煤粉仓结焦的处理

2024-10-28

煤粉仓结焦的处理（共3篇）

煤粉仓结焦的处理篇1

0前言

针对大多数新型干法线安全生产而言，目前最普遍的棘手问题就是煤粉在制备、使用及存储上如何避免燃烧和爆炸。而多数厂家把燃烧和爆炸的原因分析、监测预防措施仅仅聚焦于单一的一氧化碳(CO)气体上，的确是失之偏颇的。更有甚者，把煤粉仓内的可燃气体(如CO、瓦斯)爆炸与煤尘爆炸混为一谈，而事实上，CO和瓦斯的爆炸与煤尘爆炸是两个完全不同的概念，但又是紧密联系。

1 煤粉爆炸的条件及原因

众所周知，CO及瓦斯气体的爆炸必须同时具备三个条件：一是这些可燃气体有足够的浓度;二是要有一定的引火源，而瓦斯的引火温度一般认为是650～750℃;三是有足够浓度的氧气，一般大于12%。

上述条件一提到的“可燃气体”，在煤粉里有很多种，一氧化碳只是在煤粉制备、使用及存储过程中产生的一个主要代表物而已。煤粉中常见几种可燃性气体及它们的爆炸极限见表1。

而煤尘爆炸是由于其含有并释放出的可燃性挥发份聚集于尘粒的周围，在一定温度下放出大量的可燃性气体，在点火能的作用下发生爆炸。煤尘的爆炸性由其所含可燃性挥发份的大小决定，如无烟煤不含可燃性挥发份，就没有爆炸性，不会发生爆炸。

煤尘爆炸也必须同时具备以下三个条件：一是煤尘本身具有爆炸性(当挥发份>14%时，煤尘已经100%具有爆炸性了);二是煤尘在空气中呈悬浮状态，并达到一定的浓度(爆炸上下极限范围内);三是有引爆的高温热源(温度一般为700～800℃，温度愈高愈容易引起爆炸)。

煤粉中之所以存在一定数量的以甲烷为主的烃类气体———瓦斯，这与煤的结构状态密切相关。煤是一种复杂的孔隙介质，有着十分发达的、各种不同直径的孔隙和裂隙，形成了巨大的自由空间和孔隙表面。因此，煤在形成过程中产生的瓦斯就能以游离和吸附两种状态存在于这些孔隙和裂隙中。而煤粉在制备使用过程中重点要防范的，就是这种被称为吸附在煤的微孔表面和煤的微粒内部的吸附瓦斯。

煤粉仓的爆炸，就宏观来说，主要是指一氧化碳与氧气发生剧烈的氧化反应;就微观而言，却是由煤粉中存在的多种“活性气体”共同参与的热—链式化学反应。目前国内多数生产线在设计上，对煤粉仓内的监测对象主要是CO，这是因为该项成分便于检测且能反映供氧不足。但我们不能就此妄下结论说：控制了CO浓度指标就不会发生爆炸!因为大量的实验表明，煤粉仓内存在的多种“活性气体”，如H2、CH4和芳香烃等易燃气体，其易爆性和释放能量明显高于CO。同时，含有CO、瓦斯和空气等混合气体的爆炸界限会因其它可燃气体的混入、煤尘的混入、高温等多种因素的变化而变化。尤其是烟煤煤尘的混入，当温度达300～400℃时就能从煤尘内挥发出可燃性气体，从而使CO和瓦斯等混合气体的爆炸下限降低，爆炸的危险性增加。

2 预防和采取的措施

综上所述，只要控制好煤粉仓内可燃气体爆炸的三个条件中的任何一条，爆炸便不会发生。所以预防煤粉仓爆炸的措施也主要是从以下三条入手。

2.1 仓内可燃气体浓度的控制措施

煤粉仓中的瓦斯等烷烃气体是煤粉在升温过程中解析、氧化分解而来;而CO的来源有两处： (1) 煤粉在仓内低温氧化产生; (2) 熟料煅烧过程中，由输送给煤磨的热源带入。所以预防的措施至少要有以下几条：(a)完善良好的抽风条件，也即在煤粉仓锥体和顶部产生的高温混合可燃气体能够及时排出，将其浓度控制在报警设定指标以内;(b)保证搅拌设备正常运转以使煤粉在仓内不留死角，不为煤粉提供足够长的氧化时间。

