循環(huán)流化床鍋爐運行中結(jié)焦原因分析及預(yù)防措施

楊圣春

1.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽 合肥 230051；

2.安徽電力培訓(xùn)中心 安徽 合肥 230022

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐有著燃燒高效、煤種適應(yīng)廣、低污染等優(yōu)點，近年來，在我國得到迅速發(fā)展。但由于其固有的一些特點，運行中仍然存在一些問題，結(jié)焦就是循環(huán)流化床鍋爐運行中較為常見的故障。因此對循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因的分析并提出解決辦法，供循環(huán)流化床鍋爐運行人員參考。

1 循環(huán)流化床鍋爐運行過程結(jié)焦原因分析

循環(huán)流化床（CFB）鍋爐結(jié)焦的發(fā)生是由鍋爐結(jié)構(gòu)、燃料特性和運行方式這3個因素互相作用的結(jié)果。本文主要從運行的角度分析結(jié)焦原因。結(jié)焦的直接原因是CFB鍋爐床料整體或局部溫度超過煤灰熔點。當(dāng)床料中含碳量過高，如不及時調(diào)整風(fēng)量或返料量來控制流化床床溫，整個床溫將急劇上升，超過灰熔點，便會產(chǎn)生結(jié)焦。這時雖然CFB鍋爐床料流化正常，但是由于床層整體溫度水平較高而形成的結(jié)焦現(xiàn)象。有時，CFB鍋爐床層整體溫度低于灰渣變形溫度，但是鍋爐局部超溫也常常引起的結(jié)焦。局部結(jié)焦占CFB鍋爐的結(jié)焦現(xiàn)象的大多數(shù)。鍋爐結(jié)焦是一個漸進的逐漸加劇的過程，這就需要根據(jù)不同CFB鍋爐自身特點，在運行過程中適當(dāng)控制和調(diào)整。

1.1 CFB鍋爐床料流化不良

事實上CFB鍋爐結(jié)焦絕大多數(shù)原因都是由于床料流化不良引起的，流化不良主要有如下原因：

1）流化風(fēng)量偏低

一次風(fēng)量過小，低于臨界流化風(fēng)量，物料流化不好。爐底風(fēng)壓過低，布風(fēng)板阻力較低，一般布風(fēng)板阻力應(yīng)為整個料層阻力的25～30%，布風(fēng)不均，致使?fàn)t內(nèi)流化不良，在床層內(nèi)出現(xiàn)局部吹穿，而其它部位供風(fēng)不足，床溫偏高，物料產(chǎn)生粘結(jié)，從而形成焦塊。

2）啟爐時料層不均勻

料層不均勻?qū)⒃斐闪蠈颖〉牟糠直淮悼?，形成煙氣短路，而其它部分卻因未能較好流化以及煤塊顆粒碳化形成高溫而結(jié)焦。料層太厚，料層阻力太大，會造成床料流化不良而結(jié)焦。爐內(nèi)床料較少，在回料閥內(nèi)始終不能堆積足夠的料位，也不能形成正常的回料循環(huán)。若此時誤判斷流化不好是風(fēng)小所至，因此當(dāng)床料已經(jīng)不多且顆粒較大時，仍然加大風(fēng)量，使風(fēng)量大大超出了正常運行所需的風(fēng)量，也進一步加劇了床料的流失，極易形成空床，只能立即停爐。

3）啟爐投煤不當(dāng)

啟動時投煤過程中極易造成落煤區(qū)域，燃料不能正常流化而快速升溫，而非落煤點床溫偏低，不同部位的床溫偏差可達300～400℃以上，在此情況下，若繼續(xù)強行起爐，將極易造成結(jié)焦。

4）大顆粒床料比例過大

CFB鍋爐啟動用的床料要求采用CFB鍋爐排出的冷渣，粒度一般控制在0～8mm，其中1 mm以下占20%，1～3mm占50%，3～8mm占25%，6mm以上不能超過10%，若啟動床料顆粒度比例太大，則需要較高的流化速度。在鍋爐點火啟動過程中，風(fēng)量略高于臨界流化風(fēng)量，當(dāng)床料顆粒較大，容易出現(xiàn)大顆粒沉底致床料嚴重分層，使流化不良，引起結(jié)焦。

1.2 運行調(diào)節(jié)的問題

1）油槍燃燒工況欠佳

啟動點火期間需長時間運行床上油槍，為了使燃料燃燒充分，二次風(fēng)壓調(diào)節(jié)壓力稍高，導(dǎo)致油槍噴口火焰剛度增強，長度拉大，使油槍噴口對面局部床料溫度達到軟化熔融狀態(tài)，造成油槍噴口對面墻壁附近堆渣。同時，火焰里有大量未燃盡的油煙混雜在床料里，局部貼壁下行的床料與流化上升的床料粘附在油槍噴口的對面附近的壁面上，形成層狀的含有油煙的焦塊。

