我廠的余熱電站是在1999年9月投入運(yùn)行的一個(gè)特殊電站，其建設(shè)的主要目的是最大限度地利用水泥廠預(yù)分解窯的廢氣余熱，把廢氣余熱轉(zhuǎn)化成電能，以達(dá)到綜合節(jié)能降耗、回收余熱的目的。但是，余熱電站在運(yùn)行過程中，CPC鍋爐多次發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，曾經(jīng)困擾我廠很長時(shí)間，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要人燃燒
木屑顆粒機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)壓制的
生物質(zhì)顆粒燃料。
1、余熱電站的簡介
我廠有2條帶五級預(yù)熱器的預(yù)分解窯，一條是生產(chǎn)700 t/d水泥熟料，一條是生產(chǎn)1 000 t/d水泥熟料。我廠余熱電站就是為了利用這2條預(yù)分解窯的余熱而建造的自備電站，汽輪機(jī)裝機(jī)總?cè)萘繛?2 MW。其主機(jī)設(shè)備主要包括“五爐一機(jī)”，“五爐”為：1臺AQCI爐（二期緩建），1臺AQC2爐，1臺SP1爐，1臺SP2爐，1臺CPC鍋爐； “1機(jī)”為：1臺汽輪發(fā)電機(jī)組。設(shè)計(jì)的AQCI爐設(shè)置在7 00 Ud預(yù)分解窯窯頭熟料冷卻機(jī)廢氣出口與窯頭廢氣電收塵器之間；AQC2爐設(shè)置在1000 t/d預(yù)分解窯窯頭熟料冷卻機(jī)廢氣出口與窯頭廢氣電收塵器之間；SPI爐設(shè)置在700t/d預(yù)分解窯窯尾預(yù)熱器廢氣出口與窯尾高溫風(fēng)機(jī)之間；SP2爐設(shè)置在1000 t/d預(yù)分解窯窯尾預(yù)熱器廢氣出口與窯尾高溫風(fēng)機(jī)之間。設(shè)計(jì)的AQC1爐、AQC2爐、SPI爐和SP2爐廢氣設(shè)置旁路煙道，當(dāng)它們出現(xiàn)故障而檢修時(shí)，預(yù)分解窯系統(tǒng)仍可以繼續(xù)生產(chǎn)。
設(shè)計(jì)的AQCI爐、AQC2爐、SPI爐和SP2爐都采用兩段受熱面，I段為蒸汽鍋爐，生產(chǎn)高溫、高壓的飽和蒸汽；Ⅱ段為熱水鍋爐，生產(chǎn)高溫、高壓的熱水，目的是充分利用窯頭熟料冷卻機(jī)和窯尾廢氣的余熱。它們生產(chǎn)的飽和蒸汽和熱水并人CPC鍋爐系統(tǒng)，并與CPC鍋爐一起保證汽輪機(jī)所需要的飽和蒸汽。
CPC鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠從美國燃燒動(dòng)力公司(Combustion Power Company，簡稱CPC公司)引進(jìn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)并制造的CPC循環(huán)流化床鍋爐，在國內(nèi)俗稱為CPC鍋爐。我廠的CPC鍋爐型號為HG-CPC45(35)-3.82-450℃．1，它是一種細(xì)粒子、低速循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組，具有燃料適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠燃燒包括煤矸石在內(nèi)的各種劣質(zhì)燃料，并且具有較高的熱效率，通常運(yùn)行在850 - 950℃的理想脫硫溫度區(qū)間，在流化床中加入適量的石灰石脫硫劑可以使S02排放量大大降低；采用低溫段燃燒分段送風(fēng)，使燃燒始終在低過量空氣下進(jìn)行，并能夠抑制NOx的產(chǎn)生和排放。CPC鍋爐是有特色的高效低污染的環(huán)保型燃煤鍋爐。其設(shè)計(jì)參數(shù)及規(guī)格如下：額定蒸發(fā)量45(35) t/h;額定蒸汽壓力3.82 MPa;額定蒸汽溫度450℃；給水溫度150℃；冷風(fēng)溫度20℃；熱風(fēng)溫度120℃；排煙溫度130℃；鍋爐熱效率>87%；燃料種類為各種劣質(zhì)煤；鍋爐鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓22 000Pa，風(fēng)量37 000 m3/h(150 'C)；鍋爐引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓6 012 Pa，風(fēng)量86 000 m3/h (300℃)。
2、CPC鍋爐結(jié)焦的原因分析
