循環流化床鍋爐結焦原因及預防策略

張 波

（神華神東電力有限責任公司新疆米東熱電廠，新疆烏魯木齊 830019）

1 循環流化床鍋爐結焦事故機理

機組在運行中，循環流化床鍋爐經常會出現結焦事故，不管是在正常的運行中還是在點火加壓啟動時，都無法避免出現結焦事故。在循環流化床鍋爐密相區里，由于流化被破壞，導致燃燒溫度超過了灰熔點而發生結焦。這種結焦情況不僅會發生在鍋爐內，還會發生在旋風分離器和返料機器中。工作人員要注意的是，一旦鍋爐發生結焦現象，就要立即關閉鍋爐，這對整個生產環節中的工藝、安全、盈利和運行有重大影響。

在鍋爐運行中，燃料的溫度變化先后順序是，先出現變形，再軟化，最后再熔化溫度。比如在使用煤的時候，煤的灰渣熔化溫度高達1 000℃以上時，而兩臺循環流化床鍋爐的燃燒室內的溫度低于灰渣熔化溫度時，一定要將運行溫度控制在灰熔點溫度之內，且比燃燒室內的溫度要低，同時要保持良好的流化狀態，從而減少床料結焦事故的發生。

2 循環流化床鍋爐結焦事故原因

2.1 受到返料的影響

如果返料器出現了不正常的情況，很可能是由于返料風或流化風太小造成的。

（1）由于材料層高放循環灰不受控制外泄而導致返料不能正常到達鍋爐內，從而產生高溫結焦。

（2）如果操作人員繼續加煤維持爐內的溫度和壓力時，循環流化床在壓力和溫度的雙重影響下，使其溫會急速升高，而出現嚴重的結焦。

（3）在啟動鍋爐時，如果先放入煤再投入流化風機，會導致大量的循環物料突然回到鍋爐內，使得溫度急劇下降至200多度。而由于床溫的降低，壁爐中的煤顆粒會減慢燃燒甚至停止燃燒。如果操作不當的話，連續加煤，導致流化床的溫度再次升高，這將導致爐內溫度進一步降低。

（4）如果意識到循環流化床的溫度不能上升，煤也停止了，就會有大量的燃料在爐子里堆積起來。當燃料油將溫度升高到煤顆粒的燃點時，爐內堆積的大量燃料會迅速燃燒，使溫度過高進而發生結焦現象。

2.2 運行參數的影響

鍋爐運行中，如果由于風量太小或風量降低到流化極限以下，會使物料層的流動性變差，局部的溫度也會變高。

（1）當發生局部結焦，周圍的煤顆粒也會黏在一起，使得結焦的范圍更大了。導致此種原因的結焦是因為在啟動中，料層太低，風量太小，從而無法實現良好的流動。

（2）壓差值可以用來作燃燒室內物料層厚度的參數。在鍋爐使用中，物料層的薄厚程度會影響到鍋爐的流化質量，當物料層變得過厚時，會導致鍋爐的流化性變差，造成爐內產生結焦甚至熄火，如表1所示。

表1 鍋爐參數

2.3 溫度控制不及時造成超溫

循環流化床鍋爐在運行中，其實際的顆粒溫度高達1 000℃左右，超過了床溫測點測得的溫度。由此可知，實際的溫度要比床溫測點測出來的溫度要高出很多，再加上一部分的顆粒會產生黏結，這就不可避免地出現焦塊，使得體積逐步增大。若對循環流化床鍋爐的溫度控制不嚴，當發生燃燒故障時，循環流化床鍋爐的床溫變化是比較快的。當爐內的物料較多，熱容積很大時，而床溫沒有得到及時控制時，會很容易產生結焦現象。

2.4 燃料特性和灰熔點對結焦的影響

（1）鍋爐使用的燃料在制作成分上，多少會有一定比例混雜了灰成分，而一般在劣質煤里面比較多。灰分在變化過程中會出現三個臨界溫度，限時變形，再是軟化，最后才是熔化。如果灰分熔點越低，越會出現結焦現象。在一定溫度下，煤顆粒出現了液化現象時，煤顆粒之間會黏結，從而導致煤顆粒自身的燃燒熱量不能被完全散發出來，最終導致出現結焦事故。

（2）鍋爐運行中，料層含碳量過多，導致料層的總溫度上升，使煤中的灰分顆粒達到了一定熔點，導致結焦。與此同時，如果煤種多，燃料處理系統在選煤過程中找不到規律，再加上煤顆粒非常大或非常粗糙時，會對床層的流化產生極大影響，最終導致爐內的溫度上升而引起結焦，如圖1所示。