2.2 烘干热源温度的控制措施

煤磨的供热有一定的温度变化范围，这就要求负压下的热风速度和供给量也要有一个变化范围，所以输送给煤磨的热源必须有一个内锥体设计合理的沉降室(干扰式分离器)，使其热风中带火星尘粒能够在其内部旋转并被有效收留，防止火源进入煤磨内。同时，进风管道与沉降室的连接处要偏离沉降室筒体中心线，这有利于热风在沉降室内能够产生较好的旋流状态。至于管道本身，也应设计成带一定角度的“∧”形，进一步防止大颗粒火星料进入煤磨。

实验数据表明，煤炭在常温下就有CO出现，其量随着煤温的升高而急剧上升，一旦超过自热的临界温度(60～80℃)，煤温急剧地上升，特别在自燃过程中(烟煤着火点为320～380℃)，CO产生的量较多、产生的速度较快。所以煤磨出磨风温在(烟)煤质比较干燥、挥发分较高、灰分较低(<30%)的情况下，要小于60℃。实验证明，在CO呈缓慢增加现象时，说明煤的自热温度还在100℃以下;如果增加得比较快，那么可能就是100～160℃之间;如果是急剧上升，那么就可能在160℃以上了，并且很快就会发展到明火燃烧。

2.3 氧气浓度的控制措施

在确认煤粉仓热电偶没有故障的情况下，一旦温度超过报警设定(一般为60℃)，并且有上升趋势，应立即启动应急预案，止煤停磨对煤粉仓进行安全处理。处理方案可参考如下：

第一步：关闭烘干热风阀门，止煤、停煤磨，开始排空煤粉仓工作(此时窑投料量应随煤仓吨位和转子负荷率下降而逐渐减少)，无关人员撤离到安全地带;

第二步：仓内煤粉还剩下正常仓重的1/3时，关闭煤仓锥体压缩空气吹风阀，停止向仓内供风，减少氧气浓度，观察各热电偶温度升高情况，并做好记录。

煤粉仓位下降的过程中，一般仓内温度还将继续升高。当快要达到80℃时，关停煤粉仓小袋收尘器和煤磨系统主排风机，迅速向仓内喷入高压CO2气体，继续观察仓温。如果仓温还在高位或通CO2气体管道表面的凝霜消退，说明CO2气体量不够，或者前面喷入的气体已用完，此时需要重新继续喷灌，直到煤粉仓温度下降到不超过环境温度10℃以内时，方可重新开启煤磨生产。在这里务必强调一点，即煤粉仓温度虽然在下降，但如果不低于自热临界温度60℃就重新开磨制备煤粉，以此希望用低温煤粉来降低仓温，可能照样会发生爆炸事故!因开启风机后，可能将喷入仓内的CO2气体排出，同时将新鲜空气带入，煤粉可能重新产生自燃现象，而新制备的煤粉弥漫悬浮于仓内整个空间，极易释放出可燃成份，从而改变了气体发生爆炸的下位界限，一旦同时具备了爆炸的三个条件，爆炸是不可避免的。———相山水泥公司2008年10月24日晚的煤粉仓爆炸就是这样一个鲜明有力的佐证!

煤粉锅炉结焦分析及防治措施探讨篇2

1 结焦的原因分析

1.1 灰的成分

灰分是燃料中不可燃的杂质, 无论是固体燃料还是液体燃料都或多或少地含有不能燃烧的矿物杂质。固体燃料中的矿物杂质有瓷土 (Al2O3SiO22H2O) 、氧化硅 (SiO2) 、其他金属氧化物 (FeO、Fe2O3和Fe3O4) 、钙镁氧化物 (CaO、MgO) 及碱金属氧化物 (K2O、Na2O) 等。但主要成分有四种:SiO2、Al2O3、FeO和CaO, 其他成分含量甚微。煤中灰分是有害的, 当煤燃烧时, 煤中的不可燃矿物质转化成灰分, 并会融化, 吸收热量, 不仅使燃料的发热量减少, 理论燃烧温度降低, 而且影响燃料的着火与燃烧。灰分多, 往往使煤粒表面形成灰分外壳, 妨碍煤中可燃物与氧气接触, 使煤不易燃尽。灰分多, 灰粒随烟气流过受热面时, 如果烟速高会磨损受热面, 如果烟速低, 会形成受热面积灰, 降低传热效果, 使烟气温度升高, 炉内产生结渣。

