循環流化床鍋爐燃燒事故的預防

高杰 張舒越

(陜西延長石油(集團)有限責任公司煉化公司輕烴綜合利用項目動力站，陜西 延安 727400)

0 引言

循環流化床鍋爐常發生的燃燒事故主要包括：燃燒熄火、床料結渣、返料系統結渣、燃燒爆炸事故。

下面分別討論各事故發生原因及預防措施

1 燃燒導致熄火

流化床燃燒導致的熄火主要是因為斷煤，在流化床燃燒的時候，物料中含有很多灼熱物質，溫度甚至高達了950°左右。在床料當中有一大部分都是熱灰渣，其中有5%是可燃物質，這種可燃物質主要屬于焦炭，而在每分鐘之內能夠加入到燃燒室當中的新的燃料，只占有整體的1%。在循環流化床燃燒時出現了時間比較短的斷煤現象的時候，床料當中有5%左右的可燃物質仍然能夠維持五分鐘左右的燃燒時間。所以在進行循環流化床燃燒的時候，要持續不斷的供給煤，并且按照負荷的實際變化程度進行調整，這樣是不會導致熄火情況發生的。導致煤的供給中斷最為重要的原因就是其中水分比較大。煤在進行燃燒的時候出現了堵塞等現象，工作人員沒有及時發現這些現象，并且將其消除，所以一般情況下應盡量搭建一些相對來說面積比較大的煤棚，同時要提高檢測力度，盡量讓水分更低一些。也可以設計報警或者是語音提示等，這樣可以有效地避免出現煤的供給中斷的情況。

另外，在采用油槍點火時，當床溫已經能夠高達100級950℃左右的時候，需要逐漸的撤取油槍，然后增加煤的供給量。要是確定煤已經著火了，并且燃燒的溫度可以上升的時候，再將最后一個油槍撤出來。如果在將油槍全部都撤出來之后溫度突然下降，甚至產生了熄火的危險，必須要重新將油槍投入進去。在撤出的過程當中，任何一個環節的操作問題，都很容易會導致火的熄滅。在運行的過程中，很有可能會產生一種因為燃燒熄火而導致床尿量失控的現象。高的床料量和燃燒溫度對應高的鍋爐負荷；低床料量以及燃燒的溫度和低的鍋爐負荷相互對應。循環流化床在排除鍋底爐渣的時候主要有兩種辦法。第一種就是持續不斷地將底渣排除，第二種就是間接式的降底渣排除。第一種可以始終維持床料量不會發生改變，而第二種會將床料量維持在一定程度內。

2 床料發生結渣

流化床的燃燒結渣是非常容易發生的一種情況，不管是在點火啟動的時候，還是壓火啟動的時候，又或者是運行的過程當中都很有可能會發生這種現象。燃燒結渣不僅僅是出現在燃燒室里，也很可能會出現在分離裝置等。一旦產生結渣就必須要立即停爐處理，對于安全以及經濟的運行等都會帶來比較大的影響。

上述各種結渣原因是操作溫度超過了灰的熔點。如果控制運行溫度低于灰熔點200～300℃，保持正常流化狀態和正常流動，就不會發生床料和灰渣結渣現象。灰渣的熔點一般在1250～1350℃之間，具體數值的大小與灰渣的特性、灰渣的成分、燃燒氣氛有關。燃燒室結渣分為高溫結渣和低溫結渣兩種。在操作的時候，工作人員必須更加精確地對結渣的種類進行判斷，然后采取相對應的措施，否則這種情況將會變得非常嚴重，甚至會導致停爐現象發生。低溫結渣的渣塊比較疏松，不像高溫結渣渣塊那樣致密，發生低溫結渣時，趕快加大流化風量，比較大的風力也可以讓渣塊變散。高溫結渣主要指的就是在運行的時候以及啟動過程當中很有可能會發生的一種現象。主要特點是全床完全出現流化現象，以及燃燒的溫度已經超過了熔點。但運行過程當中火焰甚至已經變成了白色。床的溫度也會突然之間上漲，甚至超過了1150℃左右。風的波動非常異常，如果產生了高溫結渣的情況，工作人員必須采取相應的緊急措施。緊急停爐，并且扒出渣快重新將其啟動。在冷卻之后進行人工打渣。如果高溫結扎能夠被及時發現，工作人員也可以打開風機，加大流化風量，減少大面積結渣現象發生。

