第一篇：75t／h循環(huán)流化床鍋爐冷碴機(jī)事故分析及改進(jìn)措施

t／h循環(huán)流化床鍋爐冷碴機(jī)事故分析及改進(jìn)措施

李明非，張國(guó)存，李文峰

（華電發(fā)電公司 河北石家莊 050021）

1998年9月18日，峰峰熱電廠(chǎng)正式投產(chǎn)3臺(tái)75 t／h循環(huán)流化床鍋爐。為了降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和改善環(huán)保條件，3臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐配備了6臺(tái)冷碴機(jī)設(shè)備。1998年9月3日2：00運(yùn)行中的＃22爐＃1冷碴機(jī)發(fā)生爆炸，滾桶頭部破損嚴(yán)重，水室內(nèi)桶壁10 mm鋼板被撕裂0．5 m長(zhǎng)，滾桶飛離基礎(chǔ)4 m，基礎(chǔ)損壞，設(shè)備報(bào)廢，造成停機(jī)停產(chǎn)的嚴(yán)重事故。下面就設(shè)備運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析并提出解決問(wèn)題的辦法。冷碴機(jī)概況

1．1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

FSG0770－1型風(fēng)水冷卻式滾筒冷碴機(jī)，主要由筒體、進(jìn)料與排風(fēng)裝置、進(jìn)出水裝置、傳動(dòng)裝置、支架和底盤(pán)組成。

筒體為雙層密封套筒，組成冷卻水室，內(nèi)筒固定有螺旋葉片。當(dāng)整個(gè)筒體由傳動(dòng)裝置的滾輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，鍋爐排出的高溫爐渣在筒體內(nèi)由螺旋葉片導(dǎo)向連續(xù)輸送，冷卻水則連續(xù)在密封套筒內(nèi)通過(guò)，冷卻風(fēng)也連續(xù)在筒體內(nèi)通過(guò)，使熱態(tài)爐渣逐步冷卻。介質(zhì)流程請(qǐng)參看圖1，其中冷卻水：軟化水→水箱→泵→冷碴機(jī)冷卻水入口→水室→冷卻水出口→水箱，爐渣：鍋爐排碴管→冷碴機(jī)熱碴入口→冷碴出口→灰場(chǎng)。

1．2 工作條件

最大入料粒度150 mm，物料進(jìn)口溫度低于1 000℃，物料出口溫度低于200℃，冷卻水為軟化水，冷卻水用量3．2～20．0 t／h，冷卻水進(jìn)口壓力低于0．4 MPa，冷卻水進(jìn)口溫度20～35℃，冷卻水出口溫度40～55℃，冷卻風(fēng)為自然風(fēng)。2 事故原因分析

2．1 設(shè)計(jì)問(wèn)題

FSG0770－1型風(fēng)水冷卻式滾桶冷碴機(jī)在原設(shè)計(jì)中，缺少排空裝置和防爆裝置。設(shè)備在初始運(yùn)行期間，按廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)要求，首先進(jìn)行冷態(tài)調(diào)試，冷卻水系統(tǒng)正常投入、表壓力小于0．4 MPa啟動(dòng)冷碴機(jī)。因設(shè)備缺少排空裝置，在初始投入冷卻水后，致使桶體水室內(nèi)高位殘存氣體。

熱態(tài)投入后，約900℃的熱碴從入口進(jìn)入風(fēng)室，桶體轉(zhuǎn)動(dòng)由螺旋葉片導(dǎo)向，連續(xù)將熱碴輸送并逐漸充滿(mǎn)風(fēng)室空間，使水室的冷卻水溫度和殘存氣體溫度升高，壓力相對(duì)增大，被加熱了的冷卻水將殘存的空氣逐漸從水室口排出室外，水室出口管徑僅50mm，短時(shí)間將產(chǎn)生氣塞現(xiàn)象。

水室內(nèi)桶壁的熱碴入口處是最危險(xiǎn)的部位，因?yàn)橥绑w水室的冷卻水流動(dòng)緩慢，內(nèi)桶壁通過(guò)蒸汽膜進(jìn)行傳熱，由于蒸汽的導(dǎo)熱系數(shù)很低，沸騰放熱系數(shù)也很低，與蒸汽鍋爐受熱面產(chǎn)生膜態(tài)沸騰相似，桶內(nèi)壁溫度將急劇升高，通常也稱(chēng)“傳熱惡化”。當(dāng)溫度升到450℃時(shí)，內(nèi)桶壁碳鋼板強(qiáng)度就會(huì)下降，僅為常態(tài)下的56．3％。

桶體水室內(nèi)徑為0．7 m，桶長(zhǎng)7．2 m，內(nèi)桶壁面積約16 m2，如果冷卻水壓力升到1 MPa時(shí)，水室內(nèi)桶壁已承受了16×106 N的壓力，由于熱碴入口處溫度最高，在水室的壓力下，水室頭部?jī)?nèi)桶壁最薄弱位置可能產(chǎn)生破裂，這和實(shí)際所發(fā)生的情況是相吻合的。2．2 安裝問(wèn)題

＃＃

事故發(fā)生后，對(duì)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)1、2冷碴機(jī)的回水總閥門(mén)在基建中裝反，而且旋塞已脫落，半堵在閥門(mén)內(nèi)，而不是處在全開(kāi)的位置，這也是導(dǎo)致冷卻水流動(dòng)緩慢的重要因素。2．3 人為因素

