純燃褐煤循環流化床鍋爐運行中存在的問題分析

李東榮 胡柳英

華西能源工業股份有限公司

純燃褐煤循環流化床鍋爐運行中存在的問題分析

李東榮 胡柳英

華西能源工業股份有限公司

褐煤是一種低熱值、高水分、低灰分燃料，適用于循環流化床鍋爐，目前國內外的純燃褐煤的循環流化床鍋爐多存在床溫高、啟動時間長、排煙溫度高等問題，本文通過對實際運行項目的分析，提出了應對措施。

循環流化床鍋爐；褐煤；床溫；排煙溫度

一、概述

HX120/9.8-Ⅳ1是華西能源工業股份有限公司為某公司設計制造的2×25WM高溫高壓循環流化床鍋爐，該項目位于印尼蘇拉威西島，燃料為印尼褐煤。本工程于2011年投入商業運行。本文對運行情況進行了介紹，并對運行中存在的床溫偏高、尾部積灰等問題提出了應對措施。

二、項目概況

本項目主要設計性能見下表：

本項目主要設計性能如下：額定蒸發量為120 t/h，過熱蒸汽壓力為9.8 MPa.(g)，過熱蒸汽溫度為540℃，給水溫度為215℃，排煙溫度為140℃，鍋爐效率為89.55%。

本項目燃料分析如下表：

描述　范圍　典型最小　最大類似分析全水分內水分灰揮發物質固定碳25 13.8 3.3 27.9 23 35 25 6 40 41 30 18 5 35 30額定發熱量(收到基)高位發熱量 (kCal/kg)　3700　4300　4000元素分析(可燃基) 68.2 5.7 1.13 23.17 1.8哈氏可磨系數　45　65　60碳氫氮氧硫65 3 0.54 12 0.13 80 5.9 1.2 30 2.2

2.1鍋爐整體布置

本項目鍋爐為單汽包、自然循環、循環流化床燃燒方式，半露天布置。

鍋爐由一個膜式水冷壁爐膛， 一個汽冷式旋風分離器和一個由汽冷包墻包覆的尾部豎井(HRA)組成。

爐膛內布置有兩片屏式過熱器和一片水冷蒸發屏。鍋爐共設有兩臺給煤裝置和兩個石灰石給料口，均布置與爐膛前墻。爐膛底部是由水冷壁管彎制圍成的水冷風室，其與兩臺風道點火器相連，風道點火器內各布置有一個油槍點火燃燒器；爐膛底部分設置兩臺冷渣器。

爐膛與尾部豎井之間，布置有一臺汽冷式旋風分離器，其下部布置一臺“J”閥回料器。在尾部豎井中從上到下依次布置有高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和臥式空氣預熱器。過熱器系統中設有兩級噴水減溫器。

鍋爐整體呈左右對稱布置，支吊在鍋爐鋼架上。

三、運行存在的問題探討

鍋爐投產后，試運行過程中出現了一下問題：

1)床溫過高，滿負荷工況平均床溫約950℃，燃料變形溫度約1050℃，因此運行工況存在較大爐膛結焦風險；

2)啟動時間過長，鍋爐冷態啟動至滿負荷出力所需時間長達約72小時，極大影響經濟效益；

3)排煙溫度過高，滿負荷工況排煙溫度160～170℃，不僅降低了鍋爐熱效率，同時影響布袋除塵器壽命。

鍋爐實際運行DCS畫面

四、原因分析

4.1褐煤用于循環流化床鍋爐時，由于其本身低灰分(灰分約5%，常規循環床鍋爐燃料要求灰分＞10%)、比重輕的特點，循環灰量不足，鍋爐短時間內無法形成外循環，床溫得不到循環灰的冷卻，從而造成床溫過高，也延長了鍋爐啟動時間；

4.2燃料灰分不足(約5%)，燃料顆粒度不均勻，造成爐膛上部物料濃度不夠(爐膛錐段上部壓力實際運行值小于200pa，應在800Pa以上)，使爐膛中、上部受熱面傳熱系數達不到設計值，鍋爐只有通過提高床溫以達到足夠蒸發量；

4.3鍋爐運行中未添加石灰石脫硫劑，進一步降低了爐內物料濃度；

4.4鍋爐運行時密相區床壓過低(僅3.2～4.1 kPa)，表明爐膛床層厚度過低，造成爐膛蓄熱能力不足，難以吸收燃燒所產生的熱量，也造成了床溫過高；

4.5床面深度＞1/2爐膛深度，床面面積過大，一次風量份額占總風量的50%，結合褐煤揮發分高、易著火、易燃燼的特點，大量燃料在床面上燃燒，熱量積聚在床面，也造成了床溫過高；

4.6褐煤灰分中Na2O，K2O，CaO等堿金屬含量較煙煤、無煙煤高，因此飛灰具有比重輕、粘污性強的特點，易積聚在尾部受熱面表面，造成傳熱效果降低、排煙溫度升高。

五、解決方案

5.1鍋爐運行過程中定期添加惰性物料(如河沙、爐渣、石灰石等)，人為增加燃料灰分，提高爐膛物料濃度及循環灰量；

5.2運行時保持床層厚度在較高范圍(床壓＞6kPa)，提高爐膛蓄熱能力及爐膛物料濃度；

5.3設計時減小布風板面積(床面深度＜1/2爐膛深度)，減小一次風量，可以有效減少床面燃燒份額，降低床溫；

5.4設計時考慮褐煤的飛灰粘污性強的特點，尾部受熱面考慮足夠裕量；

5.5采用技術成熟的蒸汽吹灰方式，提高吹灰壓力及吹灰頻率。

六、結語

褐煤做為一種低成本燃料，結合循環流化床鍋爐低NOx、SO2排放的優點，在目前環境污染和溫室效應日益嚴重的情況下，研究完善循環流化床鍋爐的褐煤燃燒技術，將具有極佳的經濟效益。