燃煤锅炉结焦的原因(循环流化床锅炉落渣管结焦分析及处理措施)

Posted 2023-06-02

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燃煤锅炉结焦的原因(循环流化床锅炉落渣管结焦分析及处理措施)

摘要 UG-220/9.8-M10型220 t/h循环流化床锅炉，运行中一直存在炉膛落煤口处堵煤、落渣管结焦及底渣含碳量高等问题。增加送煤风量，增加风压、减少局部阻力；增大播煤风量，增大播煤风风压，解决了落渣管燃烧、结焦的隐患和落煤管炉膛入口附近堵煤、结焦问题。

一、现象

UG-220/9.8-M10型220 t/h循环流化床锅炉，无锡华光锅炉厂生产，锅炉混烧煤和干化污泥，配有4台耐压封闭式称重给煤机，采用炉前墙给煤方式。正常运行时，燃料经4根落煤管以59°倾角自流到炉膛内进行燃烧。自投产以来，运行中一直存在炉膛落煤口处堵煤、落渣管结焦及底渣含碳量高等问题，导致每班都需要操作人员定时对落煤管和落渣管进行人工疏通，锅炉效率受到很大影响。

二、原因分析

由于锅炉落煤口处堵煤、落渣管结焦以及底渣含碳量高等问题，公司对燃烧及排渣设备进行过多次技改，除中间5排布风板风管（Φ47 mm×4 mm）外，均在管内加长度为50 mm，规格Φ36 mm×2 mm的套管，使得风帽接管通径由原来的Φ39 mm变为Φ32mm；落渣管尺寸由原来的Φ273 mm×20 mm改为Φ219 mm×20 mm；落渣口风帽排布改为厂内运行较好炉子的排布；同时调整分离器中心筒长度。经过上述技改后，故障仍未消除。

在冷态流化试验时，布风板左侧流化效果明显比南侧差，如果要使布风板左侧充分流化只有加大一次风量。在冷态炉床平整度试验时，当一次风量不断变小至低于最小流化风量时，布风板右侧床面有气泡，但是布风板左侧已经没有气泡翻滚现象，整个床面平整度符合要求。虽然布风板左右侧流化效果不一样，但从整个床面的平整度看，锅炉的布风均匀性不存在明显问题，特别是在热态情况下，床内的流化情况相对于冷态会有很大改善。但锅炉运行时，布风板左侧冷渣机排出的底渣为黄沙状细灰并掺有大量未燃尽煤块及煤颗粒，而布风板右侧冷渣机排出的多数以细灰为主。可能是锅炉一次风量不足，在布风板左侧流化效果弱于右侧时，问题被放大，大量未燃尽的煤颗粒富集在布风板左侧密相区，来不及燃尽就被排到落渣管。煤颗粒在落渣管内，有充足的氧量发生燃烧，在局部形成高温，当局部温度超过灰渣的软化变形温度时，就会形成高温结焦，从而堵住落渣管。

上述分析与锅炉运行时的风量问题是一致的。锅炉在正常运行时需要的总风量偏小，具体表现在炉负荷高于其他运行炉时，风量反而要小，特别是落煤管播煤风、送煤风风压及风量。当锅炉负荷与厂内其他同级别锅炉基本相当时，送煤风风量仅为其他锅炉的1/2，播煤风风量只有其他锅炉的1/5，约为350 m3/h。风压只有4.5～5 kPa，给煤机给煤时容易产生堵煤现象。

当给煤机断煤时，落煤管内炉膛有烟气反窜甚至有堵煤在炉膛入口处燃烧、结焦，使得堵煤现象更加严重。落渣管在炉膛入口处形成的结焦，经过人工捅渣后落入炉膛，也会堵塞落渣管。与风量偏小一致的是，该炉除燃用高热值煤种（20 929 kJ/ kg）时，给煤量在35 t/h左右，密相区床温在930 ℃时，结焦、堵煤及燃尽情况基本良好。当锅炉燃用掺烧污泥低热值煤种，给煤量在45～50 t/h，密相区床温均温低于900 ℃时，结焦形成时间明显缩短，＜24 h，落煤和燃尽情况也相应变差。给煤量多、床温低时，炉内差压大、烟气流速低、循环倍率小，不利于煤颗粒燃尽。同时，由于锅炉的落煤管播煤风、送煤风风压及风量相对较小，在炉膛差压大的条件下，烟气反窜现象会频繁发生。因此可以推断，增加锅炉总风量能够改善锅炉内燃料的燃尽情况。

