生物質鍋爐尾部煙道積灰分析

溫成坤

（廣東粵電湛江生物質發電有限公司，廣東湛江524000）

1 生物質電廠鍋爐設備結構

HX220/9.8-Ⅳ1為高溫高壓、單汽包、汽水自然循環、平衡通風鍋爐，露天布置；采用循環流化床燃燒技術；循環物料分離采用絕熱式旋風分離器。

鍋爐主要由一個膜式水冷壁的爐膛、兩臺旋風分離器和一個汽冷包覆的尾部豎井煙道三部分組成，如圖1所示。

圖1 生物質鍋爐整體布置

爐膛內布置有：從前墻中部插入，頂棚穿出的14片水冷蒸發屏；頂棚插入和穿出的32片屏式過熱器、116片高溫過熱器；爐膛底部是由水冷壁管彎制圍成的水冷風室，與2支床下風道點火燃燒器相連；爐膛底部布置有4根排渣管，其中2根φ273分別與滾筒式冷渣機相連，另2根φ219布置在前墻水冷壁靠布風板的根部，為事故排渣管。

爐膛出口與豎井煙道之間布置兩臺絕熱式旋風分離器，旋風分離器下部各布置一臺返料J閥；返料J閥的出口連接到爐膛，實現循環流化床的外部循環。

尾部煙道由汽冷包墻組成的上煙道內布置3組低溫過熱器；絕熱式的下煙道墻內布置有省煤器，光管臥式安裝的一、二次風空氣預熱器；鍋爐共設四臺給料機，落料管的投料口在前墻水冷壁的下部，在收縮段左右方向均勻布置；在返料J閥回料管上還設有啟動用的床料添加入口，過熱器設置兩級噴水減溫器。

2 生物質電廠鍋爐堵灰情況

生物質電廠燃料品種主要有甘蔗渣、甘蔗葉、樹根、樹皮、木材加工副產品、廢木料等生物質燃料。近兩個月來，#1、#2鍋爐尾部煙道呈現出堵灰速度加快，堵灰情況越來越嚴重的現象。例如，#1爐在6月份只運行了10天，尾部煙道低過區域前后壓差就從開爐時的0.5 kPa升至2 kPa左右；#2爐在7月份運行13天后，空預器區域前后壓差就從開爐時的0.8 kPa升至2.5 kPa。這些區域的壓差增加，使得引風機的出力無法維持爐膛正常的負壓，鍋爐爐膛打壓頻繁，影響了鍋爐的正常給料，因而引起鍋爐出力降低，機組負荷率從95%降至70%左右，嚴重影響了電廠的安全、經濟運行。

停爐后檢查發現，尾部煙道低過區域各過熱器管與管間距被灰塊堵塞，只剩下20%～30%的通流面積，省煤器區域及空預器區域各管與管之間的積灰也明顯比以前更嚴重，并且在各吹灰器正上頭還出現積灰倒掛成鐘乳石狀。肉眼觀察灰塊外觀，發現低過區域的積灰塊內有結焦的現象，而省煤器及空預器區域的積灰呈灰白色，內部沒有結焦的現象，只像是泥粉與水混合形成水泥狀的積灰。

3 堵灰原因分析

3.1 生物質燃料的灰分特性造成積灰

由于我廠使用的生物質燃料種類多、品質不一，一般來說，入爐的生物質燃料都是各種燃料的混合體，要找出具體是哪一種生物質燃料引起積灰嚴重，是比較困難的。但根據文獻分析，所有生物質燃料灰分都有以下特點：（1）灰熔點低，一般木質生物質燃料的灰熔點都在800～1 000℃之間；（2）灰分中含Ca、K等堿金屬較多。由于生物質灰分中，堿金屬成分含量很高，由此導致生物質灰的灰熔點進一步降低，所以生物質飛灰容易粘結在受熱面管子外面和尾部煙道各受熱面上形成結焦和積灰。我廠鍋爐正常運行時爐膛出口溫度在700℃左右，在這個溫度下，生物質灰可能就已經發生變形或軟化，此時飛灰已具有相當大的黏性，這些飛灰與低過區域過熱器管接觸，必然會粘結在管道外面，形成結焦，所以低過區域的積灰內部呈現出結焦現象。而另一些通過了低過的飛灰雖然溫度降低，在省煤器或空預器區域不會結焦，但容易形成低溫沉積灰，所以，省煤器及空預器區域的灰塊中沒有發生結焦現象。

3.2 生物質燃料特性造成積灰

目前，我廠收購的生物質燃料品種繁多，品質參差不齊，人為摻水、摻雜現象時有發生，所以進廠的生物質燃料水分都比較高，而且雜質也比較多。以前，燃料中的雜質大多數都是石頭、石塊，但由于我廠燃料質檢工作要求提高，近一年來，進廠燃料中石頭、石塊少了，但泥土、粉塵多了，特別是廢木料燃料，其中會含有水泥。由于燃料中的外帶泥土、粉塵、水泥比以前多了，所以爐內的飛灰量也相應增大，這些飛灰特別是水泥與煙氣中的水分粘結，就會在尾部煙道受熱面上形成沉積積灰，而且現有的吹灰對其無多大作用。

3.3 受熱面布置不合理造成積灰

目前，我廠尾部煙道低過、省煤器、空預器等受熱面都是臥式布置，并且管距很小。臥式布置的受熱面相對立式布置的受熱面來說更容易積灰。

3.4 空預器管漏風造成積灰

我廠鍋爐空預器管原為普通的鋼材質管，因積灰，加上煙氣中含堿金屬氣氛以及煙氣中水分含量較高，造成空預器管腐蝕嚴重，大量的空預器管出現了穿孔漏風。2013年大修將空預器管改為搪瓷管后，空預器管穿孔情況雖然好轉，但每次停爐檢查仍然會發現有少量的空預器管穿孔。空預器管穿孔漏風使得空預器區域的煙氣流通阻力增加，從而加劇了空預器區域的積灰，而積灰又會加快空預器管的腐蝕穿孔，這是一種惡性循環。

4 主要對策

（1）對尾部煙道受熱面布置進行改造：1）將尾部煙道低溫過熱器受熱面管的管距改大；2）對空預器管材進行更進一步的改進。（2）加強燃料質檢工作，嚴格控制入爐燃料的水分和灰分。（3）在控制NOx排放指標的基礎上適當提高一次風量運行。（4）爐內摻燒除焦添加劑。（5）在機組剛啟動時嚴禁使用廢木料，待尾部煙道低過區域前后壓差達1.0 kPa后才開始配燒廢木料，且配燒的量是由少量再逐漸增加。（6）停爐后對尾部煙道清灰要徹底，要保證在啟動前尾部煙道低過區域前后壓差低于0.3 kPa（以前為0.7 kPa左右）。

5 結語

經過運行總結分析出，由于生物質燃料的水分高、灰分高且含有水泥成分，燃料燃燒后會在尾部煙道低過區域結焦、沉積積灰，嚴重影響鍋爐的出力以及安全、經濟運行。往后的重點將是如何進行改進，從先減緩鍋爐尾部煙道低過區域堵灰速度，再到徹底解決堵灰問題。