生物质锅炉尾部烟道积灰分析

2018-07-26温成坤

机电信息 2018年21期

关键词：预器积灰结焦

温成坤

（广东粤电湛江生物质发电有限公司，广东湛江524000）

1 生物质电厂锅炉设备结构

HX220/9.8-Ⅳ1为高温高压、单汽包、汽水自然循环、平衡通风锅炉，露天布置；采用循环流化床燃烧技术；循环物料分离采用绝热式旋风分离器。

锅炉主要由一个膜式水冷壁的炉膛、两台旋风分离器和一个汽冷包覆的尾部竖井烟道三部分组成，如图1所示。

图1 生物质锅炉整体布置

炉膛内布置有：从前墙中部插入，顶棚穿出的14片水冷蒸发屏；顶棚插入和穿出的32片屏式过热器、116片高温过热器；炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，与2支床下风道点火燃烧器相连；炉膛底部布置有4根排渣管，其中2根φ273分别与滚筒式冷渣机相连，另2根φ219布置在前墙水冷壁靠布风板的根部，为事故排渣管。

炉膛出口与竖井烟道之间布置两台绝热式旋风分离器，旋风分离器下部各布置一台返料J阀；返料J阀的出口连接到炉膛，实现循环流化床的外部循环。

尾部烟道由汽冷包墙组成的上烟道内布置3组低温过热器；绝热式的下烟道墙内布置有省煤器，光管卧式安装的一、二次风空气预热器；锅炉共设四台给料机，落料管的投料口在前墙水冷壁的下部，在收缩段左右方向均匀布置；在返料J阀回料管上还设有启动用的床料添加入口，过热器设置两级喷水减温器。

2 生物质电厂锅炉堵灰情况

生物质电厂燃料品种主要有甘蔗渣、甘蔗叶、树根、树皮、木材加工副产品、废木料等生物质燃料。近两个月来，#1、#2锅炉尾部烟道呈现出堵灰速度加快，堵灰情况越来越严重的现象。例如，#1炉在6月份只运行了10天，尾部烟道低过区域前后压差就从开炉时的0.5 kPa升至2 kPa左右；#2炉在7月份运行13天后，空预器区域前后压差就从开炉时的0.8 kPa升至2.5 kPa。这些区域的压差增加，使得引风机的出力无法维持炉膛正常的负压，锅炉炉膛打压频繁，影响了锅炉的正常给料，因而引起锅炉出力降低，机组负荷率从95%降至70%左右，严重影响了电厂的安全、经济运行。

停炉后检查发现，尾部烟道低过区域各过热器管与管间距被灰块堵塞，只剩下20%～30%的通流面积，省煤器区域及空预器区域各管与管之间的积灰也明显比以前更严重，并且在各吹灰器正上头还出现积灰倒挂成钟乳石状。肉眼观察灰块外观，发现低过区域的积灰块内有结焦的现象，而省煤器及空预器区域的积灰呈灰白色，内部没有结焦的现象，只像是泥粉与水混合形成水泥状的积灰。

3 堵灰原因分析

3.1 生物质燃料的灰分特性造成积灰

由于我厂使用的生物质燃料种类多、品质不一，一般来说，入炉的生物质燃料都是各种燃料的混合体，要找出具体是哪一种生物质燃料引起积灰严重，是比较困难的。但根据文献分析，所有生物质燃料灰分都有以下特点：（1）灰熔点低，一般木质生物质燃料的灰熔点都在800～1 000℃之间；（2）灰分中含Ca、K等碱金属较多。由于生物质灰分中，碱金属成分含量很高，由此导致生物质灰的灰熔点进一步降低，所以生物质飞灰容易粘结在受热面管子外面和尾部烟道各受热面上形成结焦和积灰。我厂锅炉正常运行时炉膛出口温度在700℃左右，在这个温度下，生物质灰可能就已经发生变形或软化，此时飞灰已具有相当大的黏性，这些飞灰与低过区域过热器管接触，必然会粘结在管道外面，形成结焦，所以低过区域的积灰内部呈现出结焦现象。而另一些通过了低过的飞灰虽然温度降低，在省煤器或空预器区域不会结焦，但容易形成低温沉积灰，所以，省煤器及空预器区域的灰块中没有发生结焦现象。

3.2 生物质燃料特性造成积灰

目前，我厂收购的生物质燃料品种繁多，品质参差不齐，人为掺水、掺杂现象时有发生，所以进厂的生物质燃料水分都比较高，而且杂质也比较多。以前，燃料中的杂质大多数都是石头、石块，但由于我厂燃料质检工作要求提高，近一年来，进厂燃料中石头、石块少了，但泥土、粉尘多了，特别是废木料燃料，其中会含有水泥。由于燃料中的外带泥土、粉尘、水泥比以前多了，所以炉内的飞灰量也相应增大，这些飞灰特别是水泥与烟气中的水分粘结，就会在尾部烟道受热面上形成沉积积灰，而且现有的吹灰对其无多大作用。

3.3 受热面布置不合理造成积灰

目前，我厂尾部烟道低过、省煤器、空预器等受热面都是卧式布置，并且管距很小。卧式布置的受热面相对立式布置的受热面来说更容易积灰。

3.4 空预器管漏风造成积灰

我厂锅炉空预器管原为普通的钢材质管，因积灰，加上烟气中含碱金属气氛以及烟气中水分含量较高，造成空预器管腐蚀严重，大量的空预器管出现了穿孔漏风。2013年大修将空预器管改为搪瓷管后，空预器管穿孔情况虽然好转，但每次停炉检查仍然会发现有少量的空预器管穿孔。空预器管穿孔漏风使得空预器区域的烟气流通阻力增加，从而加剧了空预器区域的积灰，而积灰又会加快空预器管的腐蚀穿孔，这是一种恶性循环。

4 主要对策

（1）对尾部烟道受热面布置进行改造：1）将尾部烟道低温过热器受热面管的管距改大；2）对空预器管材进行更进一步的改进。（2）加强燃料质检工作，严格控制入炉燃料的水分和灰分。（3）在控制NOx排放指标的基础上适当提高一次风量运行。（4）炉内掺烧除焦添加剂。（5）在机组刚启动时严禁使用废木料，待尾部烟道低过区域前后压差达1.0 kPa后才开始配烧废木料，且配烧的量是由少量再逐渐增加。（6）停炉后对尾部烟道清灰要彻底，要保证在启动前尾部烟道低过区域前后压差低于0.3 kPa（以前为0.7 kPa左右）。