引言

某生物質(zhì)電廠的鍋爐型號是Hx220/9.8-Ⅳ1,是高溫高壓、單汽包、汽水自然循環(huán)、平衡通風鍋爐,露天布置:鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù):循環(huán)物料分離采用絕熱式旋風分離器。設(shè)計燃料是校樹的皮、葉、根、枝,木材邊角料,甘蔗葉、渣,其他農(nóng)林廢棄物等。

1摻燒對鍋爐運行工況的影響

根據(jù)甘蔗渣摻燒工作安排,2020年1月至3月進行了甘蔗渣摻燒試驗。從2020年1月20日起,#1爐開始配燒甘蔗渣,配燒比例從2V至10V逐步增長,并保持10V配比運行,這個階段,由于摻燒比例小,鍋爐參數(shù)正常,沒有發(fā)生明顯變化,機組負荷率100V:從1月25日起,#1爐配燒甘蔗渣比例逐漸提升,至2月2日,比例升至15V,此階段,#1爐出現(xiàn)某些床溫測點溫度偶爾偏高及低過入口煙溫輕微偏高的現(xiàn)象,負荷率100V,但隨著燃料混合更加均勻,床溫及低過入口煙溫都得到了控制,參數(shù)基本正常:從2月3日起,#1爐配燒甘蔗渣比例由15V逐漸提升至20V%30V,#1爐于2月13日穩(wěn)定在30V左右的比例配燒,#2爐從2月16日起穩(wěn)定在30V左右的比例配燒,此階段,兩臺爐的負荷率仍為100V以上,鍋爐的正常帶負荷能力未受影響,甘蔗渣配燒帶負荷效果良好,但大比例摻燒甘蔗渣導致鍋爐參數(shù)明顯發(fā)生變化,如表1、表2所示。

由表1、表2數(shù)據(jù)可見,隨著甘蔗渣摻燒時間延長,特別是摻燒比例升至30V后,兩臺爐的低過區(qū)域壓差上升速度明顯加快,#1爐從1月31日的1.6kPa上升到2月29日的2.92kPa:～2爐1月31日為3.1kPa,2月8日停機前為3.35kPa。空預器壓差上升速度變化不大,～1爐1月31日為1.62kPa,2月29日為1.82kPa:～2爐1月31日為2.7kPa,2月8日停爐前為2.95kPa。

低溫過熱器入口煙溫隨著甘蔗渣配燒量的增加,有明顯的上升趨勢。從歷史數(shù)據(jù)來看,自2月20日起,隨著時間積累,摻燒30%甘蔗渣的～1爐低過入口溫度超過690℃的次數(shù)及時間越來越多,低過壓差上升越來越快:2月份兩臺爐排煙溫度分別為～1爐148.61℃和～2爐136.89℃,#1爐排煙溫度比1月(129.86℃）上升約19℃,主要原因是#1爐配燒甘蔗渣比例較大,入爐燃料水分上升造成排煙溫度上升,#2爐排煙溫度不高是因為2月15日剛啟動。

2大比例摻燒(甘蔗渣30%）對鍋爐安全運行的影響

2020年3月1日,#1爐低過區(qū)域爆管,停爐后檢查發(fā)現(xiàn)爆管原因主要是低過區(qū)域積灰及結(jié)焦形成不均勻堵塞,在局部形成煙氣走廊,從而造成煙氣沖刷。#1爐修復于3月7日并網(wǎng)成功,3月18日#1爐再次發(fā)生高過爆管停爐,3月19日設(shè)備部、生產(chǎn)經(jīng)營部技術(shù)人員進入#1爐內(nèi)進行檢查,發(fā)現(xiàn)整個高溫過熱器有2/3高度的屏與屏之間被灰渣結(jié)焦堵死,高溫過熱器僅存1/3的下部流動空間容煙氣通過?，F(xiàn)場堵焦情況如圖1所示。

在鍋爐床層密相區(qū)內(nèi)襯上部的四周水冷壁面結(jié)焦比較嚴重,檢查焦塊為碳化物形成,類似蜂孔型焦炭,焦塊易碎質(zhì)輕,內(nèi)部熔融現(xiàn)象不明顯,與高溫結(jié)焦特征不同,與甘蔗渣結(jié)灰的特性相似,如圖2所示。

此次高過爆管的原因為高溫煙灰在高溫過熱器屏與屏之間大面積結(jié)焦,堵塞煙氣的正常流通,在高溫過熱器底部結(jié)焦量少的部位形成煙氣走廊,過量的煙灰沖刷磨損造成高溫過熱器多處管壁減薄、機械強度不足而爆管,究其根源是甘蔗渣使用比例過大,兩臺爐分別于2月13日和2月16日摻燒甘蔗渣量達到30%。根據(jù)燃運分部的"每天燃料進、耗、存統(tǒng)計表",#1爐3月14日至18日甘蔗渣的平均使用比例達28.6%,如表3所示。

3月8日,#1機組在并網(wǎng)帶負荷一天后即開始配燒甘蔗渣,在開爐后的第二天(3月8日）下午就造成排渣口堵塞,在捅出的雜物中發(fā)現(xiàn)有黑色的類似甘蔗渣粘結(jié)形成的低溫焦塊。

3摻燒存在的問題和不足

(1）對甘蔗渣的燃燒特性認識不足,風險評估不深入,對大比例水分偏高（55%左右）的甘蔗渣入爐造成燃燒后移的后果估計不足,片面擴大甘蔗渣摻燒比例。

（2）摻燒混料管理工作不細致,甘蔗渣摻配、混料均勻性不夠,料倉偶爾出現(xiàn)甘蔗渣分層現(xiàn)象,大量甘蔗渣短時間集中進入鍋爐引起過熱器粘灰結(jié)焦,低過壓差上升過快。

