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(diǎn)，近年來(lái)，在我國(guó)得到迅速發(fā)展。但由于其固有的一些特點(diǎn)，運(yùn)行中仍然存在一些問(wèn)題，結(jié)焦就是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中較為常見(jiàn)的故障。因此對(duì)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(yùn)行人員參考。

1 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過(guò)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(yùn)行方式這3個(gè)因素互相作用的結(jié)果。本文主要從運(yùn)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(guò)煤灰熔點(diǎn)。當(dāng)床料中含碳量過(guò)高，如不及時(shí)調(diào)整風(fēng)量或返料量來(lái)控制流化床床溫，整個(gè)床溫將急劇上升，超過(guò)灰熔點(diǎn)，便會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦。這時(shí)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(shí)，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(gè)漸進(jìn)的逐漸加劇的過(guò)程，這就需要根據(jù)不同CFB鍋爐自身特點(diǎn)，在運(yùn)行過(guò)程中適當(dāng)控制和調(diào)整。

1.1 CFB鍋爐床料流化不良

事實(shí)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(guò)小，低于臨界流化風(fēng)量，物料流化不好。爐底風(fēng)壓過(guò)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）啟爐時(shí)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(huì)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(shí)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(shí)，仍然加大風(fēng)量，使風(fēng)量大大超出了正常運(yùn)行所需的風(fēng)量，也進(jìn)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(dòng)時(shí)投煤過(guò)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(diǎn)床溫偏低，不同部位的床溫偏差可達(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。

4）大顆粒床料比例過(guò)大

CFB鍋爐啟動(dòng)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(guò)10%，若啟動(dòng)床料顆粒度比例太大，則需要較高的流化速度。在鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)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(yán)重分層，使流化不良，引起結(jié)焦。

1.2 運(yùn)行調(diào)節(jié)的問(wèn)題

1）油槍燃燒工況欠佳

啟動(dòng)點(diǎn)火期間需長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行床上油槍?zhuān)瑸榱耸谷剂先紵浞?，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(qiáng)，長(zhǎng)度拉大，使油槍噴口對(duì)面局部床料溫度達(dá)到軟化熔融狀態(tài)，造成油槍噴口對(duì)面墻壁附近堆渣。同時(shí)，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(duì)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(gè)反應(yīng)燃燒室料層厚度的參數(shù)，在鍋爐運(yùn)行中，料層厚度大小會(huì)直接影響鍋爐的流化質(zhì)量。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，一般鍋爐連續(xù)用油點(diǎn)火3～4天，床上的油槍長(zhǎng)時(shí)間投入會(huì)導(dǎo)致床料局部高溫粘結(jié)，因此，在投煤點(diǎn)火前通過(guò)冷渣器排渣適當(dāng)降低料層厚度，可以增強(qiáng)料層流動(dòng)性，減小料層阻力。

3）返料不正常的影響

由于運(yùn)行調(diào)節(jié)不當(dāng)，使返料風(fēng)過(guò)小造成返料器返料不正常，返料無(wú)法正常返至爐內(nèi)，從而造成床溫過(guò)高而結(jié)焦的現(xiàn)象較常見(jiàn)。啟爐過(guò)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，甚至降幅達(dá)200℃以上。此時(shí)，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(shí)，應(yīng)該停止上煤，運(yùn)行人員如果判斷錯(cuò)誤反而想通過(guò)繼續(xù)加煤來(lái)使床溫回升，則會(huì)導(dǎo)致床溫進(jìn)一步下降及爐內(nèi)燃料的繼續(xù)積累，而當(dāng)意識(shí)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(huì)迅速燃燒而使床溫失控進(jìn)而出現(xiàn)結(jié)焦。

4）運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示，床料顆粒的實(shí)際溫度比床溫測(cè)點(diǎn)測(cè)得溫度要高150～200℃，有時(shí)床溫測(cè)點(diǎn)反映的溫度正常，但實(shí)際溫度已達(dá)1000℃多度，部分顆粒產(chǎn)生粘黏，形成焦塊，并逐步長(zhǎng)大。當(dāng)出現(xiàn)燃燒故障時(shí)，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(shí)控制，極易產(chǎn)生結(jié)焦。