運(yùn)行操作人員在巡回檢測(cè)時(shí)已發(fā)現(xiàn)冷卻水表壓升到0．8 MPa，盡管冷卻水系統(tǒng)仍在運(yùn)行，但沒(méi)有將問(wèn)題及時(shí)反映給運(yùn)行值長(zhǎng)，沒(méi)有及時(shí)采取防范措施，致使事故擴(kuò)大。改進(jìn)意見(jiàn)

a．要求生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)所生產(chǎn)的冷碴機(jī)設(shè)備進(jìn)一步完善，在外桶壁出水口側(cè)加裝排空閥門(mén)，在外桶壁中部加裝防爆門(mén)并修改其廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)。

b．及時(shí)恢復(fù)冷卻水系統(tǒng)正常投入，檢查系統(tǒng)中所有閥門(mén)和容易堵塞的部位，保證冷卻水系統(tǒng)暢通。

c．更改冷碴機(jī)的運(yùn)行規(guī)程，保證設(shè)備大修或長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后啟動(dòng)，投冷碴機(jī)冷卻水時(shí)應(yīng)開(kāi)啟排空門(mén)，確保水滿(mǎn)后關(guān)閉，要求運(yùn)行人員認(rèn)真學(xué)習(xí)廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)和運(yùn)行規(guī)程，認(rèn)真監(jiān)測(cè)冷碴機(jī)冷卻水系統(tǒng)溫度和壓力變化，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)并采取相應(yīng)措施。結(jié)束語(yǔ)

脫硫熱電機(jī)組所配套的冷碴設(shè)備，是熱電廠(chǎng)重要輔機(jī)，如何確保機(jī)組安全運(yùn)行和灰渣的綜合利用，冷碴機(jī)起了很重要的作用，因此，熱電廠(chǎng)應(yīng)設(shè)法將冷碴機(jī)維護(hù)好、改造好、使用好。

（修稿日期：2000－01－04）

河北電力技術(shù)

HEBEI ELECTRIC POWER 2000年 第1卷 第2期 No.2Vol.1 2000

第二篇：循環(huán)流化床鍋爐磨損原因及改進(jìn)措施

循環(huán)流化床鍋爐磨損原因及改進(jìn)措施 金屬件的磨損 1.1 布風(fēng)裝置磨損 1.1.1 原因分析

循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置的磨損主要有2 種情況: 第一種情況是風(fēng)帽的磨損, 通常發(fā)生在循環(huán)物料回料口附近, 主要原因是由于較高顆粒濃度的循環(huán)物料以平行于布風(fēng)板的較大速度沖刷風(fēng)帽造成的。另一種情況是風(fēng)帽小孔的擴(kuò)大, 這類(lèi)磨損將改變布風(fēng)特性, 同時(shí)造成固體物料漏至風(fēng)室。1.1.2 改進(jìn)措施

a.改變風(fēng)帽結(jié)構(gòu)來(lái)延長(zhǎng)風(fēng)帽壽命, 用鐘罩式結(jié)構(gòu)的風(fēng)帽來(lái)代替蘑菇狀風(fēng)帽, 有效減少磨損, 延長(zhǎng)使用壽命。

b.在爐膛底部四周打1 圈臺(tái)階, 可使流化床鍋爐中沿墻面下流的固體物料轉(zhuǎn)而流向布風(fēng)板上面的空間, 從而避免沖擊爐底的布風(fēng)板和周界的風(fēng)帽。

1.2 水冷壁管的磨損 1.2.1 原因分析

循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管的磨損主要發(fā)生在爐膛下部敷設(shè)的衛(wèi)燃帶和水冷壁管交界的區(qū)域。造成磨損的原因有以下2 個(gè)方面: 一是在這個(gè)過(guò)渡區(qū)域內(nèi), 沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)的固體物料運(yùn)動(dòng)方向相反, 因此在局部產(chǎn)生了旋渦流;另一個(gè)原因是沿爐膛壁面下流的固體物料在這個(gè)交界區(qū)域發(fā)生流動(dòng)方向的改變, 對(duì)水冷壁管產(chǎn)生了沖刷。1.2.2 改進(jìn)措施

a.采用金屬表面熱噴涂技術(shù)防磨。涂層的硬度高于基體的硬度, 且涂層在高溫下會(huì)生成致密、堅(jiān)硬和化學(xué)穩(wěn)定性更好的氧化層, 提供更好的保護(hù)。

b.通過(guò)改變?cè)搮^(qū)域的流體動(dòng)力特性來(lái)達(dá)到水冷壁管防磨的目的。在水冷壁管過(guò)渡區(qū)域的一定位置加焊擋板或澆注料梁, 用以阻擋固體物料向下流動(dòng), 采用這種措施后水冷壁管的磨損大大減輕了。

c.另一種較常用的方法是改變水冷壁的幾何形狀, 耐火材料結(jié)合簡(jiǎn)易彎管使衛(wèi)燃帶區(qū)域與上部水冷壁管保持平直, 這樣固體物料沿壁面平直下流時(shí),撞擊區(qū)下移至耐火材料部分, 消除了邊界處造成的旋渦效應(yīng), 從而保護(hù)傳熱管不受磨損。d.爐膛下部壁面垂直段與漸縮段交界處、爐頂及爐膛出口等處, 都是易發(fā)生磨損的部位, 因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在結(jié)構(gòu)上給以考慮或加設(shè)防磨措施。1.3 省煤器的磨損 1.3.1 原因分析

省煤器尾部對(duì)流受熱面的磨損也是不能忽略的。在省煤器尾部的煙道中煙氣是向下流動(dòng)的, 煙氣中的顆粒受重力作用, 速度較大。高的顆粒濃度和顆粒速度, 導(dǎo)致省煤器尾部的受熱面磨損嚴(yán)重。1.3.2 改進(jìn)措施

一般在省煤器每級(jí)的第1、2 排管的煙氣迎風(fēng)面裝上護(hù)瓦, 在貼爐墻處或彎頭等易產(chǎn)生局部磨損部位裝上護(hù)簾、護(hù)瓦等, 從而減少受熱面的磨損。

