淺談循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦

文/關(guān)文政，云南省麗江市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心

淺談循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦

文/關(guān)文政，云南省麗江市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)結(jié)焦經(jīng)常是由于流化風(fēng)量偏低常時(shí)間流化不良，返料影響，啟爐時(shí)料層過簿或過厚，啟爐投煤錯(cuò)誤造成的。可以通過保證良好的流化工況，點(diǎn)火過程中嚴(yán)格控制進(jìn)煤量，認(rèn)真調(diào)整一二次風(fēng)，鍋爐啟動(dòng)期間返料裝置應(yīng)充滿灰來改進(jìn)。

循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦；原因；危害；對(duì)策

1 結(jié)焦的分類

循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的直接原因是床料局部或整體溫度超出灰熔點(diǎn)或燒結(jié)溫度。一般將結(jié)焦分為高溫結(jié)焦和低溫結(jié)焦。所謂低溫結(jié)焦就是當(dāng)床層整體溫度低于灰渣的變形溫度，由于局部超溫或低溫?zé)Y(jié)引起的結(jié)焦。低溫焦塊的特點(diǎn)是帶有許多嵌入的未燒結(jié)的顆粒。低溫結(jié)焦不僅會(huì)在啟動(dòng)過程或壓火過程時(shí)出現(xiàn)在床層內(nèi)，有時(shí)也可能出現(xiàn)在爐膛以外，如高溫旋風(fēng)分離器的灰斗內(nèi)或回料器內(nèi)，灰渣中堿金屬鉀、鈉含量較高時(shí)易發(fā)生低溫結(jié)焦。 高溫結(jié)焦是指床層整體溫度水平較高而流化正常時(shí)所形成的結(jié)焦。當(dāng)床料中含碳量過高而未能及時(shí)調(diào)整風(fēng)量或返料量時(shí)，就可能出現(xiàn)高溫結(jié)焦。高溫結(jié)焦的特點(diǎn)是面積大，甚至波及整個(gè)床面，而且從高溫焦塊表面上看，基本上是熔融的，冷卻后質(zhì)塊堅(jiān)硬，并夾雜少量氣孔。對(duì)流化床鍋爐來說，結(jié)焦按照部位分為爐床結(jié)焦和返料器的結(jié)焦兩種情況，爐膛內(nèi)的結(jié)焦按照結(jié)焦時(shí)的工況可分為點(diǎn)火過程中結(jié)焦和運(yùn)行過程中結(jié)焦。

2 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)結(jié)焦的原分析

2.1 流化風(fēng)量偏低，常時(shí)間流化不良

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(gè)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。

2.2 返料影響

返料風(fēng)過小造成返料器返料不正常或返料器突然由于耐火材料的塌落而堵塞或因料差高放循環(huán)灰外泄失控等原因，返料無法正常返至爐內(nèi)，造成床溫過高而結(jié)焦。若再通過加煤來維持壓力及汽溫，則床溫在返料未回爐膛及加煤的雙重作用下灰急劇上升而導(dǎo)致床上結(jié)焦。啟爐過程中，若在投煤后再投入流化風(fēng)機(jī)，當(dāng)返料突然回爐床時(shí)，造成床溫陡降，降幅達(dá)200℃以上。此時(shí)，爐床內(nèi)煤粒因床溫下降而減慢甚至停止著火燃燒。

2.3 啟爐時(shí)料層過簿或過厚

將造成床層部分被吹空，煙氣短路，而另一部分卻因未能流化良好易結(jié)焦；料層太厚，料層阻力太大，會(huì)造成床料流化不良而結(jié)焦。爐內(nèi)床料較少，能被煙氣帶走經(jīng)分離器分離在回料腿落下的灰量也較少，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)。由于爐內(nèi)床料太少，爐內(nèi)也不能形成正常的內(nèi)循環(huán)。

2.4 啟爐投煤錯(cuò)誤

啟爐投煤時(shí)極易造成落煤點(diǎn)不能正常流化而快速升溫，非落煤點(diǎn)床溫快速下降，床溫不同部位偏差可達(dá)300-400℃以上，在此情況下，若繼續(xù)強(qiáng)行起爐，將極易造成結(jié)焦。起爐投煤量及給煤時(shí)機(jī)控制不當(dāng)，在床溫較低或煤質(zhì)較差時(shí)，投入床中的煤未著火或難以燃燒完全，造成爐內(nèi)可燃質(zhì)大量積累。在燃油升溫到某一高值時(shí)，爐內(nèi)煤粒著火燃燒，床溫進(jìn)一步升高，而床溫的升高使煤粒的燃燒進(jìn)一步加速，從而形成床溫飛速上漲而無法控制導(dǎo)致結(jié)焦。

