關(guān)于CFB鍋爐排煙溫度控制的探討

杜慶豐

[摘 要]某石化企業(yè)自備電廠2009年前后投運(yùn)了三臺(tái)美國(guó)FW公司設(shè)計(jì)制造的CFB鍋爐，額定負(fù)荷均為465t/h，運(yùn)行近6年后，排煙溫度異高于設(shè)計(jì)值147℃的現(xiàn)象較為突出，特別是夏季外界氣溫達(dá)33℃以上時(shí)更是頻發(fā)，對(duì)設(shè)備安全造成了威脅，本文結(jié)合SNCR脫銷(xiāo)系統(tǒng)加入的影響，對(duì)鍋爐尾部煙道吹灰及日常運(yùn)行調(diào)整等內(nèi)容加以分析、改善使排煙溫度穩(wěn)定在128℃-170℃范圍內(nèi)，旨在保證爐組各設(shè)備“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”運(yùn)行。

[關(guān)鍵詞]煙氣；循環(huán)；超溫；調(diào)整；優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TK228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）03-0287-01

1、 入爐煤焦及石灰石粒徑分析和要求：

對(duì)于CFB鍋爐來(lái)講，其有著較好的入爐燃料適應(yīng)性，但為保證燃料充分燃燒，提高利用率，應(yīng)滿足一般性、經(jīng)驗(yàn)性要求：入爐煤粒徑0.3-10mm占90%，入爐石油焦灰份13%，揮發(fā)份10.46%，固定碳76.36%，全硫含量5.75%，粒徑0.2-6mm占90%份額以上，燃料內(nèi)氯元素含量須小于0.1%，釩和鎳總含量應(yīng)不超過(guò)2000ppm；石灰石活性指數(shù)2.0，水分含量不大于1.0%，粒徑0.02-0.7mm，超出此規(guī)格則不利于高效脫硫，更易增加鍋爐的機(jī)械不完全燃燒熱損失，甚至促進(jìn)排煙溫度升高。

2、排煙溫度高的原因與處理：

2.1 調(diào)節(jié)不利、運(yùn)行不良：

夏季運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)某一鍋爐空預(yù)器出口煙溫達(dá)168℃，此值接近除塵切煙氣旁路的連鎖值，有帶動(dòng)負(fù)壓大幅變化而導(dǎo)致MFT的可能。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此時(shí)爐膛負(fù)壓接近-300pa，底部流化風(fēng)量約230t/h，同時(shí)吹灰器故障停運(yùn)檢修達(dá)6臺(tái)次，致煙氣飛灰顆粒粘結(jié)在尾部煙道過(guò)熱器管壁上未被及時(shí)吹掉，并越積越厚，阻隔了煙氣熱交換的順利進(jìn)行。故綜合考慮，在兩側(cè)排煙溫度均值為165℃并有繼續(xù)升高趨勢(shì)時(shí)，調(diào)整一、二次風(fēng)配比，開(kāi)大二次風(fēng)環(huán)管使其通過(guò)風(fēng)量100t/h以上，必要時(shí)125t/h以上，增強(qiáng)物料循環(huán)倍率，穩(wěn)定爐膛負(fù)壓0pa至-100pa.下壓火焰中心，延長(zhǎng)煙氣爐內(nèi)停留時(shí)間，使其充分換熱，進(jìn)一步降低飛灰含碳量，并在滿足合理、充分爐內(nèi)燃燒的前提下，盡量降低過(guò)?？諝庀禂?shù)α，降低排煙熱損，保持空預(yù)器出口兩側(cè)排煙溫度的均勻，以減輕其熱應(yīng)力，提高傳熱效率。必要時(shí)聯(lián)系值長(zhǎng)降負(fù)荷（至320t/h左右）以便進(jìn)行吹灰除垢。

