锅炉后竖井烟气阻力问题的分析与措施

锅炉后竖井烟气阻力问题的分析与措施

庞国杰

广东粤电湛江生物质发电有限公司 524000

直燃生物质循环流化床锅炉后竖井在点火启动后烟气阻力不断增加，速率也比较快，锅炉炉膛正压频繁而打闸停机的不安全事件时有发生，这已经严重影响生物质锅炉长周期运行。本文通过跟踪分析单机容量50MW生物质直燃循环流化床后竖井烟道阻力变化，提出后竖井烟道阻力增大的原因及解决措施。实现减缓竖井烟道阻力的增加，延长机组运行时间。

具有代表性两次运行参数

从表中后竖井烟道中各换热器压差数据可知：低温过热器和一次风空气预热器在运行中的阻力开机后逐步增加，且增长速率较快。而省煤器和二次风空气预热器在运行中阻力压差保持比较稳定，增长较为缓慢。因此，低温过热器及一次风空气预热器阻力增加，是引起后竖井烟道阻力增加的主要原因，对低温过热器及一次风空气预热器阻力增加进行分析并解决将有效解决后竖井烟道阻力过大影响锅炉带负荷问题。

停炉时进入后竖井烟道检查发现：低温过热器结焦和积灰严重，其中结焦问题特别突出，换热管子间距都被厚厚的焦块堵死，上面再积有很多松动的灰；而一次风空气预热器大部分流通面积则主要是被积灰板结堵死。省煤器、二次风空气预热器只有浮灰，基本不影响运行。同时对乙炔脉冲吹灰器喷嘴进行检查，吹灰器喷嘴方向正确，且没有堵塞情况。同时每次停炉检查均有10~50根不等空气预热器管（5层，共计16422根）腐蚀、脱落、开裂漏风的情况，主要集中在二次风冷端（2898根）；

针对低温过热器结焦、一次风空气预热器积灰，我觉得是多种原因共同的结果，我们不可能把所有影响因素都能分析透彻，结合公司技改前后变化，我觉得比较有影响作用的有以下几点：

1. 受热面管子间距布置不合理。锅炉内的积灰是个复杂的过程，造成积灰的因素有很多，通流面积过小及流通路径过于曲折，这些都为积灰创造条件。当然这点是我的猜想，因为现场测量间距都符合设计要求。

2. 旋风分离器分离效果差，导致过多的灰逃逸进入后竖井烟道区域，增加了积灰的可能性。我们公司已对旋风分离器进行了技改，主要是缩短旋风分离器中心筒长度，并且增大中心筒直径。这从表层上看是降低了旋风分离器的分离效果，但实际上确实达到了减缓积灰的发生，提高了锅炉炉膛负压。这可能有两部分原因：第一，技改后旋风分离器烟气在分离器内流动阻力变小，是烟气流通更为顺畅。第二，技改前旋风分离器内气流速度过快，已超出该分离器的最高气体旋转切向速度，产生的气体湍流及甩到边壁的颗粒因切向速度太大发生碰撞弹跳被重新扬起，返回气相而形成返混现象，同时径向气速加大，上行轴向气速也加大，颗粒停留时间缩短，灰斗返气夹带变多。

3. 低温过热器入口烟温过高。通过长期跟踪低过入口烟温与低过进出口压差关系，我们发现当低过入口烟温超过700℃时，低过压差增加特别明显，而入口烟温降低至620℃后，低过压差增长缓慢，这与生物质燃料灰熔点低有关。为了降低低过入口烟温，我们主要从两方面入手：第一，锅炉降参数运行，降低主蒸汽压力和汽温，使布置在炉膛内的高温过热器、屏式过热器等吸收更过的热量，从未降低炉膛出口烟温。当然这会在一定程度上降低锅炉的效率，我们锅炉额定蒸汽出口压力9.8Mpa，额定蒸汽出口温度540℃，目前控制蒸汽出口压力8.0Mpa，额定蒸汽出口温度510~523℃。第二，通过对一、二次风量配比的调整，降低炉膛内物料燃烧中心高度。

