循環流化床鍋爐結焦的原因分析及措施

李 景 彥

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030000)

0 引言

當前循環流化床鍋爐燃燒屬于應用最為廣泛的一種清潔高效燃燒方式，發展至今已經非常成熟，只是結合其運用情況來看，其中存在的結焦問題是循環流化床鍋爐運行的重要影響因素。

1 循環流化床鍋爐燃燒中的結焦現象

在循環流化床鍋爐燃燒中，存在以下一些結焦現象[1]：

1)在火孔觀察流化床，可發現有耀眼的白色火花，爐內床料運動不正常，存在渣塊。

2)DCS屏幕顯示出床壓與床溫分布不均勻，且燃燒不夠穩定，其參數產生較大的波動，兩側的床壓、床溫及爐膛負壓之間存在比較大的偏差，其跳動幅度大。

3)爐膛負壓上升，風室的風壓及一次風量波動比較大，且一次風機電流變化幅度大。

4)冷渣機排渣不夠通暢，床層排渣管存在堵塞情況，排渣中有低溫焦塊，也有冷卻后的深褐色高溫焦塊。

5)結焦初期，料層差壓下降，結焦比較嚴重時，其料層差壓則快速上升。

結焦現象的發生可使得燃燒的正常工況被破壞，使得鍋爐出力減少，正常循環也遭到破壞，極易引起爆管安全事故，甚至會造成料層的熔融，進而堵塞排渣口，最終使得鍋爐被迫停止運行。因此，需高度重視結焦問題，分析其原因，并制定有效預防措施。

2 循環流化床鍋爐結焦的原因

在循環流化床鍋爐中出現結焦現象，其直接原因就是床料局部或者床料整體的溫度超過了燒結溫度或者灰熔點溫度，其結焦原因主要可以概括如下幾點[2]。

2.1 床料流化引起結焦的原因

在循環流化床鍋爐的啟動過程中，若是送風量太小，或者送風量較臨界流化風量更小，則會導致添煤速率太快而使得料層流化不佳，進而引起鍋爐內局部溫度過高的問題，最終產生結焦現象。而局部結焦現象會使得周圍顆粒出現粘結現象，并且會漸漸擴大其結焦面積。實際上，鍋爐運行時的料層差壓可直接對燃燒室的料層厚度進行反映，而料層厚度可直接影響鍋爐流化質量，若厚度過大，且缺乏及時的排渣措施或者清除排渣管堵塞，則易導致流化不佳而引起爐膛結焦問題。

2.2 煤燃燒特性及其灰熔點引起結焦的原因

煤含有一定的灰分，而在循環流化床鍋爐燃燒中，煤的灰分熔融特性溫度包括熔化溫度、軟化溫度以及變形溫度。其中，軟化溫度高低水平可判斷煤灰是否容易出現結焦現象。若灰分不同，相應熔點也會存在差異。若是煤中的Fe2S3,FeO,K2O,Na2O等含量較大，則其灰熔點較低，易引起結焦問題；當煤中的SiO2,Al2O3含量較大時，其灰熔點比較高，則不容易發生結焦。通常而言，煤的灰熔點介于1 250 ℃～1 500 ℃之間，若循環流化床鍋爐燃燒所用的煤，其灰熔點小于1 100 ℃，則其在床溫較低的情況下可能會引起結焦問題。另外，煤顆粒處于一定溫度下，待液化后，其顆粒之間會有粘結現象，使得煤顆粒難以完全散出其燃燒熱量而產生結焦現象。同時，煤顆粒的粒度過大，或者粗顆粒比例過大，都可以影響床層流化，使得爐膛溫度過高，最終引發結焦現象。

2.3 運行操作引起結焦的原因

第一，在鍋爐啟動之前缺乏仔細的檢查，若布風板的風帽堵塞問題嚴重，或者爐內澆筑料存在大面積塌落問題，就會引起局部的流化不佳或過熱問題，最終產生結焦現象。第二，啟爐投煤時，若是非落煤點床溫快速下降，強行啟爐，則很容易產生結焦現象。在這一過程中，若投煤量或者投煤時機控制不合理，在煤的質量較差或者床溫比較低的情況下，被投進流化床的煤沒有完全燃燒，或者沒有著火，就會使得鍋爐內可燃質不斷積累，當燃油溫度上升到某個高值時，煤粒燃燒，且床溫繼續上升，加快了煤粒的燃燒，就會使得床溫迅速漲升，無法對其進行控制，最終會產生結焦現象。第三，在鍋爐的運行過程中，若長時間存在風量和煤的配比不當問題，則會導致過量給煤，使得床層局部超溫而結焦。鍋爐處于長期超負荷運行狀態，或者負荷增加速率過快，操作不當，則也容易產生結焦。第四，在停爐時，若煤燃料沒有得到完全的燃燒，也會析出焦油，引起低溫問題，產生結焦現象。

