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黃智敏
（廣東粵電湛江生物質發電有限公司，廣東湛江524300）
摘要：床溫是循環流化床鍋爐穩定、經濟運行關鍵影響因素之一。本文針對一起生物質循環流化床鍋爐運行中床溫異常波動事件，從入爐燃料品種配比，燃料質量、冷渣設備運行情況、天氣等方面系統分析了事件發生的原因。從入爐燃料品質控制，運行調整，設備消缺等方面入手，提出處理和預防措施，機組運行情況得到明顯改善，為避免同類型生物質流化床鍋爐發生類似事件有良好的借鑒作用。
1概述
國內某生物質電廠為2×50MW純燃生物質發電機組，兩臺HX220-9.8-IV1型循環流化床鍋爐為高溫、高壓、單汽包、汽水自然循環、平衡通風鍋爐。爐膛出口布置兩臺絕熱式旋風分離器。爐膛底部布置兩臺膜式滾筒冷渣器。爐前給料系統采用承載螺旋機、一級給料機、二級給料機共三級的給料系統。設計燃料為按樹皮、葉、根、枝、木材邊角料等農林廢棄物。
2異常運行經過
電廠#2鍋爐自啟動運行50天以后，多次出現因鍋爐床溫大幅波動，燃燒不穩出現負荷大幅波動的情況。2018年9月18日夜間，發生了一次鍋爐床溫異常下降，機組被迫降幅負荷的事件，現場數據采集如表1所示。
21：00分開始，鍋爐爐床溫緩慢下降，機組負荷隨之下降。21：30，負荷下降至30MW，最高床溫均值從755℃降至645℃，降幅110℃。在這期間風量、給料機運行臺數及轉速不變，鍋爐氧量從0.8%上升至3.2%，鍋爐SO2排放指標從21.5mg/m3上升至445mg/m3。這說明當時爐內燃燒開始變差，燃料燃燒不完全造成爐內CO急速上升，從而導致鍋爐SO2指標嚴重偏高。
21：40開始，運行人員判斷入爐燃料過濕，品質變差，于是開始減風減料，在這期間，一次風量從86Km3/h減至80Km3/h，給料機減為6臺運行，轉速降至15-23%，但由于床溫繼續下降，燃料無法燒著，表現為床溫下降，床壓升高，鍋爐氧量急速上升，在富氧的情況下，鍋爐SO2排放指標仍然嚴重超標。這些也是燃料太濕，燒不著的表現。
22：13，機組負荷下降至最低值8.73MW，床溫下降至最低566℃，鍋爐氧量上至10%以上。隨后，運行人員投油助燃，床溫開始回穩，至22：19分，運行人員增加給料量，給料機變為8臺運行。但這時SO2指標仍為居高不下。
22：32，床溫回升至626℃，鍋爐床壓下降，氧量下降，SO2指標下降，說明爐內燃燒好轉，機組負荷回升至11.15MW。運行人員退油。床溫繼續回升，床壓開始下降，機組負荷繼續上升，氧量繼續下降，SO2指標繼續下降。
22：54分，機組負荷上升至37MW，床溫上升至685℃以上，鍋爐床壓降至9kpa以下，鍋爐氧量保持在3%左右，運行人員繼續加風加料，鍋爐恢復正常運行。
3異常原因分析
3.1蓄熱能力下降
3.1.1當天入爐燃料配比為散樹皮30%+碎樹皮30%+廢木料20%+木尾10%+破碎樹頭10%。入爐燃料綜合加權水分為43%，較滿負荷時入爐燃料加權水份偏大約3%，造成爐膛整體床溫較滿負荷時低約40℃。