4. 入炉燃料品种的不同，对积灰影响很大，特别是燃用建筑废料的时机。我们去其他生物质电厂学习时，其他生物质电厂同行向我们反映在配烧建筑废料时，他们的锅炉后竖井烟道堵灰会更严重。他们说也许是由于建筑废料含有水泥或胶水等化学成品，配烧建筑废料后明显会加激锅炉后竖井烟道的积灰。因为建筑废料水分低热值高，是比较优质的生物质燃烧，我们都希望能尽可能地使用。通过不断的尝试摸索，在锅炉启动后一个月内，锅炉运行工况较好，尽量少用或不用建筑废，自启动第一个月后再逐步增加建筑废料的使用，并且逐步增加建筑废料的比例，这样不仅能控制后竖井烟道的阻力增加，也能在一个运行周期内尽可能保持锅炉的满负荷运行。

5. 在进一步的研究中，我们发现从现场检查的情况以及两台炉空预器堵灰的的图片看，

#1、#2号炉几次空预器堵灰情况相似，堵灰相对集中在空预器一次风底层风箱低温区，并根据排烟温度降低等运行数据分析，对造成 #1、#2号炉空预器堵灰的原因形成了共识，主要是锅炉排烟温度偏低引发的低温凝结沉积灰造成。而造成锅炉排烟温度偏低的因素主要有多种多样，主要有：入炉燃料综合水份较低，燃尽前移；锅炉尾部受热面冲洗干净，吸热增加；一次风量较大；锅炉后竖井烟道个别区域保温效果变差；锅炉后竖井烟道、空预器漏风；高加投入运行不正常；该区域弱爆吹灰效果不佳等原因。降低排烟温度更有利于提高锅炉热效率，同时也有利于减缓低温过热器因入口温度高而产生结焦的问题。面对这一矛盾，需要我们有所取舍，首先把因为保温效果差和系统漏风这不利因素消除，这对提高锅炉效率是有利的；然后检查空预器区域弱爆吹灰器，在增加个别区域弱爆吹灰喷嘴，且重新设置弱爆吹灰程序，增加空预器区域的吹灰次数，在还未形成坚固的积灰时，及时疏通；最后，通过技改把二次风热风部分引入一次风机进口，中间安装阀门，用于调节一次风进风温度。正常情况一次风空气预热入口风温与环境温度相当在35℃左右。根据这两年多来入口风温与一次风空预器压差增长速率数据分析，当入口风温提高到55℃后，基本可以消除因排烟温度偏低引发的空预器低温凝结沉积灰问题。继续提高入口风温将对一次风机十分不友好，这要结合实际运行一次风机允许运行温度，其次进一步提高一次风温必然要调用更多的热二次风，将导致热二次风量不足或二次风机电流过大问题，最有排烟温度的提高也会造成锅炉效率的下降，综上各种不利因素，维持一次风入口风温在60~65℃时，既能保证一次风空气预热器不发生低温凝结堵灰，也能兼顾到锅炉效率。

6. 针对空预器管腐蚀断裂、脱落出列阻碍烟气通道，更换耐腐蚀能力更强的不锈钢316L管。经过近两年来停炉检查，管子耐腐蚀性能良好，腐蚀穿孔断裂明显减少，这不仅有效降低一次风机电流，还能较少不必要的热量损失，对提高锅炉效率有积极的作用。

7. 停炉后，待各换热器温度下降到环境温度后，使用高压水冲洗后竖井烟道各换热器，有效清理积灰，确保烟气通道通畅，避免开炉时就出现局部区域堵塞，形成烟气走廊，最后发展到全部堵塞的情况。

通过以上措施后，能有效减缓后竖井烟道阻力增加，很少出现因为后竖井烟道阻力过大而停炉的情况。目前锅炉连续运行100天，后竖井烟道总压差基本都能控制在1Kpa以内。也希望各位同仁能多分享自己的研究成果，达到共同进步。