2.4 返料導致結焦的原因

在循環流化床鍋爐方面會遵循灰平衡的原理，因此其返料可直接影響鍋爐的正常運行。若返料時，風量不足，而返料器在耐火材料掉落而產生阻塞問題的情況下，很容易產生結焦現象。因此，返料難以正常返回到循環流化床鍋爐中，就會使得床層溫度太過而產生結焦現象。另外，若料層差壓高放循環灰外排失控，也會導致返料不能正常返回到鍋爐內，使得床溫過高而引起結焦問題。而如果再加煤來維持壓力與氣溫，會使得床溫在返料沒法返至爐膛和加煤等兩種作用下而出現急速上升現象，最終引起床上結焦問題。

3 預防循環流化床鍋爐結焦的有效措施

3.1 鍋爐啟動前預防結焦的措施

在鍋爐啟動之前，需對風帽與風室等進行認真檢查，清理其中的雜物。可進行臨界流化風量的試驗，檢驗風帽是否存在堵塞問題，也能夠在后續運行中采用此風量來為其運行調整提供指導，確保流化正常，一次風量不應該小于這一風量。另外，也要嚴格控制好入爐煤質，尤其是要對燃燒煤的粒度、細度、熔點以及矸石等一系列指標進行嚴格得當的控制，比如確保煤粒度小于10 mm，改善其燃煤結焦特性。

3.2 鍋爐啟動時和點火的預防結焦措施

首先，在鍋爐啟動時，要保證返料裝置充滿灰，再進行投入，避免風的反竄。可提高啟動鍋爐的速度，以防止結焦。循環流化床鍋爐應該盡可能縮短鍋爐啟動時間，避免油煤混燒的時間太長而導致調整不當，造成結焦問題。其次，在點火前做好流化試驗工作，對底料流化情況與底料厚度進行觀察，確保其合格。在點火初期，應該在床溫抵達投煤溫度時即刻投煤，在燃燒穩定狀態下進行斷油，避免結焦。要控制好進煤量、臨界流化風量以及溫升，若床溫為500 ℃，可通過脈沖加煤方法提高床溫，從而加快鍋爐啟動速度。若床溫大于1 050 ℃，則應該停爐壓火，待其小于800 ℃再予以啟動[3]。

3.3 鍋爐運行時的預防結焦措施

在鍋爐運行時，需合理控制床溫，確保運行風量不小于臨界流化風量，保證其料層厚度穩定和風煤配比合理，保障較佳的流化工況，避免床料沉積。在低負荷運行狀態下，若床溫突然下降，判斷為床料沉積問題后，則立即打開冷渣排放管，進行及時的排渣，等到床溫上升正常后，再予以適當的負荷調節。在升降負荷的操作過程中，應該堅持兩個原則，其一是升負荷時堅持先加風后加煤的原則，其二是減負荷時堅持先減煤后減風的原則。

3.4 鍋爐返料結焦的預防措施

壓火后，應該馬上關閉返料閥風與二次風機，再關閉給煤機。若料層溫度下降，則馬上關閉引風機與一次風機，最后關閉全部風門，使得料層呈靜止狀態，隔絕空氣。同時，要保證采用滿足標準的爐內澆筑料和耐火耐磨材料，防止其剝落而引起爐膛和返料器結焦現象。另外，在返料系統投入的過程中要仔細檢查其返料是否正常通暢，避免出現返料故障而產生結焦現象。

4 結語

在循環流化床鍋爐的安全、穩定、經濟運行過程中，鍋爐結焦問題是其重要影響因素，直接影響著鍋爐的推廣應用及其可持續發展。因此，對循環流化床鍋爐結焦現象進行全面正確的認識，并分析其發生的原因，有針對性地采取預防措施，能夠在最大限度上為鍋爐的安全穩定運行提供保障。

[1] 武月枝.240 t/h循環流化床鍋爐結焦的原因及應對措施[J].山東煤炭科技,2017(8):171-172.

[2] 孫永泰.解決循環流化床鍋爐點火結焦的處理方法[J].石油和化工節能,2017(1):36-37.

[3] 劉思權.循環流化床鍋爐結焦機理與預防[J].新疆有色金屬,2015(3):92-93.