5）鍋爐長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行或負(fù)荷增加過(guò)快或長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)煤配比不當(dāng)，過(guò)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(cè)量裝置故障，床溫表失準(zhǔn)，造成運(yùn)行人員誤判斷，從而床溫偏高造成結(jié)焦。

3）給煤機(jī)稱(chēng)重裝置不準(zhǔn)。給煤量測(cè)量不準(zhǔn)使給煤過(guò)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(dòng)前，流化風(fēng)嘴堵塞過(guò)多或有耐磨材料等雜物留有爐內(nèi)。投運(yùn)啟動(dòng)燃燒器時(shí)，嚴(yán)重配風(fēng)失調(diào)或燃燒功率過(guò)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(huì)迅速增長(zhǎng)，焦塊長(zhǎng)大速度越來(lái)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(yùn)行人員必須掌握的原則。

1）啟運(yùn)前準(zhǔn)備充分

在每次鍋爐啟動(dòng)前，在認(rèn)真檢查風(fēng)帽、風(fēng)室，清理雜物的同時(shí)，點(diǎn)火啟動(dòng)前，必須應(yīng)進(jìn)行冷態(tài)流化試驗(yàn)，確認(rèn)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(xì)度的比例、煤的發(fā)熱量及煤的熔點(diǎn)等指標(biāo)要嚴(yán)格控制。

3）點(diǎn)火過(guò)程中嚴(yán)格控制進(jìn)煤量

當(dāng)床料溫度達(dá)到煤的著火溫度以后，少量加煤后停止加煤，確認(rèn)加入的煤著火之后再繼續(xù)加一點(diǎn)煤。隨著床料溫度的上升，斷續(xù)加煤。切忌加煤過(guò)快過(guò)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(jì)要求。

嚴(yán)格控制料層差壓，均勻排渣。放渣要及時(shí)，排出的爐渣有渣塊應(yīng)及時(shí)處理，排渣結(jié)束后排渣門(mén)要關(guān)閉嚴(yán)密。

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

在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，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(shí)若增大給煤量，反而會(huì)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(shí)，應(yīng)打開(kāi)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(fù)荷下運(yùn)行。

5）調(diào)整好一、二次風(fēng)

運(yùn)行過(guò)程中注意一、二次風(fēng)的調(diào)整，保證任何時(shí)候含氧量不低于3%～5%。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。若升溫過(guò)快且超出正常值很多，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(kāi)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(shí)需打開(kāi)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。

6）注意爐膛差壓裝置和返料增壓風(fēng)機(jī)的控制

為監(jiān)視返料機(jī)構(gòu)是否正常工作，注意對(duì)爐膛差壓裝置和返料增壓風(fēng)機(jī)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(gè)參數(shù)。一般爐膛差壓控制在0.5 kPa以上。運(yùn)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(yùn)行中控制好爐膛差壓，返料機(jī)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(dòng)狀態(tài)，在一次風(fēng)壓不能滿足返料要求時(shí)，返料風(fēng)增壓風(fēng)機(jī)對(duì)預(yù)防返料器結(jié)焦是非常有意義的。

7）變負(fù)荷運(yùn)行嚴(yán)格控制床溫

變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)格控制床溫在允許范圍內(nèi)，做到升負(fù)荷先加風(fēng)后加煤，降負(fù)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(guò)程中的操作

停爐過(guò)程中，待熄火后，繼續(xù)維持風(fēng)機(jī)運(yùn)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(jī)的運(yùn)行并關(guān)閉擋板。在停爐過(guò)程中，要注意對(duì)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(guò)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(guò)程中，冷渣器一般始終保持運(yùn)行，直至床壓達(dá)到要求。每次停爐后將爐內(nèi)底料放盡，檢查有無(wú)結(jié)焦、風(fēng)帽堵塞或損壞情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理。壓火時(shí)先停給煤，再運(yùn)行幾分鐘后停風(fēng)機(jī)，壓火期間，一定要緊閉各爐門(mén)、所有進(jìn)風(fēng)門(mén)以及排渣門(mén)。

3 結(jié)語(yǔ)

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

［1］邱保開(kāi).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(jì)與運(yùn)行［M］.中國(guó)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(ài)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）.