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电厂燃煤锅炉结焦原因分析及除尘方案
发布日期:2023/9/24 8:25:30  已经浏览 492 次

锅炉结焦是危及锅炉安全运行和机组出力不足的一个重要问题,多数锅炉皆有不同程度的结灰,影响锅炉受热而增加煤耗。

锅炉灰沉积过程通常可分为结渣和沾污两种类型:结渣是由软化或熔融的灰粒碰撞在水冷壁辐射受热面上的粘合渣层;沾污则是煤灰分中一挥发升华部分凝结于对流受热面上和继续沉积的灰粒形成的灰烧结沉积层,其内层往往是易融的共融物,或是由非金属化合物包覆的灰粒粘结而成。

煤种变化造成锅炉易结焦的原因:

1、煤种的灰分熔点低于设计煤种,则会出现因炉膛出口烟温达到灰分变形温度分呈熔融状,使炉膛水冷壁、对流受热面结渣。

原因是:使用灰分熔点较低的煤种,由于炉膛温度较高,这部分灰分在炉膛内呈气态,在接近和接触温度较低的水冷壁管时,气态的灰分并未达到凝固点,而呈熔融状凝结在水冷壁管上,形成紧密的粘结层,使得接近它的灰粒更加难以固化,会使熔融状的灰层不断增厚,在水冷壁管形成焦状,这些焦状物随着时间的增长会产生很强的粘合力,吹灰装置难以将其吹掉,这样周而复始,结焦层越来越厚,严重影响炉膛的辐射传热,使锅炉炉膛出口烟温升高,进一步造成锅炉后段的威胁。由此可见,灰分熔点偏低和容积热负载偏高是导致水冷壁管结焦的常见原因。

2、燃用挥发分和发热量过高的优质煤种,也会导致锅炉炉膛结焦,其主要的结焦部位是煤喷燃器周围和斜坡底处。

原因是:挥发分含量高于设计煤种,原煤在经过制粉系统研磨后形成很细的煤粉,通过热风送进炉膛,因挥发分的着火点低,化学活性强,着火所需能量少,一进炉膛就很快燃烧。煤中的焦碳由于大量挥发分的逸出,孔隙很大,与氧气接触面增加,燃烧也加快,形成燃烧火焰很短,造成燃烧器区域炉膛温度较高,这样在该区域易造成缺氧燃烧,形成还原性环境(例如高熔点的Fe3O4被还原成低熔点的FeO),而使得该区域水冷壁结焦严重。更有甚者,可能出现煤喷嘴现象。如果该煤种的灰熔点很低时,就会很快在燃烧器周围及斜坡底处严重结焦。

3、燃用含灰量过大的劣质煤种,当锅炉的入炉煤煤种的含灰量过分大于设计煤种时,也会造成炉膛严重结焦和增加对流受热面的磨损,影响对流受热面的使用寿命。

原因是:当锅炉负荷一定时,燃煤量主要取决于煤的发热量,煤的发热量主要取决于含灰量的多少,含灰量大,发热量低,反之则高。燃用含灰量高的煤种必然要导致燃煤量的增加,烟气中的飞灰浓度提高造成对受热面的磨损增加,如果灰分的熔点偏低,炉膛就会造成大量结焦。如果长时间使用该煤种,对安全运行就会带来很大的威胁。

煤灰特性对锅炉结焦的影响

燃煤中碱金属的含量对锅炉结焦影响极大,煤分中的碱金属元素主要是指:钙、钠、铝等元素。

虽然硅和铝都有增高灰熔点的作用,但是当硅铝比SiO2/Ai2O3>1.2时,自由的SiO2就会与CaO结合生成CaSiO3,焦渣的熔点就会大大降低。

在燃烧过程中煤种的钠会以蒸汽的形式析出,与烟气中的硫化物反应生成硫酸钠盐,并容易在换热面上形成粘稠的熔融态冷凝膜,它会捕捉气态重的固体颗粒,进而加速积灰过程,造成管壁腐蚀和积灰。当煤质中Na2O的含量高于1%时就会发生锅炉结焦的趋势。