3 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的危害

3.1 鍋爐效率下降

受熱面結(jié)渣后，使傳熱惡化水冷壁的吸熱量降低煙氣溫度升高造成排煙溫度升高，鍋爐熱效率下降；燃燒器出口結(jié)渣，造成氣流偏斜，燃燒惡化，有可能使機(jī)械未完全燃燒熱損化學(xué)未完全燃燒熱損失增大；在爐膛出口處結(jié)焦，使鍋爐通風(fēng)阻力增大，廠用電量上升。使鍋爐的經(jīng)濟(jì)性變差。

3.2 影響鍋爐的出力

水冷壁結(jié)渣后，由于大量的結(jié)渣附著在水冷壁上，受熱面內(nèi)汽水混合物吸熱效果下降，如保持燃料量不變，則鍋爐的蒸發(fā)量將下降；爐膛出口煙溫升高，蒸汽出口溫度升高，管壁溫度升高，當(dāng)結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)通風(fēng)阻力的增大，增大引風(fēng)機(jī)出力，當(dāng)引風(fēng)機(jī)出力到最大時(shí)被迫降低鍋爐出力。

3.3 影響鍋爐的安全性

結(jié)渣后過熱器處煙溫及汽溫均升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起管壁超溫；結(jié)渣往往是不均勻的，結(jié)果使過熱器熱偏差增大，對(duì)自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)安全性以及強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的水冷壁熱偏差帶來不利影響；爐膛上部結(jié)渣塊掉落時(shí)，可能砸壞冷灰斗水冷壁管，造成爐膛滅火或堵塞排渣口，使鍋爐被迫停止運(yùn)行；除渣操作時(shí)間長時(shí)，爐膛漏入冷風(fēng)太多，使燃燒不穩(wěn)定甚至滅火。鍋爐的大焦塊掉在撈渣機(jī)后，瞬間產(chǎn)生大量的水蒸氣，破壞撈渣機(jī)的水封，同時(shí)使?fàn)t底漏入大量冷風(fēng)，造成燃燒器區(qū)域（尤其是下排燃燒器區(qū)域）煤粉火焰著火狀況的嚴(yán)重惡化，使?fàn)t膛負(fù)壓產(chǎn)生劇烈波動(dòng)（超限）而引起鍋爐滅火。

4 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)結(jié)焦的對(duì)策

4.1 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(jì)要求。嚴(yán)格控制料層差壓，均勻排渣。采用人工放渣要及時(shí)，做到少放勤放，排出的爐渣有渣塊應(yīng)匯報(bào)司爐，排渣結(jié)束后排渣門要關(guān)閉嚴(yán)密。 認(rèn)真監(jiān)測床底部和床中部溫差，如果溫差超出正常范圍，說明流化不正常，下部有沉積或結(jié)渣，此時(shí)，可短時(shí)開大一次風(fēng)，吹散焦塊，并打開冷渣管排渣；如不能清除，應(yīng)立即停爐檢修。

4.2 點(diǎn)火過程中嚴(yán)格控制進(jìn)煤量

點(diǎn)火過程中，一般床溫達(dá)到500℃以上可加入少量的煤以提高床溫。如果加煤量過多，由于煤粒燃燒不完全，整個(gè)床料含碳量增大，這時(shí)一經(jīng)加大風(fēng)量，就會(huì)猛烈燃燒，床溫上升很快，甚至超過灰的軟化溫度，結(jié)果造成整床超溫結(jié)焦。當(dāng)床溫超過1050℃，雖經(jīng)減煤加風(fēng)措施，床溫仍然上升，此時(shí)必須立即停爐壓火，一般待床溫低于800℃再啟動(dòng)。

4.3 認(rèn)真調(diào)整一二次風(fēng)

對(duì)于高溫分離器，保證任何時(shí)候含氧量不低于3%～5%，以降低飛灰可燃物含量，可防止分離器和返料機(jī)構(gòu)內(nèi)發(fā)生二次燃燒而超溫。運(yùn)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。若超出正常值很多，可能是發(fā)生了二次燃燒。此時(shí)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，說明返料器發(fā)生了堵塞，此時(shí)應(yīng)打開排灰閥放灰，同時(shí)加大返料風(fēng)量。若仍不能消除故障，則必須壓火檢修。

4.4 鍋爐啟動(dòng)期間，返料裝置應(yīng)充滿灰

鍋爐啟動(dòng)期間，返料裝置必須充滿灰后方可投入，否則風(fēng)會(huì)反竄。點(diǎn)火初期先不投返料風(fēng)，待底料中的細(xì)灰充滿返料裝置后則應(yīng)開返料風(fēng)（一般是點(diǎn)火后半小時(shí)），保證床內(nèi)有料，否則，床溫將難以控制。

[1]循環(huán)流化床運(yùn)行中結(jié)焦原因及預(yù)防措施研究[J].李闖,張輝軍.硅谷.2012(18)

[2]論鍋爐結(jié)焦的原因和危害及其解決對(duì)策[J].張樹佳.能源與節(jié)能.2013(03)