3 燃燒事故的基本原因

在鍋爐的爐膛里，因為剩下的可燃物和適當比例的空氣，相互組成一種比較危險的可燃混合物，在為其提供了點火源的條件下，就會快速的或者非控制的發生燃燒，如果可燃物混合物的數量以及空氣燃料的比例，讓鍋爐的爐膛內出現的爆炸力的時候，一經點火就會立刻產生爆炸，產生爆炸的條件和原因有以下幾個方面。首先就是燃料和空氣或者燃燒器的點火源被切斷了之后，就會導致瞬間熄火的情況發生。在恢復并且延時之后，聚集的可燃物很有可能會被重新引燃。其次就是輔助燃料泄漏到沒有燃燒的爐膛里，通過火花或者別的點火源的點燃累積的可燃物，重復很多次都沒有能夠點燃輔助燃料，但是又不能夠進行適當吹掃的時候，就會使得易爆炸的混合物出現積累。而燃料以及空氣所組成的爆炸性的混合物，作為主燃料進入到點火溫度的床里，然后積累起來，就會被火花或者別的點火元素點燃。用比較過高的風量，對其進行吹掃，把灰斗里面的可燃物攪起，然后通入到所有床室，或者一些床室的風量不足，就很有可能會造成不完全燃燒以及可燃物積累的情況，那么在鍋爐的爐膛里或者是機組的一些別的部分當中，就很有可能會直接導致可燃物積累在一些容易積累的死區，而這些積累的可燃物質，在點火之后很有可能就會產生極大的爆炸力。這種爆炸力有可能會給之后生產造成威脅。高溫結渣發生的原因及預防措施：

3.1 點火過程中爆燃引起高溫結渣

防止點火過程中高溫鞋扎的情況必須注意以下幾方面特點，首先床的含碳量不能夠超過百分之3到5左右。其次是床料的溫度一旦達到了著火溫度，必須少量加煤，之后，要徹底停止加煤，確定煤已經著火之后，再適當的加一些。隨著溫度的上升持續的完成加煤的任務，避免一次性加的過多，使得燃料累積，出現燃爆現象，甚至導致比較嚴重的高溫結渣。

3.2 因為負荷變化過大的結渣

一般，當鍋爐的負荷變得非常大的時候，必須要加風以及加煤，一旦負荷有所轉小，要適當的減風和減煤。工作人員一旦忽略了這個步驟，那么燃燒時的溫度很有可能會降低，因此而熄滅。或者是不斷地溫度上升，導致高溫結渣而不得不停爐。

3.3 煤熱值大幅度變化導致高溫結渣

一般在熱值變小了的時候，必須要適當的讓給煤量有所增加。熱值在有所增加的時候要盡量減少給煤量。如果不能夠及時調整，那么在熱值不斷變化的情況下，燃燒時的溫度也會因此而變化。有可能會熄火，也有可能會因為高溫結賬而導致停爐現象。

(1)返料器發生故障，不返料造成高溫結渣。

(2)反料投入運行不合格的問題。

一些容量不大的循環流化床鍋爐，一旦投入反料不對，很有可能會壓面燃燒室的火，造成熄火的現象。有一些工作人員在鍋爐已經運行了一段時間之后，再將反料投入，但是很難控制反料量，因此造成大量的反料現象，使得火被壓滅，在點火完畢之后反投料之前必須要把料放掉，一部分完成之后再開啟返料的風機。否則很有可能會壓滅火，導致再次點火失敗。