1.4 管式空氣預(yù)熱器 1.4.1 原因分析

在管式空氣預(yù)熱器中, 煙氣在管內(nèi)縱向沖刷, 因此飛灰粒子對(duì)管子的磨損較小, 只在進(jìn)口段管壁處磨損較嚴(yán)重。煙氣在進(jìn)入管前是平行流動(dòng)的, 無(wú)旋渦。煙氣進(jìn)入管子后, 在入口處氣流會(huì)產(chǎn)生收縮, 收縮處管壁附近就會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓旋流區(qū), 吸引煙氣, 所以收縮至最小截面后又會(huì)迅速擴(kuò)張, 經(jīng)過(guò)一定距離后才完全恢復(fù)與管壁的平行流動(dòng)。在煙氣流擴(kuò)張過(guò)程中, 灰粒隨煙氣以一定的角度斜向沖擊管壁, 產(chǎn)生了沖擊磨損, 所以在煙氣進(jìn)口段(1～ 3)Dn(Dn為管子內(nèi)徑)的范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨損, 很容易磨穿管壁造成漏風(fēng), 導(dǎo)致空氣預(yù)熱器低溫腐蝕和堵灰, 降低鍋爐效率。1.4.2 改進(jìn)措施

在進(jìn)口處加裝防磨管或加防磨環(huán)。特別需要注意的是應(yīng)使用外接防磨管, 防磨內(nèi)套管是不可行的。因?yàn)樵诩友b防磨內(nèi)套管后, 空氣預(yù)熱器進(jìn)口段雖受到了保護(hù), 但防磨內(nèi)套管出口處的煙氣會(huì)突然擴(kuò)張,產(chǎn)生旋渦區(qū), 使出口處的管壁局部磨損加劇。所以加裝防磨內(nèi)套管不但不能有效防磨, 反而會(huì)加重磨損。2 耐火材料的磨損及破壞

循環(huán)流化床長(zhǎng)期運(yùn)行在高溫條件下(溫度可達(dá)900～ 1 000 ℃), 且溫度變化頻繁, 易造成循環(huán)熱沖擊, 此外爐內(nèi)有大量高速流動(dòng)的高溫固體物料, 因此循環(huán)流化床鍋爐常使用大量的耐火材料進(jìn)行保護(hù)。這些區(qū)域主要包括燃燒室、分離器、煙道和物料回送管路。因耐火材料破壞而造成的事故是僅次于受熱面磨損的第二大事故原因。因此正確設(shè)計(jì)、選擇及安裝耐火材料對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的安全運(yùn)行至關(guān)重要。2.1 耐火材料破壞的主要原因

2.1.1 溫度循環(huán)波動(dòng)和熱沖擊以及機(jī)械應(yīng)力造成了耐火材料的裂縫和剝落。溫度循環(huán)波動(dòng)時(shí), 由于耐火材料骨料和粘合料的熱膨脹系數(shù)不同, 繼而形成內(nèi)應(yīng)力破壞耐火材料, 溫度循環(huán)波動(dòng)常常造成耐火材料內(nèi)襯的大裂縫和剝落。溫度快速變化產(chǎn)生的熱沖擊(如啟動(dòng)時(shí))可使耐火材料內(nèi)的應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生剝落。機(jī)械應(yīng)力造成的耐火材料的破壞則主要是由于耐火材料與穿過(guò)耐火材料內(nèi)襯處金

屬件熱膨脹系數(shù)不同而造成, 因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮增加適當(dāng)?shù)呐蛎浛臻g來(lái)避免耐火材料的剝落。2.1.2 固體物料的沖刷造成了耐火材料的破壞。循環(huán)流化床鍋爐耐火材料的易磨損區(qū)域主要包括邊角區(qū)、旋風(fēng)分離器和固體物料回送管路等部分。耐火材料的磨損隨沖擊角的增大而增加, 因此應(yīng)盡量減少旋風(fēng)分離器、煙道等的沖擊角。2.2 各部位耐火材料的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

主要采用循環(huán)流化床鍋爐膛和高溫旋風(fēng)分離器區(qū)域的耐火層主要采用水冷壁襯里, 用短銷(xiāo)釘將25～ 50mm 厚的致密耐火材料支撐在煙氣側(cè)的鍋爐管件上。外側(cè)(即非向火側(cè))則采用常規(guī)保溫材料來(lái)保持溫度。薄襯里比厚襯里更能經(jīng)得起熱沖擊。為增加剛性和抗沖擊性能, 常在水冷壁襯里內(nèi)增加纖維。一般說(shuō)來(lái)薄襯里的厚度為150mm , 通常分為致密的工作層和保溫層。使用分層襯里比使用厚襯里更為經(jīng)濟(jì), 也更易于維修。但是, 對(duì)于較高溫度的外殼(溫度范圍為150～ 260 ℃的情況), 會(huì)因使用薄襯里而散熱多, 降低機(jī)組效率。厚襯里通常由2 層或3 層構(gòu)成, 總厚度為300～ 460mm。最里面一層是致密的耐熱工作表面, 由耐磨磚、耐磨可塑料砌筑而成或由澆注料澆注而成,防止受熱面受到高溫高速運(yùn)動(dòng)的物料顆粒的磨損。打底保溫材料可減少熱損失, 從而提高整臺(tái)機(jī)組效率。2.2.1 爐膛

