电站CFB锅炉播煤风风道烧损原因分析

1锅炉基本状况

2017年4月1日,某电站CFB锅炉在运行中乙侧下料口播煤风风道烧红,随后破损泄漏,采取紧急措施后无效,烧损面积持续扩大,发展至下料斗立管着火,且有扩大趋势,被迫紧急停炉。

该锅炉为高压、单汽包、自然循环、常压循环流化床锅炉,采用高温旋风分离器,室外布置,单炉体、微倾斜炉底。主要由四部分组成:燃烧室、高温旋风分离器、床料回送装置、尾部对流烟道。

锅炉主要参数:主蒸汽流量220t/h:主蒸汽压力9.8MРa:主蒸汽温度540℃。

燃料:(1）工况A:100%负荷下,50%石油焦＋50%煤:(2）工况B:100%负荷下,100%煤。

本次事故发生在床料回送装置上,该装置布置在旋风分离器椎体下部,通过回料腿与燃烧室相连,其功能是将锅炉燃料由二次风播煤风道输送进炉膛,构成床料的循环回路。而石灰石经石灰石粉绞龙,由石灰石风机供输送风,将石灰石粉送至炉膛后墙的4个回料腿给料口,与循环物料混合后进入炉膛。

播煤风风道有两路,分布于锅炉甲、乙两侧。

2事故检查情况

停炉后检查乙侧播煤风风道,其表面烧裂3处,播煤风风道钢板因过热变形、开裂(图1）。

检查四只回料腿,均有不同程度的结焦,其中2#回料腿在膨胀节处结焦严重,并堵塞了下料口,堵塞物为高温碳化物(图2）。

检查风道前的乙侧炉后燃料输送线,内部严重堵塞。

3原因分析

3.1播煤风风管积料

现场检查中,发现播煤风风管内积满物料,表明物料的输送极为不畅,部分物料有烧灼痕迹,这说明受到堵塞的高温回料无法顺畅进入回料腿返回炉膛,而在给料线入口与给料线输送的煤接触,并在风管内发生燃烧,使风管烧红,变形受损、泄漏,最终被迫停炉。

3.2回料腿结焦

高温物料在回料腿处发生堵塞,原因分析如下:

该锅炉燃用延迟焦化的副产品高硫延迟石油焦与燃煤,启动点火时使用柴油,至燃烧时加石灰石,在炉内脱硫,燃料成分如表1～3所示。

燃料成分符合设计要求。

燃料的物理特性存在以下问题:

(1）细煤比例过大。尽管煤粉粒度越细,燃烧性能越好,但过细的煤粉或过大比例的细粉,燃烧后也易导致结焦情况。

细煤进入回料腿后,在下落过程中与返料及高温烟气接触,会提前燃烧,在还原性气氛下,细颗粒燃煤飞溅在回料腿四周,附着在浇注料表面,且不断粘连,逐步造成回料腿结焦及堵塞。同时进入炉膛的燃料粒度过细也会使返料量减少,进一步加剧回料腿结焦的风险。

经测定,该锅炉燃料所使用的原煤中,细煤(粒径<1mm）占总煤量的10%左右,经破碎后的入炉煤中细煤比例占总煤量的近40%,这是回料腿结焦的重要原因之一。

(2）煤炭含水量过大。正常情况下水分平均为11.56%,但实际上煤时,由于管理原因,存在将过于潮湿的煤掺入运煤皮带,直接进入煤仓的现象。由于含水量过大,甚至呈糊状,煤在进入回料腿后,尤其是在斜管部分,不能像固态燃料那样滚落至炉膛,而是吸附在管壁上,经高温灼烧,形成结焦,并逐步导致回料腿堵塞。

(3）运行工艺的变化也是造成回料腿结焦的原因之一。调查中发现,该锅炉曾出现回料腿返料量少,甚至返料中断情况,这样落下的煤就会在高温的回料腿处长时间停留、堆积,并在高温烟气的传热下烧结在回料腿处,最终堵塞回料腿。这样的状况常发生在运行工况异常,如煤仓断煤、负荷大幅度波动或调整、一次风量大幅度调整等情况下。

3.3原因总结

燃料粒度不当、燃料上煤工艺操作不规范、运行管理不严格、设备运行波动等多重原因,造成该CFB锅炉4个回料腿出现了不同程度的结焦,其中2#回料腿尤为严重,致使下料不畅,高温回料与给料线来的煤堆积在2#给料线下料口区域,在高温下燃烧,直至风道损坏。

4处理及防范措施

(1）加强燃料管理,及时关注上煤方式的变化。发现粒度异常及入炉煤水分过大时,立即查找原因并采取相应调整措施:禁止过潮、过细的煤通过皮带直接进入CFB锅炉的煤仓:同时采取筛分技术,减少过细煤粉的使用。

(2）加强对各给料点温度的监控,对各回料腿给煤点定期进行测温监控,发现温度异常,及时减给料线转速或停运给料线进行检查,及时清理给料点上部的堵塞。

(3）加强对原煤及排渣粒度的监控,发现粒径变化时及时采取措施,检查调整碎煤机锤头,确保入炉煤粒径符合要求。