2.2 尾部煙道積灰嚴(yán)重，而沒(méi)有充分、正確的吹灰：

當(dāng)省煤器出口煙氣溫度高于300℃或平均排煙溫度高于165℃，應(yīng)每天中、夜班進(jìn)行一次吹灰，嚴(yán)重時(shí)可安排進(jìn)行兩次吹灰，但要保證同一臺(tái)爐兩次吹灰間隔大于3h；停爐過(guò)程中，負(fù)荷降至50%MCR時(shí)要進(jìn)行一次吹灰。吹灰時(shí)應(yīng)根據(jù)煙氣走向，左右對(duì)稱(chēng)投入，根據(jù)尾部煙道各過(guò)熱器、省煤器和空預(yù)器的布置特點(diǎn)及煙灰沉積部位，我們可先設(shè)定吹灰程序自底部固定式模塊開(kāi)始，先吹空預(yù)器、省煤器段，然后逐級(jí)上移，自下而上的吹至1區(qū)（三過(guò)），最后再?gòu)娜^(guò)至空預(yù)器自上而下的進(jìn)行一次全面吹灰，期間需嚴(yán)密監(jiān)視尾部煙道及空預(yù)器段煙氣壓差及排煙溫度變化，保證各表計(jì)和吹灰過(guò)程正常、良好。當(dāng)排煙溫度較高且外界負(fù)荷不允許大幅降低時(shí)可間斷性吹灰：即對(duì)長(zhǎng)伸縮、半伸縮、固定式三塊吹灰器組輔以開(kāi)、關(guān)吹灰來(lái)汽門(mén)分批進(jìn)行（實(shí)現(xiàn)吹灰中排煙溫升控制在7℃之內(nèi)），嚴(yán)禁無(wú)蒸汽時(shí)伸入，如在吹灰過(guò)程中吹灰器發(fā)生故障，應(yīng)聯(lián)系保運(yùn)設(shè)法盡快將其手動(dòng)退出，且在退出前不得中斷蒸汽，避免吹灰器冷卻不足而損壞，保持吹灰壓力1.2-2.4Mpa，完畢后關(guān)閉來(lái)汽門(mén)、疏水門(mén)，減少蒸汽漏入。

2.3 脫硝系統(tǒng)的影響：

由于脫硝工藝特點(diǎn)，爐膛架設(shè)的18只尿素噴槍不可避免的產(chǎn)生一定的氨逃逸（<8.0mg/Nm3），日常運(yùn)行脫銷(xiāo)系統(tǒng)NOX含量低于65mg/Nm3，分析知：當(dāng)隨煙氣累積到尾部煙道就生成部分硫酸氫氨或硫酸銨，特別是溫度較低的空預(yù)器段及省煤器尾部低溫段，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和熱力學(xué)分析都表明，硫酸氫銨的形成取決于反應(yīng)物的濃度和它們的比例。在溫度低于160℃的環(huán)境中，硫酸氫氨的生成與煙氣中SO3和NH3有關(guān)，高SO3/NH3摩爾比將促進(jìn)硫酸氫銨的形成及其在空預(yù)器上的沉積，會(huì)造成一定的壓力和蒸汽損失。硫酸氫銨與硫酸銨對(duì)彼此的生成有一定促進(jìn)作用，當(dāng)NH3/SO3摩爾比大于2時(shí)，主要形成硫酸銨，在空預(yù)器的運(yùn)行溫度范圍硫酸銨為干燥固體粉末，對(duì)空預(yù)器影響很小，而硫酸氫銨是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，并促使大量飛灰附著于空預(yù)器，低溫下具有吸濕性，當(dāng)從煙氣中吸水后會(huì)造成設(shè)備的腐蝕，容易在空預(yù)器沉積，從而影響其傳熱性能，增大其阻力甚至部分堵塞。當(dāng)出現(xiàn)由于硫酸氫銨的沉積導(dǎo)致的積灰時(shí)，建議增加吹灰頻率，并調(diào)整SNCR脫銷(xiāo)系統(tǒng)避免尿素過(guò)量投入，必要時(shí)停爐清灰。

