生物質(zhì)鍋爐尾部煙道積灰分析

溫成坤

（廣東粵電湛江生物質(zhì)發(fā)電有限公司，廣東湛江524000）

1 生物質(zhì)電廠(chǎng)鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)

HX220/9.8-Ⅳ1為高溫高壓、單汽包、汽水自然循環(huán)、平衡通風(fēng)鍋爐，露天布置；采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)；循環(huán)物料分離采用絕熱式旋風(fēng)分離器。

鍋爐主要由一個(gè)膜式水冷壁的爐膛、兩臺(tái)旋風(fēng)分離器和一個(gè)汽冷包覆的尾部豎井煙道三部分組成，如圖1所示。

圖1 生物質(zhì)鍋爐整體布置

爐膛內(nèi)布置有：從前墻中部插入，頂棚穿出的14片水冷蒸發(fā)屏；頂棚插入和穿出的32片屏式過(guò)熱器、116片高溫過(guò)熱器；爐膛底部是由水冷壁管彎制圍成的水冷風(fēng)室，與2支床下風(fēng)道點(diǎn)火燃燒器相連；爐膛底部布置有4根排渣管，其中2根φ273分別與滾筒式冷渣機(jī)相連，另2根φ219布置在前墻水冷壁靠布風(fēng)板的根部，為事故排渣管。

爐膛出口與豎井煙道之間布置兩臺(tái)絕熱式旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器下部各布置一臺(tái)返料J閥；返料J閥的出口連接到爐膛，實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床的外部循環(huán)。

尾部煙道由汽冷包墻組成的上煙道內(nèi)布置3組低溫過(guò)熱器；絕熱式的下煙道墻內(nèi)布置有省煤器，光管臥式安裝的一、二次風(fēng)空氣預(yù)熱器；鍋爐共設(shè)四臺(tái)給料機(jī)，落料管的投料口在前墻水冷壁的下部，在收縮段左右方向均勻布置；在返料J閥回料管上還設(shè)有啟動(dòng)用的床料添加入口，過(guò)熱器設(shè)置兩級(jí)噴水減溫器。

2 生物質(zhì)電廠(chǎng)鍋爐堵灰情況

生物質(zhì)電廠(chǎng)燃料品種主要有甘蔗渣、甘蔗葉、樹(shù)根、樹(shù)皮、木材加工副產(chǎn)品、廢木料等生物質(zhì)燃料。近兩個(gè)月來(lái)，#1、#2鍋爐尾部煙道呈現(xiàn)出堵灰速度加快，堵灰情況越來(lái)越嚴(yán)重的現(xiàn)象。例如，#1爐在6月份只運(yùn)行了10天，尾部煙道低過(guò)區(qū)域前后壓差就從開(kāi)爐時(shí)的0.5 kPa升至2 kPa左右；#2爐在7月份運(yùn)行13天后，空預(yù)器區(qū)域前后壓差就從開(kāi)爐時(shí)的0.8 kPa升至2.5 kPa。這些區(qū)域的壓差增加，使得引風(fēng)機(jī)的出力無(wú)法維持爐膛正常的負(fù)壓，鍋爐爐膛打壓頻繁，影響了鍋爐的正常給料，因而引起鍋爐出力降低，機(jī)組負(fù)荷率從95%降至70%左右，嚴(yán)重影響了電廠(chǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

停爐后檢查發(fā)現(xiàn)，尾部煙道低過(guò)區(qū)域各過(guò)熱器管與管間距被灰塊堵塞，只剩下20%～30%的通流面積，省煤器區(qū)域及空預(yù)器區(qū)域各管與管之間的積灰也明顯比以前更嚴(yán)重，并且在各吹灰器正上頭還出現(xiàn)積灰倒掛成鐘乳石狀。肉眼觀察灰塊外觀，發(fā)現(xiàn)低過(guò)區(qū)域的積灰塊內(nèi)有結(jié)焦的現(xiàn)象，而省煤器及空預(yù)器區(qū)域的積灰呈灰白色，內(nèi)部沒(méi)有結(jié)焦的現(xiàn)象，只像是泥粉與水混合形成水泥狀的積灰。

