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1、生物质循环流化床锅炉床温异常波动的分析与处理摘要:床温是循环流化床锅炉稳定、经济运行关键影响因素之一。本文针对一起生物质循环流化床锅炉运行中床温异常波动事件,从入炉燃料品种配比,燃料质量、冷渣设备运行情况、天气等方面系统分析了事件发生的原因。从入炉燃料品质控制,运行调整,设备消缺等方面入手,提出处理和预防措施,机组运行情况得到明显改善,为避免同类型生物质流化床锅炉发生类似事件有良好的借鉴作用。1概述国内某生物质电厂为250MW纯燃生物质发电机组,两台HX220-9.8-IV1型循环流化床锅炉为高温、高压、单汽包、汽水自然循环、平衡通风锅炉。炉膛出口布置两台绝热式旋风分离器。炉膛底部布置两台膜式
2、滚筒冷渣器。炉前给料系统采用承载螺旋机、一级给料机、二级给料机共三级的给料系统。设计燃料为按树皮、叶、根、枝、木材边角料等农林废弃物。2异常运行经过电厂#2锅炉自启动运行50天以后,多次出现因锅炉床温大幅波动,燃烧不稳出现负荷大幅波动的情况。2018年9月18日夜间,发生了一次锅炉床温异常下降,机组被迫降幅负荷的事件,现场数据采集如表1所示。21:00分开始,锅炉炉床温缓慢下降,机组负荷随之下降。21:30,负荷下降至30MW,最高床温均值从755降至645,降幅110。在这期间风量、给料机运行台数及转速不变,锅炉氧量从0.8%上升至3.2%,锅炉SO2排放指标从21.5mg/m3上升至445
3、mg/m3。这说明当时炉内燃烧开始变差,燃料燃烧不完全造成炉内CO急速上升,从而导致锅炉SO2指标严重偏高。21:40开始,运行人员判断入炉燃料过湿,品质变差,于是开始减风减料,在这期间,一次风量从86Km3/h减至80Km3/h,给料机减为6台运行,转速降至15-23%,但由于床温继续下降,燃料无法烧着,表现为床温下降,床压升高,锅炉氧量急速上升,在富氧的情况下,锅炉SO2排放指标仍然严重超标。这些也是燃料太湿,烧不着的表现。22:13,机组负荷下降至最低值8.73MW,床温下降至最低566,锅炉氧量上至10%以上。随后,运行人员投油助燃,床温开始回稳,至22:19分,运行人员增加给料量,给
4、料机变为8台运行。但这时SO2指标仍为居高不下。22:32,床温回升至626,锅炉床压下降,氧量下降,SO2指标下降,说明炉内燃烧好转,机组负荷回升至11.15MW。运行人员退油。床温继续回升,床压开始下降,机组负荷继续上升,氧量继续下降,SO2指标继续下降。22:54分,机组负荷上升至37MW,床温上升至685以上,锅炉床压降至9kpa以下,锅炉氧量保持在3%左右,运行人员继续加风加料,锅炉恢复正常运行。3异常原因分析3.1蓄热能力下降3.1.1当天入炉燃料配比为散树皮30%+碎树皮30%+废木料20%+木尾10%+破碎树头10%。入炉燃料综合加权水分为43%,较满负荷时入炉燃料加权水份偏大
5、约3%,造成炉膛整体床温较满负荷时低约40。3.1.2受条件限制,生物质燃料在收、储过程中,携带部分大颗粒不可燃的杂质(如石块、金属块等),在燃料预处理过程无法根除而进入锅炉1,导致冷渣器进渣管堵塞及风帽损坏。自9月8日,该锅炉出现一台冷渣器进渣管堵塞,多次疏通也只能短时间正常运行。单台冷渣器未能满足锅炉运行的需要,经常要人工进行热渣直排来保证床压稳定,造成合格床料定期添加工作无法正常开展,锅炉排渣热损失增大,锅炉效率下降,炉膛蓄热能力下降。床温稳定性下降,适应高水分燃料适应性变差。3.2流化不良3.2.1随着单侧冷渣器进口管堵塞时间变长,该侧的风帽上积聚较多的大块杂质无法正常排出而不断积聚,
6、造成局部流化不良。受限于生物质燃料蓬松不一的情况,当炉前给料机两侧给料不均匀时,导致流化不良的现象加剧。3.2.2自9月开始,因连续雨天,作为该厂主要燃用燃料的树皮类燃料水分偏高,为平抑综合入炉燃料水分,该厂在燃料调度使用上,将废木料的配比量从8月的10%增加至9月的20%。废木料为建筑工厂收集回来的木质边板,板面上钉附着较多的钉子、铝片等不可燃尽金属的杂质。按照以往的停机检查经验,这些金属杂质在炉内被加热至750-850,热熔后沉积并堵塞风帽风口,造成床层流化不均匀,从而引起床温波动大。4防范及处理技术措施4.1入炉燃料品质控制4.1.1加强入炉燃料的上料前的混料操作,要求干、湿燃料必须充分
7、混合均匀后才能上至炉前,确保入炉燃料水分在40%以下。4.1.2严格控制含金属杂质燃料(废木料)的使用量不超10%。4.1.3加强燃料品质源头管控,提高入炉燃料品质,避免大块杂质进入炉膛引起冷渣器进渣管堵塞。4.2运行调整4.2.1为了增加锅炉床层的储热能力及保证燃烧情况,维持锅炉床压在8.5-9.5kpa,一次风量维持80-90Km3/h,二次风量在氧量足够时维持70-80Km3/h运行。4.2.2每天定期增大一次风量至100Km3/h对床层强扰动5min,以促使沉积的大块杂质能被流化,甚至通过排渣系统排走,以减少杂质集中沉积的情况,改善床层流化状况。4.2.3切实落实定期对锅炉添加合格床料
8、的工作制度,在冷渣器堵塞的情况下,应采用少量多次的方式添加床料,确保能在炉内充分混合。4.2.4当发现床温下降速率大于5/min,床压升速率大于0.05kpa/min时,要观察下料口燃料颜色的变化,观空锅炉氧量的变化及SO2、NOx指标的变化,提前预判,及时调整确保燃烧稳定。床温下降时应设两道防线:650停一台返料风机,580投油助燃,以确保床温的稳定。4.3设备维护作为循环流化床锅炉的重要辅机,灰渣冷却装置的正常运行至关重要2。加强冷渣系统运行情况的监视,出现冷渣器堵塞的情况要坚持组织力量疏通,至少要确保能短暂正常排渣,避免因冷渣器长时间堵塞引起床层局部流化不良的情况。5结论流化不均及蓄热能力下降是本次床温异常波动的主要原因。对于生物质燃料的品种多,含杂大,受天气影响大的特性,要通过加强入炉燃料品质控制,严格执行床料定期添加制度,把关排渣系统消缺质量,提高运行调整水平等多方面入手,才能将同类事件发生的概率降到最低,确保生物质流化床锅炉长周期稳定运行。参考文献1陈伟,毕武林等.生物质锅炉炉渣热量回收系统研究及工程应用J.广东电力,2017,(11):12-16.2刘德昌,陈汉平等.循环流化床锅炉运行及事故处理M.北京:中国电力出版社,2006:245.6