圖1 結焦原因

3 解決環流化床鍋爐結焦的有效措施

3.1 對煤的質量進行嚴格控制

在運行時，要保證煤的穩定性，特別是矸石、煤顆粒大小等，必須符合相關要求。點火前應對流化進行測驗，控制好底料的厚度和流化變化，使得底料的厚度和流化符合合格標準。另外，必須保證鍋爐內部的空氣動力始終處于一個良好狀態中，從而能夠控制經由旋風分離器處理過的二次燃燒，有效防止旋風分離器、回料器和燃燒室因為溫度過高而出現焦炭問題，減少結焦現象。

3.2 點火期間，控制好投煤量

（1）在初始點火階段，當循環流化床鍋爐的溫度達到了投煤的溫度時，工作人員要及時把煤放到鍋爐中去，控制好煤的投放量，等到煤燃燒穩定后，可以適當停止投放油。

（2）在應對各種突發的故障時，應根據實際情況來考慮是否需要停止加油，以縮短煤油的混合燃燒時間。避免出現結焦問題。

（3）在火剛剛點著時，如果投入了大量的煤會使得循環流化床的溫度一下上升，造成爆燃。

（4）在剛開始投放煤炭時，可以進行少量間隔性進行供煤，嚴禁太快太猛。在溫度低于700℃時，盡量采用點動投煤的方式進行供煤，一定要參考氧氣量的實際變化數值，控制供煤量，選擇最佳的投煤時間。

（5）在點火的初期，工作人員要保證鍋爐內空氣的分布均勻。在點火結束后，在恰當的時間把鍋爐里面的廢渣清除干凈，從而不會因為煤渣等而影響鍋爐的正常運行。

（6）為了避免低溫燒焦現象的發生，鍋爐內易結焦區域要保持良好的流化狀態，從而讓煤顆粒混合均勻。

3.3 嚴格規范相關的操作步驟

在循環流化床鍋爐的運行中，相關人員要嚴格遵守相關的操作流程，從而減少鍋爐引發故障，避免因返料閥內的某些死角而導致結焦。同時，嚴格檢查回料閥內的充氣量，使回料閥內的充氣量不超過鍋爐總風量的1%，從而避免將回料閥部分區域中未燃燒完的煤顆粒返回到回料閥的某些區域中出現復燃而結焦。

3.4 低負荷運行時的處理措施

在運行過程中，如發現床溫突然下降，那么除了考慮到斷煤之外，還要考慮到可能是床料的沉積而引發的。此時，如果在循環流化床鍋爐內放入大量的煤，會使沉積現象加劇，流化的質量會成倍惡化，出現局部結焦。這主要是因為床料出現沉積時，沒有及時打開冷渣排放管對廢渣進行排渣處理，而當溫度處于正常后，應當調整到較高負荷下運行即可。

3.5 加快啟動速度，避免結焦

在使用循環流化床鍋爐時，工作人員應盡可能縮短啟動時間，避免因油和煤長期在一起混合燃燒，以及操作不當而產生的結焦現象。如果在鍋爐內放入大量的煤，卻不能完全被燃燒，那么就很容易與一些未燃燒的油黏結在一起，最終在高溫下變成局部焦炭。當啟動時間過長時，煤和油也會處于混合燃燒狀態中，再加上調整不到位，鍋爐就會出現結焦。

3.6 嚴格控制好床溫

循環流化床鍋爐的溫度是采用獨特的床面垂直分布的形式來測量的，這樣能及時發現局部過熱而引發的結焦現象。在使用過程中，通過熱電偶測點來檢查是否有異常情況出現。一旦發現異常，應盡快采取應對措施來解決。當循環流化床的溫度過高時，必須立即增加一次風量或減少燃料，從而使得床層的溫度降低。另外，還要根據溫度的變化，進行風量和投煤量的增減，使得床溫的變化不會太大，避免造成結焦。

4 結束語

在循環流化床鍋爐運行當中，要使鍋爐能夠安全運行，還要嚴格按照相關的流程控制好風煤比，調整好料層的厚度，仔細檢查現場運行情況，發現問題及時解決，防止結焦事故的發生。在循環流化床鍋爐的運行過程中，影響到運行安全穩定性的一個問題就是鍋爐結焦問題。另外，為了循環流化床技術能得以不斷發展，要對循環流化床鍋爐的結焦原因進行進一步的分析，提出有效的策略去避免結焦現象的發生，從而減少鍋爐在運行中結焦現象的發生。