4 返料系統結渣

4.1 返料器內高溫結渣的原因

(1)設計上的原因。返料器流化床和移動床面積及送風量都變大，返料器變成了一個燃燒室，燃燒溫度超過灰熔點而結渣。

(2)運行上的原因。飛灰含碳量偏高，移動床風量過大，造成移動床燃燒，溫度超過灰熔點二結渣。

(3)分離器和返料器料腿中的耐磨隔熱層脫落，掉入返料器中，破壞了移動床和流化床的流動情況二產生結渣。

5 循環流化床鍋爐燃燒熄火和預防

循環流化床的鍋爐燃燒一般情況下是不會出現爐膛爆炸或是熄火的，但并不是完全不會出現事故，所以，需要盡量避免人為因素所導致的燃燒事故，比如在鍋爐的爐膛內，因為剩余的一些可燃物和適當比例的空氣相互組成的一種危險的可燃混合物。在提供了點火源的條件之下，將會迅速的導致不受控制的燃燒。如果可燃的混合物的數量以及空氣燃料相互之間的比例，會讓鍋爐爐膛之內產生爆炸力的話，一旦點火就會立刻發生爆炸，造成非常嚴重的后果，所以，相關工作人員必須對這方面問題多加注意，使循環流化床的使用能夠更加安全，獲得更多提高。而循環流化床鍋爐熄火的問題，也是非常嚴重的，主要引起熄火的原因，有以下幾個方面，首先，就是斷煤，斷煤是引起循環流化床鍋爐燃燒，熄火最重要的原因之一，造成斷煤主要是因為，煤中的水分大于8%，沒在煤倉內出現搭橋堵塞不下煤，雖然運行人員及時發現了，但是不一定能夠及時消除，那么，就很容易會導致一些水分比較大的煤，燃燒的時候比較頻繁，而產生堵煤。其次，要避免高溫結渣，或是低溫熄火的情況。如果鍋爐的負荷變大的時候，要盡量加風和煤，相反，如果鍋爐的負荷變小的時候要減風和煤。如果沒有這樣做，很有可能，會導致燃燒時熄火。如果，想要預防斷煤，首先要設計比較大的干煤棚，要盡量控制水分低于8%左右，同時也要盡量提高對煤的監視，設計斷煤報警或者是語音提示等，這也正是可以防霉最為有效的措施之一。

6 燃燒爆炸事故

燃燒爆炸的基本條件：(1)有很多可以被燃燒的氣體，比如一氧化碳等。(2)其中包含大量氧氣。(3)接觸到了明火。(4)空氣循環不夠相對較為封閉的容器內

在鍋爐進行點火啟動的時候，燃燒室之內的燃料如果不完全燃燒也會產生一些可燃性的氣體。如果其中包含的氧氣過多，或是燃燒室內出現了明火，這些都是不可避免的現象。因此可以認為在燃燒爆炸的過程中，四個因素里的前三個都是非常難以在點火的時候消除掉的。第一個因素如果產生了很多可燃性的氣體，也可以通過吸風機將其立即抽走。也可以使用鼓風量加大的方式稀釋濃度防止出現爆炸。鍋爐爆炸是在鍋爐房當中非常嚴重的事務之一，除了會讓設備被損壞，造成比較嚴重的經濟損失，往往還會造成人員的傷亡。因此相關人員必須要擁有安全意識，盡量避免出現燃燒爆炸的情況。預防措施主要有以下。

(1)工作人員必須要了解燃燒爆炸的必要性條件是什么，在點火操作和運行的過程，避免大量的可燃性氣體被封閉在狹小的空間內。在點火及壓火之前，必須要將可燃性氣體稀釋清掃。

(2)燃燒室的上半部分要盡量涉及到防爆門，可以有效地盡量減少給設備所造成的損壞。

(3)一套比較符合規格的點火操作的程序，可以避免產生爆炸。

(4)工作人員在完成工作的時候，必須根據相應的規章制度來進行。