炉堂结焦的危害

1、水冷壁、过热器、再热器结焦,影响工质吸热,造成排烟温度上升,降低锅炉热效率。

2、长期结焦易腐蚀管壁减少使用寿命,大面积结焦可导致锅炉偏温影响锅炉正常运行,壁温差产生应力造成锅炉爆管停炉

3、大焦块超重后脱落,扰动炉膛负压还有可能造成锅炉熄火;阻塞灰渣室出口。

4、严重的结焦和烟垢可导致锅炉不能正常运行或停炉。

5、省煤器、空气预热器积灰,易堵塞降低烟气通流面积和受热面热交换使锅炉热效率降低。

6、运行中人工除焦除垢难度大且不完全,操作不当容易损坏锅炉的换热面及相关设备。

7、大量焦块排渣带走余热增加热损失、增加吹灰器投用频次加大热损失。

8、停炉除焦停产经济损失巨大并增加维修费用。

9、降低热效率,导致每年增加燃煤成本5%-15%。

除焦

锅炉结焦在运行中比较常见,解决起来并不复杂,这里重点介绍一下使用化学方式解决锅炉结焦的问题。

锅炉除焦剂的应用

锅炉除焦剂分为固态和液态两种。其中液态除焦剂按主要成分又分为镁基类和铜基类或硝酸盐类。

镁基类外观多为琥珀色或棕褐色,pH呈碱性,用量大,单价便宜,应用业绩较少。

铜基类外观多为淡蓝色或蓝紫色,pH呈酸性,用量小,单价高,应用业绩较多。

燃煤锅炉除尘方案锅炉除尘器设计方案中主要针对燃煤锅炉产生的烟气进行的治理除尘设备及工艺流程。前些年燃煤锅炉一般采用的是水膜除尘器和泡沫除尘器,虽然水膜除尘器价格便宜,运行安全可靠,但是水膜除尘器的除尘效率低,除尘效率才达到90%,排放浓度不符合现在的环保要求。并且排除的污水还需要处理比较麻烦。泰合环保根据多年在燃煤锅炉行业积累的经验,当今锅炉粉尘烟尘治理采用除尘效果好的脉冲布袋除尘器,锅炉布袋除尘器安装时,考虑到烟气的温度及混有的火星,在脉冲布袋除尘器的前面采用小型旋风除尘器,这样不仅能够降低烟气的温度,还能够很好的分离有引燃条件的大颗粒物,并且降低了整个除尘系统的阻力,提高了除尘器的效率。锅炉除尘器系统的工艺流程是锅炉的烟气经过旋风除尘器作为预除尘后,再进入脉冲布袋除尘器,经过脉冲布袋除尘器的净化后,进入脱硫塔进行脱硫,最后由烟筒排入大气,使之达到锅炉大气污染物排放限值标准。

袋式除尘器技术已成熟并得到广泛的应用,并具有良好的设计、加工、制造、安装、调试能力,现已广泛应用于冶金、建材、水泥、电力等行业,绝大多数都获得了良好的效果和可观的效益。根据目前环保发展趋势的要求,如果电除尘器部不出现实质性的突破,已很难满足日趋严格的环保标准,而袋式除尘器以其除尘效率高(可达99.99%),排放标准接近零排放。由于日趋严格的环境排放标准,最近几年越来越多的电除尘器被改造为袋式除尘器。适应粉尘范围广,尤其对电除尘器难以脱出得微小颗粒(PM2.5以下),将成为燃煤锅炉烟气除尘和其他行业粉尘污染控制的一种主要的除尘设备。

燃煤锅炉除尘器共有五大系统:

5.1、本体:它由上箱体、中箱体、进风通道、灰斗组件、检修门、支架等组成。对于本体,我们在设计上以醉不利的荷载组合进行强度设计;采用Q235板材制作。

5.2、收尘、过滤系统:主要由管式旋流子、滤袋、袋笼、花板组件、进风分配系统组成。

5.3、喷吹清灰、卸灰系统:主要由储气包(含油水分离器、调压装置)、电磁脉冲阀、喷吹管组件、仓壁振动器及星型卸灰阀等组成。

5.4、保护及控制、检测系统:主要由旁路系统、差压装置、料位计、测温仪、压力检测装置、脉冲控制仪、滤袋检漏孔装置等组成。

5.5、电控系统:主要由PLC主控柜(其中包含除尘器控制部分并留有输灰控制系统的安装位置)、除尘器现场控制柜、照明系统及检修用电源插座

4.1、滤袋采用φ160×6000mm标准规格,材质采用燃煤锅炉专用PTFE+PPS材质。

4.2、除尘器采用外滤式,除尘器的滤袋利用弹簧涨圈与花板联接,形成了干净空气与含尘气体的分离。滤袋由有机硅骨架(袋笼)所支撑。

4.3、在清灰时由PLC控制脉冲控制仪发出脉冲信号给电磁脉冲阀(进口),通过喷吹管喷出压缩空气,使滤袋径向变形抖落灰尘。

4.4、除尘器顶部设检修门,用于检修和换袋(除尘器的维护、检修、换袋工作仅需在机外就可执行,不必进入除尘器内部)。在净气室设有由差压仪等组成的滤袋检漏装置,以便在滤袋损坏时及时报警。

4.5、除尘器设有保温层、顶部防雨棚,防止在环境条件下结露现象的发生及保护除尘器顶部装置。

4.6、由于点燃锅炉过程及工作时不定时喷洒燃油,将产生大量的含油烟气,此烟气直接进入除尘器,将造成滤袋粉层板结,使系统阻力增高,影响正常运行。系统充分利用本体及烟道设内部旁路管道,使喷油瞬间含油烟气经旁路管道排放而不经过滤袋,从而有将地保护了滤袋。有效地利用了除尘器及烟道,直接在除尘器进风口处设置旁路。

4.7、除尘器设备烟气温度在线检测装置,当烟气温度超过预设报警时,打开旁路系统阀门排放烟气,保护滤袋。

4.8、除尘器配置进风分配系统及滤袋固定框,有效地使进入除尘器的含尘气体均匀地分布到每个滤袋,滤袋固定框的使用,有效地防止了清灰过程中滤袋间的碰撞和磨擦,有利于滤袋使用寿命了延长。

4.9、除尘器配置仓壁振动器清堵装置,能有效地破拱,保证了除尘器灰斗卸灰的顺利进行 。

4.10、除尘器控制系统采用PLC。整个除尘器控制系统采用PLC和CRT站进行自动控制,设置差压及定时清灰控制方式并设有压力、温度、料位、滤袋检漏等检测报警功能。控制路线留有足够的接口以连接DCS供监视。除尘器电控柜采用双层密封门结构,防尘防水、防小动物。

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