我廠余熱電站的CPC鍋爐，自1999年9月投入運(yùn)行后，多次發(fā)生結(jié)焦故障，余熱電站不能正常運(yùn)行，被迫停爐處理。其結(jié)焦的具體表現(xiàn)為：爐膛負(fù)壓增大，爐溫下降，流化床溫度也隨之下降；汽壓、汽溫、蒸汽流量下降；排渣不暢，排渣管堵塞。停爐后檢查發(fā)現(xiàn)，結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生在流化床的不同部位，床料的表面還覆蓋著一層細(xì)灰，細(xì)灰的下面是粗顆粒的爐焦和床料，焦塊是由疏松狀的渣粒構(gòu)成，其核心有熔融的痕跡。
CPC鍋爐結(jié)焦的原因是多方面的，一般要從鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、燃料的特性和運(yùn)行操作等方面進(jìn)行分析考慮。
2.1 CPC鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
CPC鍋爐的爐床和爐膛截面面積大，存儲物料多，床料及燃料的運(yùn)行，是靠安裝在布風(fēng)板上的許多個(gè)具有不同射風(fēng)方向的定向風(fēng)帽作用所形成的空氣動(dòng)力場，風(fēng)帽的下部與一次風(fēng)室相通，形成特有的配風(fēng)方式。為了達(dá)到完全燃燒和脫硫效果，加長燃料和石灰石在爐內(nèi)的運(yùn)行路線，排渣口設(shè)在給料口的另一端。在爐頂設(shè)置高效旋風(fēng)分離器，回料管的一端設(shè)置在爐膛的密相區(qū)，回料管內(nèi)的物料所形成的壓力與爐膛上下部的壓力差相平衡，自動(dòng)維持物料分離并返回到爐膛內(nèi)，形成物料的爐內(nèi)循環(huán)。流化床上的物料在床上按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，邊流動(dòng)邊燃燒，并向上運(yùn)行，燃料在爐內(nèi)行走的路線長，停留的時(shí)間長，燃盡率高。
因此，要保證CPC鍋爐燃燒均勻，必須保證流化床上布風(fēng)均勻，物料流動(dòng)均勻并且不存在死區(qū)。這就要求，每個(gè)風(fēng)帽的射風(fēng)角度和方向，設(shè)計(jì)、制造和安裝的精度都要高；風(fēng)帽射風(fēng)所形成的空氣動(dòng)力場應(yīng)當(dāng)理；流化床的排渣點(diǎn)、溫度測量點(diǎn)、旋風(fēng)分離器回料管的回灰點(diǎn)和爐膛四角等處風(fēng)帽的射風(fēng)角度和方向，必須保證合理，避免流化床上的空氣動(dòng)力場存在盲區(qū)，進(jìn)而避免爐內(nèi)物料的循環(huán)存在死區(qū)。
2.2燃料的特性
在燃燒過程中，CPC鍋爐的燃料在流化床上受空氣動(dòng)力場的作用而流動(dòng)，并向上運(yùn)行，因此，CPC鍋爐對燃料粒度的要求比較嚴(yán)格。其具體要求是：平均粒徑為1 -2 mm，最大粒徑為6mm，最小粒徑為0.5 mm以下且所占的比例<15%。如果使用石灰石作脫硫劑，CPC鍋爐不僅對燃料的粒度有具體的要求，對石灰石粒度的要求也比較嚴(yán)格。石灰石粒度的具體要求是：平均粒徑為0.4 - 0.6 mm，最大粒徑為<2 mm，最小粒徑為0.2 mm且所占的比例≤5%。燃料和石灰石混合后的粒度分布（質(zhì)量分布）要求為：粒徑在1.0 mm以上的顆粒所占的比例≤10%，粒徑在0.5 - I.O mm的顆粒所占的比例為80% - 60%，粒徑在0.25 - 0.5 mm的顆粒所占的比例為10% -30%，粒徑在0.125 mm以下的顆粒所占的比例<10%。
CPC鍋爐具有燃料適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠很好地燃燒包括煤矸石在內(nèi)的各種劣質(zhì)煤。所以，從能源、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行綜合考慮，我們采用煤矸石作為CPC鍋爐的主要燃料，并采取一級錘式破碎制備煤矸石，經(jīng)破碎后的煤矸石粒徑<6 mm。在CPC鍋爐運(yùn)行的初期，煤矸石的粒度基本合格。但是，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，破碎機(jī)錘頭逐漸磨損，煤矸石的粒度合格率也逐漸降低。在CPC鍋爐結(jié)焦期間，我們曾進(jìn)行過煤矸石的篩分檢查。從篩分的結(jié)果看，大粒徑煤矸石的比例明顯偏大，即≥6 mm的煤矸石所占的比例太大，明顯高于CPC鍋爐規(guī)范的要求。盡管煤矸石在600 - 900℃的高溫下可能會發(fā)生熱爆，即煤矸石在鍋爐內(nèi)有變細(xì)的趨勢，也不能達(dá)到CPC鍋爐規(guī)范的要求。大粒徑的煤矸石在燃燒過程中，在風(fēng)帽射風(fēng)所形成的空氣動(dòng)力場作用下不能均勻流動(dòng)，并會形成聚集，聚集在中心位置的煤矸石燃燒而釋放出的熱量不能輻射出去，使聚集區(qū)中心的溫度升高，溫度一旦達(dá)到煤矸石的熔融點(diǎn)，就會發(fā)生流化床結(jié)焦。