（3）運行人員對摻燃甘蔗渣的燃料調(diào)整經(jīng)驗總結(jié)不夠,甘蔗渣屬于季節(jié)性燃料[3],不利于運行人員長期摸索總結(jié)甘蔗渣燃燒調(diào)整經(jīng)驗,未能形成成熟的針對甘蔗渣的調(diào)整經(jīng)驗。

（4）沒有甘蔗渣燃燒特性試驗數(shù)據(jù)作為指導,按照日?？刂频拇矞?、排煙溫度、氧量對大量摻燒甘蔗渣的工況進行調(diào)整,當出現(xiàn)結(jié)焦造成冷渣器堵塞、排煙溫度升高等情況時,未引起警覺和重視,未能及時采取正確的應對措施。

（5）一、二次風量搭配不夠科學合理,參數(shù)控制不到位,未能通過風量調(diào)整控制床溫及爐膛出口煙溫等參數(shù)在理想范圍內(nèi)。

（6）兩臺機組技改后燃燒特性發(fā)生變化,床溫普遍增高,對于甘蔗渣摻燒有一定影響。

（7）配燒甘蔗渣時,大量打包甘蔗渣用的繩索沒有有效清理,導致纏繞給料設(shè)備引起的給料系統(tǒng)設(shè)備運行異常情況較多,對機組穩(wěn)定性有明顯影響。

4甘蔗渣配燒經(jīng)驗及優(yōu)化建議

4.1甘蔗渣配燒經(jīng)驗

甘蔗渣呈碎末狀,水分較高（濕）,密度較輕,燃燒穩(wěn)定性差,比較耗氧,集中進入高溫爐膛瞬間鍋爐正負壓波動快速頻繁,燃燒容易后移;燃燒溫度稍高時容易結(jié)塊甚至結(jié)焦,粘黏受熱面,堵塞通流面;環(huán)保參數(shù)容易波動;包裝繩索容易纏繞,導致給料系統(tǒng)設(shè)備運行異常,影響下料穩(wěn)定性等。

4.2優(yōu)化建議

（1）甘蔗渣配燒比例:取決于所用甘蔗渣本身品質(zhì)（水分和熱值的高低,是否淋過雨）以及與什么燃料配燒,建議在保證合理的樹皮配燒量前提下,甘蔗渣盡量與木邊皮、干碎樹頭這些穩(wěn)定性較好的木質(zhì)類干料摻配使用,通過合理搭配使混配后入爐燃料整體水分穩(wěn)定在45%～50%,熱值穩(wěn)定在2000～2300kJ/kg。

（2）混料必須做到24h混合充分均勻,杜絕和避免短時間內(nèi)大量甘蔗渣進入爐膛的不穩(wěn)定行為,建議在料場混料、上配料口區(qū)域加裝高清攝像頭,以實現(xiàn)錄像功能,同時聯(lián)網(wǎng)至值長電腦及運行部管理人員電腦,實現(xiàn)24h實時監(jiān)控混料、上配料操作,出現(xiàn)問題時能通過錄像回放查找具體原因。

（3）機組剛啟動期間沒有完全恢復外循環(huán)正常運行狀態(tài)時,不能急于配燒甘蔗渣燃料,建議帶滿負荷運行72h后才開始配燒。

（4）配燒甘蔗渣期間,嚴格按照部門要求控制氧量參數(shù)符合規(guī)定要求,嚴格控制鍋爐燃燒各溫度參數(shù)在規(guī)程規(guī)定范圍,建議主要參數(shù)控制為床溫最高不超過880℃,控制爐膛出口煙溫及返料器溫度不超過800℃,低過入口煙溫不超過680℃。參數(shù)超過以上范圍應降負荷控制,并暫停配燒甘蔗渣。

（5）配燒甘蔗渣期間,建議保持爐膛床壓在9.0kPa以上運行,采取加大一次風量（8.5～9.5萬m3/h）,適當節(jié)流二次風門以降低二次風量、提高二次風壓的措施,使二次風穿透性更強[4],輔助控制燃燒達到較理想的床溫運行。

（6）配燒甘蔗渣期間,建議每天置換一定的新床料,保持鍋爐床料有效性,在機組長周期運行（60天）后期,結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐流化態(tài)會逐步變差的特性,應考慮減少甘蔗渣配燒量,維持整體燃燒穩(wěn)定性。

（7）配燒甘蔗渣期間,要始終對鍋爐運行參數(shù)的變化過程進行分析,主要參數(shù)發(fā)生變化時要有警惕性,及時開展參數(shù)追蹤并分析清楚具體原因,及時采取對應措施。

（8）配燒甘蔗渣期間,出現(xiàn)低過壓差上升過快、過熱器溫度偏差增大或排煙溫度異常升高等情況時,建議適當增加低過區(qū)域、高過區(qū)域吹灰次數(shù),采取以上對應措施仍然無法維持正常工況運行時,應該停止配燒,結(jié)合運行實際參數(shù)變化情況進行專業(yè)分析,找出更好的配燒辦法后再繼續(xù)配燒。

（9）打包甘蔗渣所用的繩索必須采取有效措施盡量清理干凈,避免繩索纏繞給料設(shè)備引起給料頻繁異常。

5結(jié)語

入爐甘蔗渣的形狀、水分、密度、摻燒比例和混料是否均勻等都對鍋爐的床溫床壓、飛灰含量等有很大影響,因此在配燒甘蔗渣期間,要始終對鍋爐運行參數(shù)的變化過程進行分析,并根據(jù)這些重要參數(shù)的變化做出相應的運行方式及混料方式的調(diào)整。