3、排煙溫度低的原因分析及處理：

經(jīng)實(shí)地調(diào)研，并結(jié)合裝置開(kāi)工特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)：每年秋冬季節(jié)外界氣溫較低及（汽機(jī)未投對(duì)應(yīng)高壓加熱器時(shí)的）鍋爐上水溫度約162℃較低時(shí)，鍋爐低負(fù)荷（60%MCR）運(yùn)行排煙溫度降至120℃附近，而煙氣露點(diǎn)溫度為114℃，增加了尾部煙道受熱面酸腐蝕的概率，嚴(yán)重威脅設(shè)備安全，可通過(guò)精心調(diào)整燃燒、增加1/3-2/3的一、二次風(fēng)熱風(fēng)再循環(huán)調(diào)門(mén)開(kāi)度，必要時(shí)全開(kāi)，使其空預(yù)器出口風(fēng)溫30℃以上；附加提高一、二次風(fēng)比率，增加底部流化風(fēng)量使火焰中心上移，維持合理的煙氣流速8-12m/s，或適當(dāng)轉(zhuǎn)移本爐負(fù)荷來(lái)使其脫離酸露點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)。

4、操作落實(shí)

通過(guò)對(duì)運(yùn)行裝置、操作方式長(zhǎng)期觀察、經(jīng)驗(yàn)積累發(fā)現(xiàn)大致有如下規(guī)律：

對(duì)于較穩(wěn)定的爐內(nèi)燃燒，不同季節(jié)的室外溫度，使?fàn)t膛負(fù)壓0-（-100pa）可控，風(fēng)室壓力9-14kpa，焦煤比例5：5-8：2，保證冷渣器狀態(tài)良好，加強(qiáng)監(jiān)盤(pán)調(diào)整，維持合理床壓4.4-5.0kpa：

對(duì)于鍋爐負(fù)荷280t/h-340t/h時(shí)，一次風(fēng)電流維持200-215A，單根底部流化風(fēng)量75-110t/h，二次風(fēng)電流62-74A，調(diào)整燃燒工況可實(shí)現(xiàn)兩側(cè)排煙溫度均在130-150℃，溫差小而平穩(wěn)，對(duì)空預(yù)器及其他相關(guān)設(shè)備造成的應(yīng)力也較?。?/p>

鍋爐負(fù)荷340-380t/h，一次風(fēng)機(jī)電流215-230A，單根底部流化風(fēng)量110-130t/h，二次風(fēng)機(jī)電流73-80A，調(diào)整燃燒使兩側(cè)排煙溫度約穩(wěn)定在140-155℃，溫差小而熱應(yīng)力也處于低水平，對(duì)設(shè)備有利；

鍋爐負(fù)荷380t/h以上時(shí)，一次風(fēng)機(jī)電流225-252A，單管底部流化風(fēng)量130t/h-150t/h，二次風(fēng)電流78-90A，合理調(diào)整環(huán)管流量、優(yōu)化燃燒使排煙溫度在170℃以下，期間根據(jù)不同的空預(yù)器后煙溫適當(dāng)進(jìn)行吹灰，而對(duì)于吹灰壓力的確定，經(jīng)驗(yàn)得出下圖1所示，僅供參考：

可見(jiàn)同等條件下，吹灰壓力越高，吹灰效果越明顯，蒸汽壓力接近2.0Mpa時(shí)較理想，既保證了足夠的吹灰效果，可適當(dāng)減少吹灰次數(shù)，節(jié)省了自用蒸汽量，同時(shí)避免壓力過(guò)高造成各過(guò)熱器管子的磨損、腐蝕，保證了設(shè)備安全。

5.問(wèn)題延展

經(jīng)驗(yàn)表明：排煙溫度每升高10℃，爐效對(duì)應(yīng)降低約1%-2%，因此我們更應(yīng)重視此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生，探究相應(yīng)的解決方案，鑒于CFB鍋爐裝置特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使對(duì)于研究SNCR脫硝系統(tǒng)投入與排煙溫度之間的確切比例關(guān)系以及吹灰頻次之效果和磨損之間的正負(fù)關(guān)系現(xiàn)在還不得而知，以上所述僅是通過(guò)實(shí)踐及查閱資料后整理得到的一些簡(jiǎn)單經(jīng)驗(yàn)，隨著CFB鍋爐應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從事此類(lèi)探究的學(xué)者之新發(fā)現(xiàn)會(huì)逐步增多，屆時(shí)希望此類(lèi)問(wèn)題能得到有效解決，進(jìn)一步延長(zhǎng)鍋爐設(shè)備的健康運(yùn)行周期。

參考文獻(xiàn)

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