2.3運(yùn)行操作參數(shù)
按照設(shè)備制造廠家的要求，CPC鍋爐運(yùn)行時(shí)床料厚度應(yīng)保持在600 mm左右。但是，在實(shí)際運(yùn)行中，特別是在點(diǎn)爐的初始階段，床料厚度一般都達(dá)不到600 mm，一次鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量很難控制適當(dāng)。由于CPC鍋爐的料層厚度小，濃相區(qū)粒子濃度低于正常值，造成大量的細(xì)灰被吹走，相應(yīng)的大塊煤渣留在床底。隨著拋煤量增多，大塊煤渣也越來越多，并且大塊煤渣下沉導(dǎo)致流化床流化不好，最后導(dǎo)致大量大塊煤渣停留在空氣動(dòng)力場的弱區(qū)并形成堆積，拋進(jìn)鍋爐的煤矸石同樣也會因流化不好而形成堆積，直至最后形成渣塊板結(jié)和結(jié)焦現(xiàn)象。
3、改進(jìn)措施及效果
在CPC鍋爐發(fā)生結(jié)焦時(shí)，有些運(yùn)行操作人員采取加大風(fēng)量，試圖吹散焦塊，結(jié)果往往是適得其反，反而會加劇吹散細(xì)灰，使床底上只剩下大塊煤渣，加快流化床結(jié)焦的速度。CPC鍋爐發(fā)生結(jié)焦后不久往往就不能再維持運(yùn)行，只能被迫停爐處理。因此，處理CPC鍋爐結(jié)焦故障的關(guān)鍵應(yīng)該是在預(yù)防上，我廠在預(yù)防流化床結(jié)焦上主要采取了以下措施。
3.1改進(jìn)煤矸石制備系統(tǒng)
經(jīng)過我們分析認(rèn)為，CPC鍋爐結(jié)焦的主要原因應(yīng)該是入爐煤矸石的粒度不合格，大粒徑的煤矸石所占的比例比較大。所以，我們對煤矸石制備工藝提出了嚴(yán)格的要求，粒度不合格的煤矸石嚴(yán)禁入爐，并在制備煤矸石的破碎機(jī)后面增加1個(gè)篩孔直徑為6 mm的振動(dòng)篩，通過振動(dòng)篩的合格煤矸石進(jìn)行人爐燃燒，不能通過振動(dòng)篩的大粒徑煤矸石重新返回到破碎機(jī)進(jìn)行再破碎，直到其粒徑合格為止，保證人爐煤矸石的合格率。
3.2改進(jìn)操作參數(shù)
在點(diǎn)爐之前，首先在流化床上鋪墊300～350 mm厚的灰渣，之后，開啟一次鼓風(fēng)機(jī)。觀察灰渣能夠開始蠕動(dòng)所需要的最低風(fēng)量和灰渣流化浮動(dòng)所需要的最高風(fēng)量。在點(diǎn)爐過程中，床料厚度先調(diào)整在300- 350 mm左右，一次鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制在最低風(fēng)量與最高風(fēng)量之間，保持床料中細(xì)灰的含量，盡力增加鍋爐內(nèi)的流化載體，保障流化床流化均勻。然后，根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷、流化床的溫度和排渣、以及灰渣顏色的情況，逐漸地適當(dāng)調(diào)整床料的厚度和一次鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，直到床料的厚度達(dá)到技術(shù)規(guī)范的要求，鍋爐系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3.3改進(jìn)效果
改進(jìn)前，CPC鍋爐經(jīng)常結(jié)焦，不能安全、穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重影響我廠的生產(chǎn)。經(jīng)過改進(jìn)后，CPC鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，沒有再發(fā)生過結(jié)焦現(xiàn)象，并創(chuàng)造了連續(xù)安全運(yùn)行90d的記錄。
4、結(jié)束語
CPC鍋爐能夠燃燒包括煤矸石在內(nèi)的各種劣質(zhì)煤，并適用于水泥預(yù)分解窯余熱電站，是一種性能較好的鍋爐。CPC鍋爐結(jié)焦的主要原因是入爐煤矸石的粒度不合格。在保證煤矸石粒度合格的情況下，調(diào)整好運(yùn)行參數(shù)，能夠有效地避免CPC鍋爐的結(jié)焦現(xiàn)象。
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