爐膛部分采用厚襯里, 由75～ 150mm 的致密抗磨損的澆注料或可塑料覆蓋住相似厚度的保溫材料構(gòu)成。對(duì)于有缺陷的區(qū)域, 可用磷酸鹽黏合劑來(lái)修補(bǔ)。磷酸鹽黏合劑體積穩(wěn)定, 抗磨特性好, 且具有與現(xiàn)有材料結(jié)合力好的特點(diǎn)。修補(bǔ)的區(qū)域至少應(yīng)使用2個(gè)銷(xiāo)釘, 暴露在高溫區(qū)的可塑料襯里應(yīng)使用陶瓷或鑄造合金銷(xiāo)釘。2.2.2 旋風(fēng)分離器

旋風(fēng)分離器筒體和錐體都承受著相當(dāng)惡劣的工作條件。對(duì)許多襯里來(lái)說(shuō), 反復(fù)的熱沖擊和溫度循環(huán)變化、磨損及擠壓剝落是導(dǎo)致大面積損壞的原因。修補(bǔ)的方案之一是用耐火磚或耐火預(yù)制塊來(lái)代替澆注的厚襯里, 用磷酸黏結(jié)可塑料進(jìn)行修補(bǔ)。分離器錐體所處的工作狀況與其筒體大致相同。建議使用震動(dòng)澆注來(lái)保證襯里具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性能, 錐體部分建議使用膨脹系數(shù)低的澆注料。2.2.3 返料回路及返料機(jī)構(gòu)

熱沖擊、嚴(yán)重的磨損及溫度循環(huán)變化是導(dǎo)致這部分經(jīng)常損壞的原因。可采用厚的密實(shí)保溫澆注料,但缺點(diǎn)是施工困難。最好在耐磨澆注料中適當(dāng)添加不銹鋼纖維絲, 也可用保溫磚或澆注料打底, 上鋪耐磨磚。3 結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在我國(guó)還是一門(mén)新技術(shù),其金屬構(gòu)件和耐火材料磨損存在著比較突出的問(wèn)題, 應(yīng)根據(jù)不同部位, 不同磨損機(jī)理, 采取不同的防磨措施。

第三篇：預(yù)防循環(huán)流化床鍋爐燃燒事故措施

預(yù)防循環(huán)流化床鍋爐燃燒事故措施

流化床鍋爐燃燒不易發(fā)生爐膛爆炸和熄火，但不是說(shuō)CFB鍋爐就不發(fā)生事故，因此要杜絕人為因素造成燃燒事故。

一、燃燒事故的基本原因：

在鍋爐爐膛內(nèi)由剩余的可燃物與適當(dāng)比例的空氣組成的危險(xiǎn)可燃混合物，在提供點(diǎn)火源的條件下將導(dǎo)致快速的或非控制的燃燒。如果可燃混和物的數(shù)量及空氣燃料比例會(huì)使鍋爐爐膛內(nèi)產(chǎn)生爆炸力的話(huà)，則一經(jīng)點(diǎn)火就會(huì)發(fā)生爆炸。產(chǎn)生爆炸條件原因：

（1）、燃料、空氣或燃燒器的點(diǎn)火源被切斷，足以導(dǎo)致瞬間熄火，經(jīng)恢復(fù)并延時(shí)后，聚積的可燃物被重新引燃；

（2）、輔助燃料泄漏到未燃燒的爐膛中，通過(guò)火花或其他的點(diǎn)火源點(diǎn)燃累積的可燃物；

（3)、重復(fù)多次未能點(diǎn)燃輔助燃料，而又不進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇祾撸瑢?dǎo)致易爆炸混合物的累積；

（4）、由燃料和空氣組成的爆炸性混合物，作為主燃料進(jìn)入點(diǎn)火溫度的床中積累起來(lái)，被火花或其他點(diǎn)火源點(diǎn)燃；

（5）、用過(guò)高的風(fēng)量吹掃，將灰斗中的陰燃的可燃物攪起；（6）、通入所有床室或部分床室的風(fēng)量不足，造成不完全燃燒和可燃物的積累；

（7）、在鍋爐爐膛內(nèi)或機(jī)組的其他部分可能存在可燃物之易于積累的死區(qū)，這些積累的可燃物質(zhì)點(diǎn)火后可能產(chǎn)生爆炸力。

第四篇：75t／h循環(huán)流化床鍋爐后部燃燒及預(yù)防措施

75t/h循環(huán)流化床鍋爐后部燃燒及預(yù)防措施

許傳貴

(山東郯化集團(tuán)，山東郯城276100)

1前言

循環(huán)流化床鍋爐由于具有煤種適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、高效節(jié)能等方面的優(yōu)勢(shì)，最近幾年迅速得以推廣，尤其是以煤為原料的氮肥企業(yè)，將造氣爐渣、無(wú)煙煤沫與煙煤混合作為流化床鍋爐的燃料，既解決了造氣爐渣的處理問(wèn)題，又能節(jié)約大量燃料，經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益特別明顯。但由于設(shè)計(jì)、安裝及操作不當(dāng)?shù)榷喾矫娴脑颍谶\(yùn)行中出現(xiàn)后部燃燒，鍋爐床溫及返料溫度升高，輕者鍋爐出力不足，熱效率偏低，嚴(yán)重者可能造成返料器超溫結(jié)焦，造成不必要的停爐損失。

后部燃燒主要表現(xiàn)為鍋爐運(yùn)行時(shí)一次風(fēng)量過(guò)大，煙氣將爐料中大量未燃燒的碳顆粒通過(guò)爐膛帶到分離器，再到返料器，在此與返料風(fēng)相遇，形成二次燃燒，返料溫度升高，為了保證鍋爐正常運(yùn)行，必須適當(dāng)降低一次風(fēng)量及給煤量，因此鍋爐負(fù)荷降低，同時(shí)因一次風(fēng)量過(guò)大，煙氣中碳的含量增大，導(dǎo)致排煙熱損失和機(jī)械未完全燃燒熱損失增大，熱效率降低，造成后 部燃燒的原因較多，筆者僅就我公司三臺(tái)75t／h濟(jì)鍋產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐所出現(xiàn)的一些問(wèn)題在此作簡(jiǎn)要介紹。