3.1.2受條件限制，生物質燃料在收、儲過程中，攜帶部分大顆粒不可燃的雜質（如石塊、金屬塊等），在燃料預處理過程無法根除而進入鍋爐[1]，導致冷渣器進渣管堵塞及風帽損壞。自9月8日，該鍋爐出現一臺冷渣器進渣管堵塞，多次疏通也只能短時間正常運行。單臺冷渣器未能滿足鍋爐運行的需要，經常要人工進行熱渣直排來保證床壓穩定，造成合格床料定期添加工作無法正常開展，鍋爐排渣熱損失增大，鍋爐效率下降，爐膛蓄熱能力下降。床溫穩定性下降，適應高水分燃料適應性變差。
3.2流化不良
3.2.1隨著單側冷渣器進口管堵塞時間變長，該側的風帽上積聚較多的大塊雜質無法正常排出而不斷積聚，造成局部流化不良。受限于生物質燃料蓬松不一的情況，當爐前給料機兩側給料不均勻時，導致流化不良的現象加劇。
3.2.2自9月開始，因連續雨天，作為該廠主要燃用燃料的樹皮類燃料水分偏高，為平抑綜合入爐燃料水分，該廠在燃料調度使用上，將廢木料的配比量從8月的10%增加至9月的20%。廢木料為建筑工廠收集回來的木質邊板，板面上釘附著較多的釘子、鋁片等不可燃盡金屬的雜質。按照以往的停機檢查經驗，這些金屬雜質在爐內被加熱至750-850℃，熱熔后沉積并堵塞風帽風口，造成床層流化不均勻，從而引起床溫波動大。
4防范及處理技術措施
4.1入爐燃料品質控制
4.1.1加強入爐燃料的上料前的混料操作，要求干、濕燃料必須充分混合均勻后才能上至爐前，確保入爐燃料水分在40%以下。
4.1.2嚴格控制含金屬雜質燃料（廢木料）的使用量不超10%。
4.1.3加強燃料品質源頭管控，提高入爐燃料品質，避免大塊雜質進入爐膛引起冷渣器進渣管堵塞。
4.2運行調整
4.2.1為了增加鍋爐床層的儲熱能力及保證燃燒情況，維持鍋爐床壓在8.5-9.5kpa，一次風量維持80-90Km3/h，二次風量在氧量足夠時維持70-80Km3/h運行。
4.2.2每天定期增大一次風量至100Km3/h對床層強擾動5min，以促使沉積的大塊雜質能被流化，甚至通過排渣系統排走，以減少雜質集中沉積的情況，改善床層流化狀況。
4.2.3切實落實定期對鍋爐添加合格床料的工作制度，在冷渣器堵塞的情況下，應采用少量多次的方式添加床料，確保能在爐內充分混合。
4.2.4當發現床溫下降速率大于5℃/min，床壓升速率大于0.05kpa/min時，要觀察下料口燃料顏色的變化，觀空鍋爐氧量的變化及SO2、NOx指標的變化，提前預判，及時調整確保燃燒穩定。床溫下降時應設兩道防線：650℃停一臺返料風機，580℃投油助燃，以確保床溫的穩定。
4.3設備維護
作為循環流化床鍋爐的重要輔機，灰渣冷卻裝置的正常運行至關重要[2]。加強冷渣系統運行情況的監視，出現冷渣器堵塞的情況要堅持組織力量疏通，至少要確保能短暫正常排渣，避免因冷渣器長時間堵塞引起床層局部流化不良的情況。
5結論
流化不均及蓄熱能力下降是本次床溫異常波動的主要原因。對于生物質燃料的品種多，含雜大，受天氣影響大的特性，要通過加強入爐燃料品質控制，嚴格執行床料定期添加制度，把關排渣系統消缺質量，提高運行調整水平等多方面入手，才能將同類事件發生的概率降到最低，確保生物質流化床鍋爐長周期穩定運行。
參考文獻
[1]陳偉，畢武林等.生物質鍋爐爐渣熱量回收系統研究及工程應用[J].廣東電力，2017，（11）：12-16.
[2]劉德昌,陳漢平等.循環流化床鍋爐運行及事故處理[M].北京：中國電力出版社，2006：245. |