1.2 灰渣的熔融性

煤灰的熔融性是发电厂用煤的重要指标。各种煤的灰熔点一般在1000～1600℃之间。通常认为灰的软化温度T2>1350℃的煤称难熔煤, 结渣的可能性较小;T2=1200～1350℃的煤称中熔灰分煤;T2<1200℃的煤称易熔灰分煤, 该煤种易结渣, 对锅炉燃烧不利。例如渭化集团煤粉锅炉设计煤种黄陵煤T2=1250～1300℃, 2011年5月因燃运上煤时将部分供该公司气化炉用的化工用煤华亭煤T2=1180～1250℃供进了锅炉煤仓, 运行一段时间后, 2#锅炉 (160t/h) 发生了炉底渣井严重结焦现象, 最终被迫停炉处理。

1.3.炉膛热负荷

锅炉结构设计特性对结渣影响很大, 炉膛容积热负荷qV、截面热负荷qF是根据设计煤种及额定参数设计的。qV过高, 表示炉膛容积过小, 水冷壁受热面布置得少, 炉内火焰温度高, 容易结渣。反之, qV太低, 表示炉膛容积过大, 虽然不容易结渣, 但因炉膛火焰温度偏低容易灭火, 威胁安全生产。正确地选取qV值, 应按照燃烧和传热的要求, 同时考虑煤种的燃烧特性和灰渣的熔融特性, 根据锅炉容量等因素确定。为了避免炉膛受热面结焦, 当煤灰的软化温度T2<1350℃时, 需限制qV<140kW/m3。渭化集团1#锅炉 (160t/h) 在1995年投运两年后, 于1997年水冷壁使用了某公司“远红外涂料”, 该材料具有降低传热系数的作用, 能使炉内吸热降低, 炉内温度水平显著提高, 使用后即造成炉膛出口超温, 炉渣成熔融装粘结在炉底渣井, 被迫停炉并经过喷砂工艺处理掉水冷壁表面的“远红外涂层”, 重新启动后锅炉工况运行正常。

1.4 缺氧运行产生还原性气氛

运行中操作不当, 燃烧调整不合理, 燃烧器一次、二次风混合不良, 都会造成氧气供应不足以及炉内气流充满度不佳, 在炉膛内或局部区域产生还原性气氛, 使灰中熔点较高的Fe2O3被还原成熔点较低的FeO, 而FeO又易与CaO、MgO等高熔点灰分生成熔点仅为1000～1200℃的低熔点共晶体, 则灰熔点大大降低。另一方面, 一氧化碳在锅炉燃烧的过程中比煤粉颗粒活跃得多, 一氧化碳会在高温的化合反应中消耗掉大量的氧气, 不但浪费了大量燃料, 而且使煤粉颗粒燃烧不完全, 这是锅炉燃烧室因缺氧造成结渣的内在原因。

例如, 2006年陕西渭河煤化工集团有限责任公司2号炉 (160t/h) 因制粉系统检修, 煤油混烧时间长达8小时, 造成炉内缺氧燃烧, 形成还原性气氛, 最终造成炉渣成熔融装粘结在炉底渣井, 被迫停炉。

1.5 风、煤配比不当

燃烧组织不好, 各火嘴一、二次风速、风量不一致, 来粉不均有差异, 都将造成燃烧切圆改变、燃烧中心偏斜及局部热负荷过高。

喷燃器一、二次风配合不当, 一次风速高, 着火点延后, 火焰中心上移;一次风速过低, 着火点过于靠前, 可能烧坏喷燃器, 易在喷燃器附近结焦。二次风混入一次风的时间要合适, 如果在着火点以前混入, 等于增加了一次风量, 使着火点延后;如果二次风过迟混入, 又使着火后的燃烧缺氧, 炉膛内或局部产生弱还原性气氛, 也会造成炉内结渣。