2安裝及砌筑不規(guī)范

從側(cè)面看，鍋爐風(fēng)帽布置應(yīng)為傾角為5°的淺“V”字形，如果施工中不注意，很可能就會(huì)出現(xiàn)風(fēng)帽呈水平布置或高低不平的波浪型，床面進(jìn)行澆注料施工時(shí)，就無(wú)法保證風(fēng)帽眼不被澆注料遮擋，造成冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)布風(fēng)不均勻及風(fēng)流向無(wú)規(guī)律，在這種情況下，按正常風(fēng)量進(jìn)行冷態(tài)試驗(yàn)床料肯定不能全部浮起，10號(hào)鍋爐在施工中就出現(xiàn)這種問(wèn)題，風(fēng)帽高低雜亂無(wú)章，澆注料施工為一平面，大量風(fēng)帽眼被堵住，冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)，一次風(fēng)擋板開(kāi)度由正常的55％上升到68％，后經(jīng)處理部分風(fēng)帽，流化風(fēng)量下降，點(diǎn) 火運(yùn)行正常，但由于處理不徹底，與其它兩臺(tái)鍋爐相比，風(fēng)量依然偏大（高10000m3/h）、返料溫度達(dá)1020℃，負(fù)荷最大為68t/h，除塵灰可燃物含量高達(dá)12％，經(jīng)正平衡測(cè)算，熱效率僅為81％，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值85％，后經(jīng)幾次停爐，對(duì)所有風(fēng)帽進(jìn)行改造，成5°傾角“V” 字形，鍋爐才逐步恢復(fù)正常。

3燃料粒度要求

設(shè)計(jì)燃料顆粒為≤13mm，在實(shí)際運(yùn)行中，因摻燒大量的濕造氣爐渣及無(wú)煙煤沫，在雨季為了保證給煤，將振動(dòng)篩網(wǎng)眼加大，導(dǎo)致入爐煤中≤6mm的占30％，18～22mm占30％，大顆粒較多，沉淀在床層下面，為了保證鍋爐正常運(yùn)行，提高一次風(fēng)量（較正常相比，約增加10～15％），密相區(qū)燃燒份額增大，床溫升高，由正常980℃升高至1000±5℃，含氧量由正常7%升至10%，返料溫度由980℃升至1010℃，鍋爐負(fù)荷最高僅為70t/h，9號(hào)鍋爐一次運(yùn)行僅10小時(shí)就因床料過(guò)大而結(jié)焦停爐，停爐檢查發(fā)現(xiàn)，最大床料直徑達(dá)30mm，且≥20mm占近一半，為此，加強(qiáng)了入爐煤管理，增加一臺(tái)專(zhuān)用破碎機(jī)，在天氣好的情況下，將造氣爐渣曬干破碎，然后與無(wú)煙煤沫、煙煤混合，混合后單獨(dú)存放以作備用。當(dāng)雨季來(lái)臨時(shí)，煤濕度較大，增加人員隨時(shí)對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行清理，保證入爐煤符合篩分要求。

4一、二次風(fēng)合理匹配 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中，一次風(fēng)作用是保證物料處于正常流化狀態(tài)，為燃料燃燒提供氧氣，二次風(fēng)的作用是補(bǔ)充燃燒所需氧氣，同時(shí)起擾動(dòng)作用，加強(qiáng)氣-固相混合，改變爐內(nèi)物料分布，鍋爐設(shè)計(jì)一次風(fēng)為50～55％，二次風(fēng)為45～50％，三臺(tái)鍋爐運(yùn)行初期，由于經(jīng)驗(yàn)不足，一次風(fēng)量偏大，一般為60％左右，形成后部燃燒，返料溫度為1010℃，負(fù)荷70～73t/h，經(jīng)兩年的摸索，目前一次風(fēng)量?jī)H為52％，返料溫度降為980℃，負(fù)荷最高可達(dá)78t/h，運(yùn)行中主要是根據(jù)冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)的風(fēng)量及煤種的類(lèi)別進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，一般情況下，運(yùn)行中的一次風(fēng)量應(yīng)低于冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)的一次風(fēng)量，因?yàn)樵跓釕B(tài)下，煤受熱膨脹，密度降低，易于浮起，在燃用不同煤種時(shí)，低揮發(fā)份煤所需一次風(fēng)量應(yīng)高于燃用高揮發(fā)煤，二次風(fēng)要根據(jù)床溫調(diào)整。目前，鍋爐設(shè)計(jì)測(cè)溫點(diǎn)較少，為了保證二次風(fēng)的合理搭配，應(yīng)增設(shè)測(cè)溫點(diǎn)，通過(guò)不同床層溫度來(lái)判別上、中、下二次風(fēng)門(mén)的開(kāi)度，為了減少熱電偶的磨損而增加運(yùn)行費(fèi)用，有些熱電偶只在調(diào)整二次風(fēng)期間使用，其余時(shí)間抽出來(lái)，一旦調(diào)整好，在負(fù)荷及煤種沒(méi)有改變的情況下，風(fēng)門(mén)就固定下來(lái)，一般要求上下床層溫度不能相差5℃。

