 /h 加至 16 万 m 3 /h ），经验交流自动化应用 712010 6 期同时联系人员对 3# 炉加床料，准备进行床料置换。将一次风量调整至 18 万 m 3 /h 、二次风量调整至 16 万 m 3 /h 后，床压升至 3.3kPa ，就地观察炉内流化情况未见好转，床面已经出现较大的焦块， A 、 B 侧锥形阀已无法排渣至冷渣机，只能作停炉处理。停炉后打开入孔，就地检查发
8、现 A 侧入孔已被焦块堵住，从 B 侧入孔门往炉膛里看，可以看到 A 、 B 两侧靠前墙处均有大焦块，已形成“块状”，且焦块外表面坚硬，焦块体有明显的流态状，焦块内有未燃尽的煤粉颗粒且有明显的层次感，在 4 、 5 号床上油枪出口附近液态化更明显，属于高温结焦。2.2 结焦原因分析3# 炉上次停炉时，已经有床料粗大不合格的现象，但未能及时发现问题，未提出要求进行筛选床料。在 10 月 4 日 3# 炉升炉过程中从点火到并网期间，一次风量维持在 10.5 万 m 3 /h ，未能及时发现炉内流化效果已变差，导致粗大颗粒逐渐流化不起来，堆积在炉膛四周处，与油枪的火焰直接接触，从而造成高温结焦。10
9、 月 4 日 6 ： 00 至 6 ： 40 ，在投入床上油枪后，调整不当使炉膛中部温度 1 、 2 均达到了 1000 ，其中前墙中部温度 1 最高升至 1127 ，前墙下部温度 1 升至 909 ，而且较长时间未发现做出及时调整，引起了长时间床温偏高，从而造成高温结焦。在采取加大一次风量强化流化后，流化未见好转，没有充分确认炉内床料是否流化良好的情况下，间断投煤运行，使焦块越来越多，加剧了结焦程度。从 3# 炉内发现 4 、 5 号床上油枪出口附近结焦最为严重，其中 4 、 5 号床上油枪出口附近有烧黑的现象。在10 月 8 日升炉过程中发现，投入 4 号床上油枪后，床温、主汽温上升不大，
10、但对角的后墙上中部床温上升较快，由 430 升至 990 ，而投入 3 号床上油枪却没有这种现象，投入 5 号床上油枪时，从二次风看火孔看时油枪贴壁严重。油枪雾化不好造成油枪贴壁燃烧，使炉墙内壁与油枪火焰直接接触，从而造成高温结焦。结焦的主要原因：投煤初期发现有轻微结焦，未及时停止给煤，进行置换床料处理，造成结焦进一步扩大；升炉投煤初期时，给煤量过多，大量未燃尽的给煤一旦爆燃时，温度超过灰的熔点，从而烧结成焦块；油枪雾化不良，床上油枪出力大于 1.5t/h 时，煤、油混燃，从而烧结成焦块；启动过程中从二次风口观察孔看到有大焦块，流化效果差但严重程度不确定，炉内床温测点偏差较大，此时结焦已较为严
11、重，继续投煤导致结焦进一步扩大；一次风量偏低、床压过高、床料过粗，引起床料流化不好，造成给煤局部沉积堆烧，从而烧结成焦块。升炉投煤初期， 1 、 4# 给煤口给煤量过多，造成煤在炉膛两边的局部沉积堆烧，从而烧结成焦块。3 预防措施（ 1 ）启动床料的要求和运行中床压的控制。启动床料主要用炉底渣，最大粒径不超过 3mm ；如用河沙时，要求控制子河沙的钠、钾含量，以免引起床料结焦。升炉加床料前要对床料的质量进行检查验收，粒度和湿度均合格的床料才能使用。加床料时启动引风机、高压流化风机、一次风机、二次风机，维持临界流化风量加床料，床料通过床料仓旋转给料阀，经斜管接至炉膛前墙二次风口进入炉膛，在一次风