2）料層壓差的影響

料層壓差是一個反應(yīng)燃燒室料層厚度的參數(shù)，在鍋爐運行中，料層厚度大小會直接影響鍋爐的流化質(zhì)量。在機組啟動過程中，一般鍋爐連續(xù)用油點火3～4天，床上的油槍長時間投入會導(dǎo)致床料局部高溫粘結(jié)，因此，在投煤點火前通過冷渣器排渣適當(dāng)降低料層厚度，可以增強料層流動性，減小料層阻力。

3）返料不正常的影響

由于運行調(diào)節(jié)不當(dāng)，使返料風(fēng)過小造成返料器返料不正常，返料無法正常返至爐內(nèi)，從而造成床溫過高而結(jié)焦的現(xiàn)象較常見。啟爐過程中，若在投煤后再投入流化風(fēng)機，當(dāng)返料突然回爐床時，造成床溫陡降，甚至降幅達200℃以上。此時，爐床內(nèi)煤粒因床溫下降而燃燒減慢甚至停止著火燃燒。此時，應(yīng)該停止上煤，運行人員如果判斷錯誤反而想通過繼續(xù)加煤來使床溫回升，則會導(dǎo)致床溫進一步下降及爐內(nèi)燃料的繼續(xù)積累，而當(dāng)意識到床溫?zé)o法回升而停煤后，爐內(nèi)燃料已大量積累，如果再用燃油將床溫升高，爐內(nèi)積累的大量可燃質(zhì)會迅速燃燒而使床溫失控進而出現(xiàn)結(jié)焦。

4）運行經(jīng)驗不足

運行經(jīng)驗顯示，床料顆粒的實際溫度比床溫測點測得溫度要高150～200℃，有時床溫測點反映的溫度正常，但實際溫度已達1000℃多度，部分顆粒產(chǎn)生粘黏，形成焦塊，并逐步長大。當(dāng)出現(xiàn)燃燒故障時，CFB床溫的變化是非?？斓?。由于爐膛內(nèi)的物料很多，熱容積大，床溫如不能及時控制，極易產(chǎn)生結(jié)焦。

5）鍋爐長期超負荷運行或負荷增加過快或長時間風(fēng)煤配比不當(dāng)，過量給煤造成結(jié)焦。

1.3 設(shè)備故障

1）風(fēng)帽損壞，造成布風(fēng)板布風(fēng)不均，部分料層不流化。

2）床溫測量裝置故障，床溫表失準(zhǔn)，造成運行人員誤判斷，從而床溫偏高造成結(jié)焦。

3）給煤機稱重裝置不準(zhǔn)。給煤量測量不準(zhǔn)使給煤過多，造成床層局部超溫結(jié)焦。

4）部分流化風(fēng)嘴堵塞。鍋爐啟動前，流化風(fēng)嘴堵塞過多或有耐磨材料等雜物留有爐內(nèi)。投運啟動燃燒器時，嚴重配風(fēng)失調(diào)或燃燒功率過大造成結(jié)焦。

2 CFB鍋爐結(jié)焦的預(yù)防措施

循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦一旦產(chǎn)生，便會迅速增長，焦塊長大速度越來越快，因此預(yù)防結(jié)焦和及早發(fā)現(xiàn)結(jié)焦并予以清除是運行人員必須掌握的原則。

1）啟運前準(zhǔn)備充分

在每次鍋爐啟動前，在認真檢查風(fēng)帽、風(fēng)室，清理雜物的同時，點火啟動前，必須應(yīng)進行冷態(tài)流化試驗，確認床層布風(fēng)均勻，保證流化良好。

2）保證入爐煤質(zhì)

要保證良好而穩(wěn)定的入爐煤質(zhì)，特別是入爐煤的粒度、粗細度的比例、煤的發(fā)熱量及煤的熔點等指標(biāo)要嚴格控制。

3）點火過程中嚴格控制進煤量

當(dāng)床料溫度達到煤的著火溫度以后，少量加煤后停止加煤，確認加入的煤著火之后再繼續(xù)加一點煤。隨著床料溫度的上升，斷續(xù)加煤。切忌加煤過快過多，造成燃料累積，產(chǎn)生燃料累積，產(chǎn)生爆燃，導(dǎo)致高溫結(jié)焦。

