電站CFB鍋爐播煤風(fēng)風(fēng)道燒損原因分析

1鍋爐基本狀況

2017年4月1日,某電站CFB鍋爐在運(yùn)行中乙側(cè)下料口播煤風(fēng)風(fēng)道燒紅,隨后破損泄漏,采取緊急措施后無效,燒損面積持續(xù)擴(kuò)大,發(fā)展至下料斗立管著火,且有擴(kuò)大趨勢,被迫緊急停爐。

該鍋爐為高壓、單汽包、自然循環(huán)、常壓循環(huán)流化床鍋爐,采用高溫旋風(fēng)分離器,室外布置,單爐體、微傾斜爐底。主要由四部分組成:燃燒室、高溫旋風(fēng)分離器、床料回送裝置、尾部對流煙道。

鍋爐主要參數(shù):主蒸汽流量220t/h:主蒸汽壓力9.8MРa:主蒸汽溫度540℃。

燃料:(1）工況A:100%負(fù)荷下,50%石油焦＋50%煤:(2）工況B:100%負(fù)荷下,100%煤。

本次事故發(fā)生在床料回送裝置上,該裝置布置在旋風(fēng)分離器椎體下部,通過回料腿與燃燒室相連,其功能是將鍋爐燃料由二次風(fēng)播煤風(fēng)道輸送進(jìn)爐膛,構(gòu)成床料的循環(huán)回路。而石灰石經(jīng)石灰石粉絞龍,由石灰石風(fēng)機(jī)供輸送風(fēng),將石灰石粉送至爐膛后墻的4個回料腿給料口,與循環(huán)物料混合后進(jìn)入爐膛。

播煤風(fēng)風(fēng)道有兩路,分布于鍋爐甲、乙兩側(cè)。

2事故檢查情況

停爐后檢查乙側(cè)播煤風(fēng)風(fēng)道,其表面燒裂3處,播煤風(fēng)風(fēng)道鋼板因過熱變形、開裂(圖1）。

檢查四只回料腿,均有不同程度的結(jié)焦,其中2#回料腿在膨脹節(jié)處結(jié)焦嚴(yán)重,并堵塞了下料口,堵塞物為高溫碳化物(圖2）。

檢查風(fēng)道前的乙側(cè)爐后燃料輸送線,內(nèi)部嚴(yán)重堵塞。

3原因分析

3.1播煤風(fēng)風(fēng)管積料

現(xiàn)場檢查中,發(fā)現(xiàn)播煤風(fēng)風(fēng)管內(nèi)積滿物料,表明物料的輸送極為不暢,部分物料有燒灼痕跡,這說明受到堵塞的高溫回料無法順暢進(jìn)入回料腿返回爐膛,而在給料線入口與給料線輸送的煤接觸,并在風(fēng)管內(nèi)發(fā)生燃燒,使風(fēng)管燒紅,變形受損、泄漏,最終被迫停爐。

3.2回料腿結(jié)焦

高溫物料在回料腿處發(fā)生堵塞,原因分析如下:

該鍋爐燃用延遲焦化的副產(chǎn)品高硫延遲石油焦與燃煤,啟動點(diǎn)火時使用柴油,至燃燒時加石灰石,在爐內(nèi)脫硫,燃料成分如表1～3所示。

燃料成分符合設(shè)計要求。

燃料的物理特性存在以下問題:

(1）細(xì)煤比例過大。盡管煤粉粒度越細(xì),燃燒性能越好,但過細(xì)的煤粉或過大比例的細(xì)粉,燃燒后也易導(dǎo)致結(jié)焦情況。

細(xì)煤進(jìn)入回料腿后,在下落過程中與返料及高溫?zé)煔饨佑|,會提前燃燒,在還原性氣氛下,細(xì)顆粒燃煤飛濺在回料腿四周,附著在澆注料表面,且不斷粘連,逐步造成回料腿結(jié)焦及堵塞。同時進(jìn)入爐膛的燃料粒度過細(xì)也會使返料量減少,進(jìn)一步加劇回料腿結(jié)焦的風(fēng)險。

經(jīng)測定,該鍋爐燃料所使用的原煤中,細(xì)煤(粒徑<1mm）占總煤量的10%左右,經(jīng)破碎后的入爐煤中細(xì)煤比例占總煤量的近40%,這是回料腿結(jié)焦的重要原因之一。

(2）煤炭含水量過大。正常情況下水分平均為11.56%,但實際上煤時,由于管理原因,存在將過于潮濕的煤摻入運(yùn)煤皮帶,直接進(jìn)入煤倉的現(xiàn)象。由于含水量過大,甚至呈糊狀,煤在進(jìn)入回料腿后,尤其是在斜管部分,不能像固態(tài)燃料那樣滾落至爐膛,而是吸附在管壁上,經(jīng)高溫灼燒,形成結(jié)焦,并逐步導(dǎo)致回料腿堵塞。

(3）運(yùn)行工藝的變化也是造成回料腿結(jié)焦的原因之一。調(diào)查中發(fā)現(xiàn),該鍋爐曾出現(xiàn)回料腿返料量少,甚至返料中斷情況,這樣落下的煤就會在高溫的回料腿處長時間停留、堆積,并在高溫?zé)煔獾膫鳠嵯聼Y(jié)在回料腿處,最終堵塞回料腿。這樣的狀況常發(fā)生在運(yùn)行工況異常,如煤倉斷煤、負(fù)荷大幅度波動或調(diào)整、一次風(fēng)量大幅度調(diào)整等情況下。

3.3原因總結(jié)

燃料粒度不當(dāng)、燃料上煤工藝操作不規(guī)范、運(yùn)行管理不嚴(yán)格、設(shè)備運(yùn)行波動等多重原因,造成該CFB鍋爐4個回料腿出現(xiàn)了不同程度的結(jié)焦,其中2#回料腿尤為嚴(yán)重,致使下料不暢,高溫回料與給料線來的煤堆積在2#給料線下料口區(qū)域,在高溫下燃燒,直至風(fēng)道損壞。

4處理及防范措施

(1）加強(qiáng)燃料管理,及時關(guān)注上煤方式的變化。發(fā)現(xiàn)粒度異常及入爐煤水分過大時,立即查找原因并采取相應(yīng)調(diào)整措施:禁止過潮、過細(xì)的煤通過皮帶直接進(jìn)入CFB鍋爐的煤倉:同時采取篩分技術(shù),減少過細(xì)煤粉的使用。

(2）加強(qiáng)對各給料點(diǎn)溫度的監(jiān)控,對各回料腿給煤點(diǎn)定期進(jìn)行測溫監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)溫度異常,及時減給料線轉(zhuǎn)速或停運(yùn)給料線進(jìn)行檢查,及時清理給料點(diǎn)上部的堵塞。

(3）加強(qiáng)對原煤及排渣粒度的監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)粒徑變化時及時采取措施,檢查調(diào)整碎煤機(jī)錘頭,確保入爐煤粒徑符合要求。