5料層控制

料層厚度是保證流化床鍋爐運(yùn)行的關(guān)鍵，在正常運(yùn)行中料層差壓必須保持相對(duì)穩(wěn)定，如果遇到外界因素影響，造成料層差壓變化，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整風(fēng)量，料層過(guò)厚，若調(diào)整不及時(shí)，很可能局部因流化不良而結(jié)焦，并且長(zhǎng)期料層過(guò)厚，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓升高，也浪費(fèi)廠(chǎng)用電，過(guò)薄，一次風(fēng)量相應(yīng)偏大，容易造成后部燃燒，控制料層主要方法是控制排渣，目前，大部分廠(chǎng)家由于認(rèn)識(shí)不夠及操作上的原因，不用冷渣器而改用人工排渣，料層差壓波動(dòng)較大，建議目前使用人工排渣的廠(chǎng)家安裝冷渣器。冷渣器為連續(xù)排渣，料層相對(duì)穩(wěn)定，尤其是燃用低熱值煤種時(shí)，由于排渣量較大，優(yōu)越性更為突出，據(jù)筆者了解，如選型及操作得到，冷渣器檢修期限在一年以上。

總之，造成鍋爐后部燃燒的因素較多，后部燃燒的危害性也較大，如出現(xiàn)后部燃燒時(shí)，煙氣中塵的濃度相應(yīng)增加，在分離器分離效率一定的情況下，分離后的煙氣含塵也較高，對(duì)后部受熱面的磨損增大，對(duì)中心筒的沖刷磨損也非常嚴(yán)重，9號(hào)鍋爐運(yùn)行不到一年，中心筒就出現(xiàn)一個(gè)洞，在停爐期間進(jìn)行修補(bǔ)。出現(xiàn)后部燃燒時(shí)，旋風(fēng)筒內(nèi)溫度較正常升高10～20 ℃，不管旋風(fēng)筒是用耐磨磚還是澆注料砌成，在此高溫下，溫度升高這些材料的耐磨性就降低，影響了分離的使用壽命。

熱電技術(shù)200202

第五篇：循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝分析

循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝分析

1、前言

循環(huán)流化床燃燒是指爐膛內(nèi)高速氣流與所攜帶的稠密懸浮顆粒充分接觸，同時(shí)大量高溫顆粒從煙氣中分離后重新送回爐膛的燃燒過(guò)程。循環(huán)流化床鍋爐的脫硫是一種爐內(nèi)燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，與石油焦中的硫份反應(yīng)生成硫酸鈣，達(dá)到脫硫的目的。較低的爐床溫度（850℃～900℃），燃料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合較高含硫燃料，脫硫率可達(dá)80%～95%，使清潔燃燒成為可能。

2、循環(huán)流化床內(nèi)燃燒過(guò)程

石油焦顆粒在循環(huán)流化床的燃燒是流化床鍋爐內(nèi)所發(fā)生的最基本而又最為重要的過(guò)程。當(dāng)焦粒進(jìn)入循環(huán)流化床后，一般會(huì)發(fā)生如下過(guò)程：①顆粒在高溫床料內(nèi)加熱并干燥；②熱解及揮發(fā)份燃燒；③顆粒膨脹及一級(jí)破碎；④焦粒燃燒伴隨二級(jí)破碎和磨損。符合一定粒徑要求的焦粒在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)受流體動(dòng)力作用，被存留在爐膛內(nèi)重復(fù)循環(huán)的850℃～900℃的高溫床料強(qiáng)烈摻混和加熱，然后發(fā)生燃燒。受一次風(fēng)的流化作用，爐內(nèi)床料隨之流化，并充斥于整個(gè)爐膛空間。床料密度沿床高呈梯度分布，上部為稀相區(qū)，下部為密相區(qū)，中間為過(guò)渡區(qū)。上部稀相區(qū)內(nèi)的顆粒在爐膛出口，被煙氣攜帶進(jìn)入旋風(fēng)分離器，較大顆粒的物料被分離下來(lái)，經(jīng)回料腿及J閥重新回入爐膛繼續(xù)循環(huán)燃燒，此謂外循環(huán)；細(xì)顆粒的物料隨煙氣離開(kāi)旋風(fēng)分離器，經(jīng)尾部煙道換熱吸受熱量后，進(jìn)入電除塵器除塵，然后排入煙囪，塵灰稱(chēng)為飛灰。爐膛內(nèi)中心區(qū)物料受一次風(fēng)的流化攜帶，氣固兩相向上流動(dòng)；密相區(qū)內(nèi)的物料顆粒在氣流作用下，沿爐膛四壁呈環(huán)形分布，并沿壁面向下流動(dòng)，上升區(qū)與下降區(qū)之間存在著強(qiáng)烈的固體粒子橫向遷移和波動(dòng)卷吸，形成了循環(huán)率很高的內(nèi)循環(huán)。物料內(nèi)、外循環(huán)系統(tǒng)增加了燃料顆粒在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，使燃料可以反復(fù)燃燒，直至燃盡。

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的物料參與了外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種循環(huán)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)燃燒過(guò)程和脫硫過(guò)程就是在這兩種形式的循環(huán)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中逐步完成的。

3、循環(huán)流化床內(nèi)脫硫機(jī)理

循環(huán)流化床鍋爐脫硫是一種爐內(nèi)燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，石油焦和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風(fēng)從布風(fēng)板下部送入，二次風(fēng)從燃燒室中部送入。石灰石在850℃～900℃床溫下，受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使石油焦、石灰石顆粒在燃燒室內(nèi)強(qiáng)烈擾動(dòng)形成流化床，燃料煙氣中的SO2與氧化鈣接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被脫除。為了提高吸收劑的利用率，將未反應(yīng)的氧化鈣、脫硫產(chǎn)物及飛灰等送回燃燒室參與循環(huán)利用。按設(shè)計(jì)，II電站CFB鍋爐鈣硫比達(dá)到1.97時(shí)，脫硫率可達(dá)90%以上。