1.6 煤粉细度的影响

煤粉过细, 煤粉颗粒表面积增大, 增加煤粉与空气中氧气的接触有利于燃烧, 但煤粉出燃烧器喷口易着火, 使喷燃器区域热负荷更高, 容易造成喷燃器附近结焦并烧坏火嘴;煤粉过粗, 火焰中心上移, 使炉膛出口温度升高, 导致炉膛出口受热面管壁结焦。所以运行中应保持煤粉细度在合格的范围内。

2 防治对策

2.1 保持合适的炉膛热负荷

运行中因厂自用蒸汽量过大、汽水系统泄漏或汽轮机效率降低等原因, 为不使机组发生限出力事故, 而采取锅炉超负荷运行, 结果使炉膛温度过高, 热负荷过大, 造成锅炉结焦。为防止炉膛及对流受热面结渣, 运行人员在变工况运行时要严密监视仪表, 发现不良工况及时调整, 禁止锅炉超负荷运行 (指锅炉热负荷) 。

2.2 防止缺氧燃烧

煤粉在还原性气氛中燃烧, 灰的变形温度T1一般要比氧化性气氛中低。当煤灰铁含量增多时, 这种差别更大。所以, 组织好锅炉的正常运行, 尤其是对燃烧的调整, 将大大影响锅炉的安全性和经济性。当锅炉的燃料或外界负荷发生变化时, 吸、送风机故障或出力不够时, 运行人员必须及时降低负荷, 调整风量, 使燃烧过程继续保持在最佳过量空气系数下运行, 防止锅炉缺氧运行而结渣。

燃烧器一次风的调整, 应做到同一层火嘴的风速基本相等, 上下层风速差异不大, 以能满足挥发分的燃烧及不堵一次风管为原则。但是此风速必须保证煤粉气流和热烟气强烈混合。同一层燃烧器各一次风管中粉量偏差:中间储仓式系统不超过5%;中速磨系统不超过10%。二次风的调整:二次风速要求大于一次风速, 二次风速高才能使空气与煤粉充分混合。

锅炉正常运行过剩空气系数的调整:可根据烟气中的RO2或O2量值进行调整, 当烟气中的RO2值增大时, 说明氧量值减小, 为了避免缺氧燃烧产生还原性气氛, 必须适当地加大风量。而当烟气中的RO2值降低时, 说明氧量偏大, 过剩空气增多, 炉膛温度降低, 需适当减少风量。一般锅炉正常运行时, 维持RO2值为 (14～16) %, O2量值为 (2～4) %。另外, 也可根据飞灰可燃物的大小判断送风量, 一般飞灰可燃物小于2.5%。

2.3 坚持锅炉吹灰

加强锅炉吹灰系统的维护管理工作, 保证其完好并能正常投入使用。按时、正确地清灰、除渣, 加强运行监督, 一旦发现结渣, 要及时进行吹灰, 防止继续结成大渣块。

2.4 调整好火焰中心位置

在锅炉运行中司炉必须坚持一个原则:燃烧中心位置合适, 不偏斜。根据负荷变化情况, 确定投、切上下层火嘴的燃烧方式, 及时调整风量。对于燃用灰熔点低的煤种, 切圆小一些, 以防止火焰偏斜、贴墙冲刷水冷壁;对于灰熔点高的煤种, 切圆大一些, 以提高火焰的充满度。

锅炉大修完毕后, 司炉必须参加其验收工作, 做到心中有数。必要时应做冷态空气动力场实验, 以确定切圆直径和空气动力工况, 在冷态动力场试验合格的基础上, 根据对热态实际运行状况的观察与测量, 参考冷态试验数据, 对炉内燃烧工况做适当调整, 以保证燃烧切圆直径及火焰中心的高度和位置适中。

2.5 保持适中的煤粉细度和煤粉均匀性

根据实际燃用煤种情况, 通过对分离器及系统通风量的调整, 将煤粉细度调整到合适范围内。因分离器不可能频繁调节, 当燃煤变化时, 可通过改变一次风速的方法来作为防止结渣和稳燃的辅助调节手段。生产中煤粉细度的选择, 应兼顾稳燃、炉膛及炉膛出口受热面是否结渣、机械不完全燃烧损失、制粉电耗等诸因素综合考虑。