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鐘偉文
（廣東粵電湛江生物質發電有限公司，廣東湛江524000）
摘要：生物質鍋爐低溫過熱器結焦將降低機組出力并影響機組安全運行。針對生物質發電廠低溫過熱器結焦的難題，通過對廣東粵電湛江生物質發電廠的鍋爐研究分析，提出了控制低溫過熱器結焦的技術措施，保障了生物質發電廠長周期安全運行。
1電廠簡介
廣東粵電湛江生物質發電廠是目前國內單機容量最大的燃用生物質燃料的電廠，總裝機容量為2×50MW。其燃用的生物質燃料較為廣泛，有甘蔗渣、甘蔗葉、樹根、樹皮、木質邊角料、橡膠木等。兩臺機組自2015年起多次發生由于低溫過熱器結焦造成阻力增加，影響機組帶負荷能力的事件，已成為影響機組長周期連續運行的重要因素。文章根據本人在生物質發電廠的工作經驗，對影響因素作分析研究，提出相應的調整措施，以促進生物質鍋爐安全、高效、穩定、長周期運行。
2電廠鍋爐設備說明
本廠采用循環流化床燃燒技術。兩臺鍋爐均由華西能源工業股份有限公司生產，其型號為HX220/9.8-Ⅳ1。鍋爐是高溫高壓、單汽包、汽水自然循環、平衡通風鍋爐。
鍋爐基本參數表：（表1）
3低溫過熱器結焦分析
3.1結焦物電鏡掃描試驗結果分析
為了研究低溫過熱器結焦原因，2017年7月6日對#1爐低溫過熱器結焦物進行取樣，送浙江大學進行電鏡分析。對結焦物樣品沿橫截面分管側、中間層、氣側三層進行電鏡掃描，結焦物在管側、中間層、氣側均發生了熔融狀態，判斷低溫過熱器結焦是由溫度高于灰熔點導致灰熔融造成。
進一步分析結焦物的元素組成，結焦物中以K、Cl為主，由于生物質灰中含有大量的堿金屬，因此造成灰熔點大幅度降低，約在670℃時即發生了熔融結焦。
3.2溫度對低溫過熱器結焦的影響分析
為了研究低溫過熱區域煙溫對結焦的影響，對#1機組2016年12月28日至2017年4月12日運行周期各項參數進行統計分析，如圖1所示。
低溫過熱器阻力是反映結焦程度的最直觀參數，阻力越大說明結焦越嚴重，由圖1可以看出，低溫過熱器阻力與煙溫有直接關系，當低溫過熱器入口煙溫在650℃以下時，隨著煙溫的增加，低溫過熱器阻力基本無明顯變化，當煙溫超過650℃后，隨著煙溫的升高，低溫過熱器阻力顯著增加。另外低溫過熱器阻力升高速率峰形在時間上落后于煙溫的升高，這主要是由于結焦沉積積累的效應所導致的。當低溫過熱器阻力增加至1.3Kpa以上時，溫度雖無明顯變化，但低溫過熱器阻力增加速率又進一步加快。由此可以判斷，當溫度大于650℃時，低溫過熱器即發生明顯結焦，當低溫過熱器阻力增加至1.3Kpa以上時，其阻力的進一步上升不單純與溫度相關，推測可能是流通界面被焦塊堵塞進一步加劇阻力增加的速率。
3.3煙溫控制對比試驗結果分析
2017年7月27日控制#1爐低溫過熱器入口煙溫在650℃以下運行。#2爐低溫過熱器仍按670℃控制運行，對比分析不同溫度水平對低溫過熱器阻力增加速率的影響，試驗結果如圖2所示。
由圖2可以看出，在試驗開始時，#1號爐低溫過熱器阻力為1.2Kpa，#2爐為1.3Kpa，基本相同。采用插值法對兩臺爐低溫過熱器阻力變化進行線性擬合，由擬合結果可以看出，#1爐低溫過熱器阻力增加速率明顯低于#2爐，#1爐控制煙溫650℃以下運行后，低溫過熱器阻力增加速率為0.03Kpa/天，#2爐控制煙溫670℃運行，阻力增加速率為0.05Kpa/天。說明控制煙溫對低溫過熱器阻力增加效果是明顯的。
綜上所述，低溫過熱器結焦是由溫度高于灰熔點導致灰熔融造成。當控制低溫過熱器入口煙溫在650℃以下運行時，能有效減緩其結焦速率。
4控制低溫過熱器結焦的措施
4.1控制低溫過熱器入口煙溫
低溫過熱器結焦阻力增加與煙溫具有明顯的關聯性，當煙溫低于650℃運行時，低溫過熱器阻力基本無變化，結焦不明顯。當煙溫高于650℃運行時，低溫過熱器阻力快速增加，結焦程度逐漸加劇。控制低溫過熱器入口煙溫在650℃以下運行對緩解低溫過熱器結焦，控制阻力增加的效果是非常明顯的。
4.2保證鍋爐有氧燃燒
鍋爐長時間無氧燃燒會使大量的未燃燼燃料積聚到尾部煙道（低溫過熱器位于尾部煙道進口），造成尾部煙道二次燃燒，二次燃燒可能會燒壞尾部受熱面，同時導致低溫過熱器進口煙溫大幅升高，因而大幅增加結焦速率。因此，保證鍋爐有氧燃燒能減緩低溫過熱器結焦速率。
4.3加強吹灰
目前生物質發電廠吹灰方式為乙炔弱爆吹灰。乙炔弱爆吹灰效果較好。增加吹灰的頻率將減少附著在管壁上的灰，減少其熔融的幾率，進而有效減緩低溫過熱器結焦的速率。
4.4優化低溫過熱器管結構和布置方式。將低溫過熱器管的屏與屏之間的間距改大，或將低溫過熱器由臥式布置改為立式布置，均能防止形成大面積結焦，減少低溫過熱器結焦。
5結論
本文通過對生物質發電廠鍋爐低溫過熱器結焦物的成分分析，并結合實際運行參數，指出低溫過熱器入口煙溫對低溫過熱器結焦速率的影響，提出控制措施，有效地減緩了生物質發電廠低溫過熱器結焦的速率，保障了生物質循環流化床鍋爐長周期運行，提高了生物質鍋爐的安全性，創造了更高的經濟效益。 |