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高硫石油焦在加熱到400℃就開(kāi)始有硫份析出，經(jīng)歷下列途徑逐步形成SO2，即硫的燃燒過(guò)程：

S--→H2S--→HS--→SO--→SO2

硫的燃燒需要一定的時(shí)間，石油焦床內(nèi)停留時(shí)間將影響硫的燃燒完全程度，其隨時(shí)間同步增長(zhǎng)。同時(shí)床溫對(duì)硫的燃燒影響很大，硫的燃燒速率隨床溫升高呈階梯增高。

以石灰石為脫硫劑在爐膛內(nèi)受高溫煅燒發(fā)生分解反應(yīng)：

△CaCO3--→CaO + CO2-179 MJ/mol 上式是吸熱反應(yīng)。由于在反應(yīng)過(guò)程中分子尺寸變小，石灰石顆粒變成具有多孔結(jié)構(gòu)的CaO顆粒，在有富余氧氣時(shí)與床內(nèi)石油焦的析出硫分燃燒生成的SO2氣體發(fā)生硫酸鹽化反應(yīng)：CaO + SO2 + 1/2 O2--→CaSO4 + 500 MJ/mol

使Ca0變成CaSO4即達(dá)到脫硫目的。但是生成的CaSO4密度較低，容易堵塞石灰石的細(xì)孔，使SO2分子不能深人到多孔性石灰石顆粒內(nèi)部，所以，Ca0在脫硫反應(yīng)中只能大部分被利用。

4：影響脫硫的因素與清潔燃燒控制

影響脫硫的因素有許多，一部分屬于設(shè)計(jì)方面的因素，諸如給料方式的不同會(huì)有不同的脫硫效果；爐膛的高度影響脫硫時(shí)間等。另一部分屬于運(yùn)行方面的因素，如Ca／S摩爾比、床溫、物料滯留時(shí)間、石灰石粒度、石灰石脫硫活性等，本文僅從運(yùn)行角度，對(duì)II電站CFB鍋爐的脫硫工藝進(jìn)行研究分析。

4.1：Ca／S摩爾比的影響

當(dāng)Ca／S比增加時(shí)，脫硫效率提高。由于II電站CFB鍋爐燃燒用高硫石油焦的硫含量基本上為4％～4.5％，所以，Ca／S比的改變可由控制石灰石的加入量來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)在線(xiàn)儀表的數(shù)據(jù)采集分析，從圖1可以發(fā)現(xiàn)，隨著石灰石加入量的增大，煙氣中的SO2排放量逐步降低，趨勢(shì)變緩，Ca的利用率下降。因此Ca／S比存在經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，一般經(jīng)濟(jì)Ca／S比在1.5～2.5之間。II電站CFB鍋爐設(shè)計(jì)Ca／S比控制在1.97。實(shí)際運(yùn)行中，還可以用石灰石輸送風(fēng)壓比照石灰石加入量，目前石灰石輸送風(fēng)壓PT650A/B控制在20KPa左右。（脫硫效率以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀的煙氣SO2排放量平均數(shù)據(jù)表示，排放量越小，則脫硫效率越高。）

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4.2：石灰石粒度及活性的影響

石灰石粒度對(duì)床內(nèi)脫硫反應(yīng)工況具有重大的、甚至是決定性的影響。如果石灰石顆粒太粗，其發(fā)生反應(yīng)后，在顆粒表面形成CaS04，由于CaS04的分子量比Ca0大得多，所以顆粒外表面被CaS04層阻止了S02與顆粒中心區(qū)域Ca0進(jìn)一步反應(yīng)，降低了脫硫性能；若石灰石顆粒太細(xì)(如小于75μm的顆粒)，則不能被氣固分離器捕捉送回爐膛，使石灰石不能充分利用。一般地，石灰石顆粒粒徑選在0.2-1.5mm為宜。II電站的石灰石粒徑控制設(shè)計(jì)指標(biāo)是D50=550μm。所謂D50，指的是通過(guò)50％的物料質(zhì)量的篩網(wǎng)的尺寸，即物料平均粒徑。也就是說(shuō)，II電站的石灰石平均粒徑為550μm。石灰石經(jīng)二級(jí)破碎機(jī)制粉，在正常運(yùn)行中不進(jìn)行粒度的改變調(diào)整。

石灰石的脫硫反應(yīng)活性，受地質(zhì)特性和物理特性決定，如石灰石的鈣含量和其它成分含量、煅燒后的孔隙結(jié)構(gòu)、破碎特性、地質(zhì)年齡等。應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)，測(cè)定石灰石的活性指數(shù)，從而確定篩選礦區(qū)，不采購(gòu)不明石灰石。

4.3：床溫的影響

床溫對(duì)脫硫效率有較大影響。從圖2 床溫與脫硫關(guān)系曲線(xiàn)可以看出，脫硫率在較高或較低床溫下明顯下降。因?yàn)槊摿蚍磻?yīng)有其最佳的化學(xué)反應(yīng)溫度，約為860℃～880℃左右，偏離最佳反應(yīng)溫度時(shí)，脫硫效果下降。

電站CFB鍋爐床溫一般控制在880℃～900℃，并不在最高脫硫范圍內(nèi)，這有兩方面原因：一是床溫高，鍋爐燃燒效率高；二是石油焦的揮發(fā)份少，著火溫度高達(dá)500℃～550℃，燃燼所需溫度亦較高。所以選擇這一運(yùn)行溫度范圍是統(tǒng)和考慮的結(jié)果。