4）保證良好的流化工況，防止床料沉積

保證燃料制備系統(tǒng)正常工作，給煤粒度符合設(shè)計要求。

嚴格控制料層差壓，均勻排渣。放渣要及時，排出的爐渣有渣塊應(yīng)及時處理，排渣結(jié)束后排渣門要關(guān)閉嚴密。

床底部和床中部溫差應(yīng)該作為重點進行監(jiān)測，如果溫差超出正常范圍，說明下部有沉積或結(jié)渣而造成流化不正常，此時，可通過短時開大一次風(fēng)，及時吹散焦塊，同時打開冷渣管排渣；如果仍然不能清除，只有立即停爐進行除焦檢修。

在低負荷運行時，如發(fā)現(xiàn)床溫突然下降，如果不是斷煤，則很可能是床料沉積，這時若增大給煤量，反而會加劇沉積，使沸騰床的流化質(zhì)量變差，造成局部結(jié)焦。當(dāng)判明是床料沉積時，應(yīng)打開冷渣排放管放渣，待床溫正常后，應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)至較高負荷下運行。

5）調(diào)整好一、二次風(fēng)

運行過程中注意一、二次風(fēng)的調(diào)整，保證任何時候含氧量不低于3%～5%。運行中要定期察看返料的情況，監(jiān)視返料器床層的溫度是否正常。若升溫過快且超出正常值很多，可能是發(fā)生了二次燃燒。此時應(yīng)加大返料風(fēng)量，打開返料床排灰閥放灰。若溫度低于正常值很多，則返料器發(fā)生堵塞的可能性極大，此時需打開排灰閥放灰，同時加大返料風(fēng)量。若仍不能消除故障，則必須壓火檢修。

6）注意爐膛差壓裝置和返料增壓風(fēng)機的控制

為監(jiān)視返料機構(gòu)是否正常工作，注意對爐膛差壓裝置和返料增壓風(fēng)機的監(jiān)控。爐膛差壓指燃燒室上界面與爐膛出口之間的壓力差，是監(jiān)視返料器是否正常工作的一個參數(shù)。一般爐膛差壓控制在0.5 kPa以上。運行中若爐膛差壓突然降低，則表明物料循環(huán)中止，返料器發(fā)生了堵塞。運行中控制好爐膛差壓，返料機構(gòu)結(jié)焦是可以預(yù)防的。為提高返料風(fēng)壓頭，保證返料床層良好的流化和移動狀態(tài)，在一次風(fēng)壓不能滿足返料要求時，返料風(fēng)增壓風(fēng)機對預(yù)防返料器結(jié)焦是非常有意義的。

7）變負荷運行嚴格控制床溫

變負荷運行時，嚴格控制床溫在允許范圍內(nèi)，做到升負荷先加風(fēng)后加煤，降負荷先減煤后減風(fēng)，燃燒調(diào)節(jié)要做到“少量多次”的調(diào)節(jié)方法，避免床溫大起大落。

8）停爐過程中的操作

停爐過程中，待熄火后，繼續(xù)維持風(fēng)機運行5分鐘左右，借以清除爐膛和煙道內(nèi)的可燃物，當(dāng)氧量上升到大于15%后，停止風(fēng)機的運行并關(guān)閉擋板。在停爐過程中，要注意對爐膛床壓的控制。為了保證床料的基本流化，防止局部流化不良而導(dǎo)致結(jié)焦，在一次風(fēng)量逐步減少的情況下，只有通過冷渣器將大量的床料排出爐膛以維持適當(dāng)?shù)耐t床壓。因此，在停爐過程中，冷渣器一般始終保持運行，直至床壓達到要求。每次停爐后將爐內(nèi)底料放盡，檢查有無結(jié)焦、風(fēng)帽堵塞或損壞情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時處理。壓火時先停給煤，再運行幾分鐘后停風(fēng)機，壓火期間，一定要緊閉各爐門、所有進風(fēng)門以及排渣門。

3 結(jié)語

在流化床鍋爐運行中，良好的流化是防止結(jié)焦的關(guān)鍵，同時運行中需認真調(diào)整好煤量、風(fēng)量，嚴格控制床溫及料層差壓等運行參數(shù)，如此，CFB鍋爐結(jié)焦是可以避免，鍋爐的安全運行就可以得到保證。

［1］邱保開.流化床鍋爐結(jié)焦性論述［J］.工業(yè)鍋爐，1994，（01）.

［2］岑可法.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運行［M］.中國電力出版社，1998.

［3］王慧麗.循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因分析及預(yù)防措施［J］.熱力發(fā)電，2007，（02）.

［4］段景衛(wèi)，趙志丹，劉愛軍，黨黎軍.某300MW循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因分析［J］.熱力發(fā)電，2011，（01）.