河南永骏化工自去年和永煤重组进入河南煤业化工集团公司后,资金和原料煤供应紧张的局面充分缓解,于今年2月份进行系统大修,以消除系统缺陷、优化工艺指标、提高装置生产能力,达到了17万t/a尿素,5万t/a联醇和1万t/a碳酸氢铵的能力。在高负荷生产时1台原有的55 t/h三废锅炉已不能满足正常生产用汽,2006年新建但因试运中存在多种问题而未能正常投运的2台ZG-35/3.82-M型循环流化床锅炉必须重新启动,以保证正常化工生产。
该锅炉为涡流分离器、内置式单侧返料中压流化床锅炉,床面积为10.72 m2,汽包中心标高为15.0 m,风室分左右两侧等压送风,返料松动风、播煤风、一次风共用1台送风机。该炉运行中存在炉膛出口烟气温度超温、过热器超温、返料不能正常投运、点火时结焦、灭火等多种问题,存在问题的原因及改进处理如下。
1.返料器无法正常投运
该锅炉在运行中由于炉膛出口及分离器温度高达1150 ℃,有时甚至可达到1194 ℃,造成燃烧中的颗粒相互粘结,以块状落入下部返料道,引起返料口堵塞和料道堵塞,甚至堆积至顶部涡流分离器,必须人工进行紧急疏通,将焦块从放灰管和料道人孔处扒出来,以维持正常运行。
2.涡流分离器结焦
由于炉膛出口和分离器温度过高,造成炉膛出口和涡流分离器壁面结焦严重,当大块焦渣落入炉膛就会造成流化床局部流化不良,进而引起床面结焦;当大焦块落入返料道,则必须经人力设法打碎后扒出来,以保持锅炉的正常运行。当分离器出口部位结焦堵塞时,则影响烟气流通,必须停炉处理。
3.过热蒸汽超温
锅炉减温器为表面式减温,通水量为50%额定给水流量,由于过热器入口烟气温度偏高,可达到1060 ℃,引起过热蒸汽温度达到485 ℃左右,点火初期甚至达到520 ℃,严重威胁设备的安全运行。
经分析认为,由于炉膛顶部标高只有13.7 m,在床面流化燃烧的颗粒被携带至炉膛出口时仍保持着较好的燃烧状态,而四周水冷壁吸热量不足,难以使烟气温度降至设计值,而引起了一系列的问题。经过分析计算后,将左、右两侧墙水冷壁表面敷设的浇注料打掉25 m2,同时对该部分水冷壁进行抛光喷涂以代替原浇注料的防磨作用,改造后炉膛出口和分离器温度降至930 ℃以下,经分离下来的返料灰不再高温粘结,返料器得以正常投运;过热蒸汽温度达标运行。
4.运行中床温波动大
锅炉点火后在运行中床温波动较大,不易控制,而且下部床温和中部炉温偏差过大,频繁造成锅炉结焦或压火处理事故 。经分析认为床温波动的原因在排除调整因素后,主要还是流化不良。由于选用的底料是由三废炉渣筛分出来的,虽然粒度符合<8 mm的规定,但由于其中含有较多的造气炉渣,其密度明显高于锅炉排出的炉料密度,而且底料中含粉率较低,有较高的空气透过率,造成了燃料的层状燃烧,并影响床料的正常沸腾流化。经选用5 mm筛子重新对床料筛分并加入部分细料后,床温波动大和上、下床温偏差大、燃烧分层的现象均得以消除,锅炉达到了稳定运行。
5.锅炉前、后床温偏差大
在锅炉点火正常后,炉膛前后墙床温差别较大,其中前侧温度在960 ℃正常范围内,后侧却只有620 ℃左右,观察火焰颜色明显发暗。主要原因为,床层厚度不够,虽然外观流化沸腾正常,但也只在原位置沸腾,前后左右混合不足;播煤风偏小,燃料进入炉内,较细颗粒即随风吹至中上部悬浮燃烧,只有少量较大颗粒落至前侧燃烧,引起后部温度偏低。经采取开大播煤风;关小前侧返料风,按前后位置依次逐渐开大后部返料风;从人孔处加入部分细料,加强内部循环;减少放渣量,保持高料位,提高床压降至7.5 kPa左右等措施,前后温度趋于正常,锅炉达到了可稳定操作状态。
6.送风量不足的改进
由于本炉只配备了1台鼓风机,供一次风、返料风和播煤风,在冷态流化试验时,挡板开度即达到了80%,在热态运行时如床温过高,则无法进行加风降温调整,影响锅炉的正常运行。其原因是风机出力不足;床料中含细粒子过少;由于采用木炭点火,为便于加热底料尽快引火,铺设料层厚度只有150 mm左右,床面空气透过率高,风压不足,引起运行中无调整范围。后经与风机厂家协商,在保证电机不超过额定电流情况下,将风机叶片沿型线延长50 mm,并重新选用合格底料后,经试验挡板开度至50%即可满足正常流化,为锅炉正常运行创造了可调整范围。
7.木炭点火失败的原因
该锅炉采用床上木炭点火,虽然已经积累了一定的经验,但是在实际操作中,床面结焦和灭火的现象仍时有发现,后经分析认为结焦和灭火现象可能主要是因为在每次点火时木炭的用量控制不严格,造成起风机后床温变化过大,在调整过程中容易引起结焦或灭火;料层太薄,粒度较大,含造气硬质炉渣较多,流化状态不良,在流化床处累有炉渣沉淀层;操作人员技术水平、点火经验参差不齐。通过对点火方法和操作步骤的细化规范,并选用5 mm细料为底料,将厚度提高至350 mm后,实现了成功点火和稳定操作。
经过2个多月的调试和改造后,如今锅炉运行状况已有明显好转,炉膛出口、涡流分离器温度可控制在930 ℃以下,消除了分离器、返料灰结焦和过热蒸汽超温现象,因而返料器正常投运,降低了飞灰残炭,提高了锅炉出力。在点火和运行方面,由于底料和木炭使用量的正确选择,达到了锅炉顺利点火和稳定、经济运行的目的。通过加强对操作人员的培训力度,多次开展技术交流和事故分析等措施,有效避免了结焦和灭火现象,保证了化工系统高负荷生产,创造了良好的经济效益。