12、的流化作用下使床料均匀地分布在炉膛内。运行中要连续排渣，及时将粗大的床料排出炉内，尤其是低负荷、煤质差、煤粒粗时要保证连续排渣，并定期加大一次风量加强流化。（ 2 ）一次风量（流化风量）的要求。点火初期用较大的一次风量对炉膛内的床料进行充分流化。投入床下油枪后保持临界流化风量即可，一次风量过高不利于升床温，点着床上油枪后要适当加大一次风量，以保证炉内流化良好。（ 3 ）油枪的投用要求。升炉前对所有油枪的雾化片进行清理，以保证油枪燃烧时处于良好的雾化状态，若运行中发现油枪雾化不好要及时清理雾化片。在预燃室温度允许的情况下，尽量增大床下油枪的出力，既便于升床温又不容易结焦。投床上油枪时尽量不投 1
13、 、 6 号油枪，因为 1 、 6 号油枪容易贴壁燃烧。投床上油枪时采用对角投用，并定期切换油枪，以利于均匀升床温，同时可防止局部床温过高导致结焦。（ 4 ）床温的要求。投入床上油枪后要严密监视各床温测点温度，防止局部或整体床温急剧上升。若有床温急剧上升要及时分析原因，做出调整。若投入油枪后对应的测点温度急剧上升，则可能为油枪雾化不良引起，应及时退出运行，清理雾化片。严格控制各床温测点温度不超过 1000 ，防止温度过高导致结焦。（ 5 ）投煤的要求。投煤时床温要大于 650 ，后墙床温大于 600 ，床压 3.54.0kPa ，炉内床料流化良好，床上、床下油枪运行正常， 3# 炉一次风量大于
14、 13 万 m 3 /h ，二次风量 10 万 12 万 m 3 /h ，方可进行投煤。投煤初期采用间断投煤的方式，确定给煤着火（即床温升高，氧量下降）后再进行连续投煤，若间断投煤后发现煤没有着火要立即停止投煤。投煤后要经常就地观察炉内流化情况，确保炉内流化良好。连续投煤后要及时调整落煤口插板开度，避免单个落煤口下煤过多导致燃烧不均匀。另外连续投煤后要尽快提高床温，尽早退出床上油枪运行，避免长( 下转第 73 页 )经验交流自动化应用 732010 6 期由于无法在运行中更换保险，励磁调节器暂时运行在“手动通道”。约 0.5h 后，电压表、功率表突降，“发电机电压接地”光字牌亮。此时检查发电机
15、三相定子电流正常、平衡。测得 P1 二次星形线电压为 V AB =58V ， V BC =3V ，V AC =62V 。因此认为可能 TV2 测得电压值不正常导致“发电机电压接地”光字牌亮，而不是真的接地。因为 V AB =V A C 为相电压值，而 TV1 高压侧中性点接地，同时 V BC =0（ 3V 可能为漏磁感应），可见 B 、 C 相与地同电位。所以怀疑 B 、 C 相高压保险熔断，只有 A 相未断线，才会出现V AB = V AC = V AO 的情况。经请示调度后申请解列，测得TV1B 、 C 相和 TV2B 相保险断，换保险后启动成功。事后了解到， TV2 出现异常后，某运行人
16、员到现场测过二次电压，用万用表笔在 TV1 接出线卡座上碰出火花。根据现场情况，按图 2 所示的接地故障示意图分析，推测该运行人员当时用表笔在接 C612 点时，碰到了卡座外壳，造成了 TV1B 、 C 相二次接地短路，因二次空气开关未跳开，高压侧 B 、 C 保险熔断。经过调查，推测属实。1.3 TV2 高压保险频繁熔断的原因及对策TV2B 相高压保险熔断，既有可能是在开机时发生的，也有可能是在停机过程中发生。在当次停机后，对TV 高压保险进行检查，发现仍是 TV2B 相保险熔断。于是要求每次停机后拉发电机刀闸测绝缘时要检查保险通断情况。在其后又发现了 6 次。几次 TV2 高压保险熔断均发生在停机过程，最大可能的原因是在发变组与系统解列时，其运行方式恰好构成谐振条件（例如三相不同期）。而 TV2 为 V 形接法，B 相的激磁电流更大，使保险经常是在该处熔断。防止铁磁谐振有几种办法：采用电容式 TV ； TV 高压侧中性点加装电阻接地，或二次开口三角接阻尼电阻； TV 高压侧中性