锅炉运行时炉膛差压偏大，达到3.8 kPa。一方面是污泥含灰量导致炉膛内颗粒浓度较高所致，另一个重要原因是运行风量偏小。但是，单纯增加一次风量会使得落煤管堵煤反窜现象更加严重。运行过程中发现，该锅炉运行时，二次风量变化对床压变化较大。二次风量关小至10 000～20 000 m3/h，床压要增加1～2 kPa；增大二次风量10 000～20 000 m3/h，床压要低1 kPa左右，厂内其他同级别锅炉几乎没有同样的情况发生。此现象表明，增加二次风量不但改善了炉膛差压过大的问题，而且客观上增加了锅炉总进风量，从另一个方面改善了炉内燃料的燃尽情况。

综上所述，该220 t/h循环流化床污泥焚烧炉，落煤口处堵煤、落渣管结焦及底渣含碳量高等问题的形成原因，是入炉燃料颗粒变化导致锅炉总进风量不够，导致大量未燃尽的煤颗粒富集在布风板左侧密相区，来不及燃尽就被排到落渣管。煤颗粒在落渣管内遇到空气燃烧，产生局部高温而形成结渣。考虑到锅炉焚烧含灰量很高的污泥，床内差压较大，单纯增加一次风量，又导致了落煤管堵煤、反窜现象，影响给煤机安全运行。

三、处理措施

燃料入炉位置布置在前墙距布风板上方约3 m处，在同一高度布置的还有二次风管。考虑到落煤口处堵煤和烟气反窜问题，增加送煤风、播煤风也相当于增加了入炉二次风量，同时还能抑制落煤口堵煤和烟气反窜问题。在经过多次对锅炉落煤口情况进行观察分析后，利用锅炉停炉机会，对锅炉落煤口进行了改造。

1.送煤风管道改造

增加送煤风量。从一次冷风管道接出来1根Φ530 mm×4 mm的总管作为单独送煤风管道，管道沿标高11 800 mm平台敷设至锅炉前墙。将原有接在一次热风总管上的12根Φ133 mm×4 mm送煤风管道切断，并全部接到Φ530 mm×4 mm的总管上。落煤口的送煤风从一次冷风管道引入，其温度较低，一次冷风进入落煤管后能起到局部冷却作用，有效降低落煤管在锅炉入口处的局部温度，防止因局部温度过高而形成堵煤燃烧结焦。

增加风压、减少局部阻力。将2根送煤风接入口改向，现有送煤风接入口与送煤风走向成90°角，改造要求送煤风入口与送煤风走向一致，减少送煤风进入落煤管时的局部阻力，提高了送煤风风压。另外，对于连续经过几个90°弯头进入落煤管的送煤风进行改造，以减小局部阻力损失。

2.播煤风管道改造

增大播煤风量。保留原有送、播煤风Φ426 mm×4 mm总管道，作为播煤风总管使用。堵掉移位后剩下的12根Φ133 mm×4 mm送煤风管道接口，增大播煤风管道管径，从现在的Φ133 mm×4 mm增大到Φ219 mm×4 mm。管径增大后的，从Φ426 mm×4 mm管道上引4根Φ219 mm×4 mm管道作为播煤风使用。

增大播煤风风压。播煤风Φ426 mm×4 mm总管道应插入主风道Φ1620 mm×4 mm管道内一截，管道斜口朝着来风方向。播煤风管道。与送煤风改造类似，对于播煤风接口与播煤风走向成90°角的局部进行改造，使两者方向一致，减少播煤风在进入落煤管时的风阻，提高播煤风的风压。

四、结语

锅炉落煤管炉膛入口附近堵煤及燃烧、结焦问题得到彻底解决，运行班组不需要进行落煤管的人工疏通工作，运行人员劳动强度大大降低。从根本上解决了因为人工捅煤、捅渣块引起的落渣管堵塞问题。

锅炉底渣含碳量大幅降低，锅炉效率提高，机组运行经济性提升。底渣含碳量降低意味着进入落渣管的煤颗粒减少，消除了煤颗粒在落渣管发生燃烧、结焦的隐患，从而保证落渣管畅通无阻。