3 堵灰原因分析

3.1 生物質(zhì)燃料的灰分特性造成積灰

由于我廠(chǎng)使用的生物質(zhì)燃料種類(lèi)多、品質(zhì)不一，一般來(lái)說(shuō)，入爐的生物質(zhì)燃料都是各種燃料的混合體，要找出具體是哪一種生物質(zhì)燃料引起積灰嚴(yán)重，是比較困難的。但根據(jù)文獻(xiàn)分析，所有生物質(zhì)燃料灰分都有以下特點(diǎn)：（1）灰熔點(diǎn)低，一般木質(zhì)生物質(zhì)燃料的灰熔點(diǎn)都在800～1 000℃之間；（2）灰分中含Ca、K等堿金屬較多。由于生物質(zhì)灰分中，堿金屬成分含量很高，由此導(dǎo)致生物質(zhì)灰的灰熔點(diǎn)進(jìn)一步降低，所以生物質(zhì)飛灰容易粘結(jié)在受熱面管子外面和尾部煙道各受熱面上形成結(jié)焦和積灰。我廠(chǎng)鍋爐正常運(yùn)行時(shí)爐膛出口溫度在700℃左右，在這個(gè)溫度下，生物質(zhì)灰可能就已經(jīng)發(fā)生變形或軟化，此時(shí)飛灰已具有相當(dāng)大的黏性，這些飛灰與低過(guò)區(qū)域過(guò)熱器管接觸，必然會(huì)粘結(jié)在管道外面，形成結(jié)焦，所以低過(guò)區(qū)域的積灰內(nèi)部呈現(xiàn)出結(jié)焦現(xiàn)象。而另一些通過(guò)了低過(guò)的飛灰雖然溫度降低，在省煤器或空預(yù)器區(qū)域不會(huì)結(jié)焦，但容易形成低溫沉積灰，所以，省煤器及空預(yù)器區(qū)域的灰塊中沒(méi)有發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象。

3.2 生物質(zhì)燃料特性造成積灰

目前，我廠(chǎng)收購(gòu)的生物質(zhì)燃料品種繁多，品質(zhì)參差不齊，人為摻水、摻雜現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，所以進(jìn)廠(chǎng)的生物質(zhì)燃料水分都比較高，而且雜質(zhì)也比較多。以前，燃料中的雜質(zhì)大多數(shù)都是石頭、石塊，但由于我廠(chǎng)燃料質(zhì)檢工作要求提高，近一年來(lái)，進(jìn)廠(chǎng)燃料中石頭、石塊少了，但泥土、粉塵多了，特別是廢木料燃料，其中會(huì)含有水泥。由于燃料中的外帶泥土、粉塵、水泥比以前多了，所以爐內(nèi)的飛灰量也相應(yīng)增大，這些飛灰特別是水泥與煙氣中的水分粘結(jié)，就會(huì)在尾部煙道受熱面上形成沉積積灰，而且現(xiàn)有的吹灰對(duì)其無(wú)多大作用。

3.3 受熱面布置不合理造成積灰

目前，我廠(chǎng)尾部煙道低過(guò)、省煤器、空預(yù)器等受熱面都是臥式布置，并且管距很小。臥式布置的受熱面相對(duì)立式布置的受熱面來(lái)說(shuō)更容易積灰。

3.4 空預(yù)器管漏風(fēng)造成積灰

我廠(chǎng)鍋爐空預(yù)器管原為普通的鋼材質(zhì)管，因積灰，加上煙氣中含堿金屬氣氛以及煙氣中水分含量較高，造成空預(yù)器管腐蝕嚴(yán)重，大量的空預(yù)器管出現(xiàn)了穿孔漏風(fēng)。2013年大修將空預(yù)器管改為搪瓷管后，空預(yù)器管穿孔情況雖然好轉(zhuǎn)，但每次停爐檢查仍然會(huì)發(fā)現(xiàn)有少量的空預(yù)器管穿孔?？疹A(yù)器管穿孔漏風(fēng)使得空預(yù)器區(qū)域的煙氣流通阻力增加，從而加劇了空預(yù)器區(qū)域的積灰，而積灰又會(huì)加快空預(yù)器管的腐蝕穿孔，這是一種惡性循環(huán)。

4 主要對(duì)策

（1）對(duì)尾部煙道受熱面布置進(jìn)行改造：1）將尾部煙道低溫過(guò)熱器受熱面管的管距改大；2）對(duì)空預(yù)器管材進(jìn)行更進(jìn)一步的改進(jìn)。（2）加強(qiáng)燃料質(zhì)檢工作，嚴(yán)格控制入爐燃料的水分和灰分。（3）在控制NOx排放指標(biāo)的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高一次風(fēng)量運(yùn)行。（4）爐內(nèi)摻燒除焦添加劑。（5）在機(jī)組剛啟動(dòng)時(shí)嚴(yán)禁使用廢木料，待尾部煙道低過(guò)區(qū)域前后壓差達(dá)1.0 kPa后才開(kāi)始配燒廢木料，且配燒的量是由少量再逐漸增加。（6）停爐后對(duì)尾部煙道清灰要徹底，要保證在啟動(dòng)前尾部煙道低過(guò)區(qū)域前后壓差低于0.3 kPa（以前為0.7 kPa左右）。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)運(yùn)行總結(jié)分析出，由于生物質(zhì)燃料的水分高、灰分高且含有水泥成分，燃料燃燒后會(huì)在尾部煙道低過(guò)區(qū)域結(jié)焦、沉積積灰，嚴(yán)重影響鍋爐的出力以及安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。往后的重點(diǎn)將是如何進(jìn)行改進(jìn)，從先減緩鍋爐尾部煙道低過(guò)區(qū)域堵灰速度，再到徹底解決堵灰問(wèn)題。