4.4：物料滯留時(shí)間的影響

床料在爐膛內(nèi)滯留時(shí)間越長(zhǎng)，硫的燃燒、Ca0 與S02的有效反應(yīng)時(shí)間就越長(zhǎng)，脫硫效率越高。影響物料滯留時(shí)間的因素一般有：流化風(fēng)速，循環(huán)倍率，石油焦造粒及碳黑摻燒，電除塵飛灰回燃循環(huán)等等。

4.4.1：流化風(fēng)速的影響

一次風(fēng)系統(tǒng)提供循環(huán)流化床所必需的流化風(fēng)。增加流化風(fēng)速，實(shí)際上增加了物料的攜帶速度，從而使循環(huán)回料量增加，相應(yīng)的延長(zhǎng)了脫硫劑在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間；并由于整個(gè)稀相區(qū)物料濃度的增加而增加該區(qū)脫硫劑濃度，提高了脫硫劑的利用率，脫硫效率增高。但如果一次風(fēng)速太大，使?fàn)t膛出口煙氣速度超過(guò)旋風(fēng)分離器的捕捉速度，造成循環(huán)回料量減少，從網(wǎng)址：http://www.tmdps.cn 聯(lián)系電話(huà)：02161024899 E-mail：service@gesep.com

而降低脫硫效率。在運(yùn)行中，可通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)流量、一、二次風(fēng)配比等，達(dá)到調(diào)節(jié)流化風(fēng)速的目的。

4.4.2：循環(huán)倍率的影響

循環(huán)倍率指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)床料回送裝置返回爐膛的床料量與鍋爐投入固體物料量的質(zhì)量比。循環(huán)倍率越大，脫硫效率越高。因?yàn)檠h(huán)延長(zhǎng)了石灰石在床內(nèi)的停留時(shí)間，提高了脫硫劑的利用率。同時(shí)使稀相區(qū)的物料濃度增高，增加了石油焦在爐膛內(nèi)與床料碰撞的概率，提高石油焦在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，從而使脫硫效率升高。圖3為循環(huán)物料量與煙氣SO2排放量關(guān)系。

循環(huán)物料量的主要控制手段為：控制石灰石的加入量及石灰石的粒徑，調(diào)整一、二次風(fēng)比率，控制石油焦粒徑，控制J閥的工作狀態(tài)，控制合適的爐膛上部差壓、保證爐膛內(nèi)有足夠的細(xì)顆粒等。

4.4.3：石油焦造粒及碳黑摻燒的影響

II電站于2001年1月，在2#CFB鍋爐上做了3天的摻燒30%造粒石油焦試驗(yàn)，原目的是研究飛灰碳含量的變化情況。所謂造粒，就是將粉料石油焦，摻加一定比例的飛灰和粘結(jié)劑，聚集成4mm左右的粒焦。這實(shí)際上使飛灰中30％左右的Ca0得到了回用，提高了石灰石的利用率。但這部分的Ca0由于表面孔隙被CaS04堵塞，使SO2不能充分地深入到Ca0顆粒內(nèi)部，脫硫性能相對(duì)較差。另一方面，隨著粒徑增大，石油焦的著火點(diǎn)溫度將明顯提高，延長(zhǎng)了石油焦顆粒在高溫床料內(nèi)加熱干燥、熱解及揮發(fā)份燃燒的時(shí)間，石油焦的硫份燃燼更加充分，與石灰石充分反應(yīng)后，脫硫率增高。

目前II電站鍋爐在石油焦中摻燒5％左右的碳黑。碳黑來(lái)自合成氨裝置，水份比較大，經(jīng)摻和一定量的底灰粘結(jié)，使底灰中40％左右的Ca0得到了回用。由于Ca0與碳黑中的H2O反應(yīng)生成Ca（OH）2，其與SO2的結(jié)合能力比Ca0強(qiáng)，因此，比較造粒石油焦與摻燒碳黑，后者的脫硫效果更佳。

4.4.4：電除塵飛灰回燃循環(huán)的影響

II電站1#CFB鍋爐新增電除塵飛灰回燃循環(huán)系統(tǒng)，將鍋爐尾部電除塵器一電場(chǎng)收集的飛灰送回J閥回料腿，進(jìn)入鍋爐爐膛的密相區(qū)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)燃燒。該系統(tǒng)有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：a．提高碳的燃燼率；b．提高石灰石的利用率；c．調(diào)節(jié)床溫，使其保持在最佳的脫硫溫度下。

4.4.5：效果

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II電站的兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中的煙氣SO2排放量在400ppm左右，（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)煙氣中1ppm的SO2體積濃度等于2.86 mg/Nm3質(zhì)量濃度），約為1144 mg/Nm3。國(guó)家排放控制標(biāo)準(zhǔn)為1200 mg/Nm3～1800 mg/Nm3，工藝控制標(biāo)準(zhǔn)為1500 mg/Nm3。

4、總結(jié)

隨著社會(huì)和國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，以及公司HSE管理的不斷深入，SO2排放控制標(biāo)準(zhǔn)將逐步向世界先進(jìn)國(guó)家靠攏，達(dá)到400 mg/Nm3。由此可以看到明顯的差距，CFB鍋爐的清潔燃燒工作任重道遠(yuǎn)，需要為之不斷的努力。綜上所述，CFB鍋爐的燃燒脫硫控制，關(guān)鍵是增大石灰石的添加量及加大物料的循環(huán)利用程度，提高Ca／S比。同時(shí)加強(qiáng)重視對(duì)床溫、流化風(fēng)速、物料粒徑、石灰石脫硫活性等因素的選取、調(diào)整、控制，通過(guò)對(duì)這些因素的優(yōu)化組合，提高循環(huán)流化床鍋爐的脫硫效率，達(dá)到清潔燃燒的目的，凈化空氣，實(shí)現(xiàn)最大程度的不破壞環(huán)境。

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