循环流化床锅炉结焦原因及预防策略

循环流化床锅炉结焦原因及预防策略

陈斌

新疆圣雄能源股份有限公司

摘要：改革后，在社会高速发展下，我国的科学技术水平不断进步。近些年来，循环流化床锅炉技术作为一项燃烧效率高的技术备受人们青睐，而且循环流化床燃烧产生的废渣可以得到有效利用。但是，由于操作不当、经验不足等原因，经常会在工作的过程中出现一些技术性、安全性问题，比如结焦等。结合具体实例对发电厂循环流化床锅炉结焦的原因进行了分析，并提出了一系列预防措施。

关键词：电厂；循环流化床锅炉；结焦原因

引言

循环流化床锅炉（CFB）因燃烧原理特殊，具有燃料适应性广、蓄热能力强、排放指标低等众多优点，已成为火电机组的主流趋势之一。影响CFB长周期、安全、经济运行的因素较多，例如，受热面泄漏、返料系统工作不正常、炉内结焦等。其中一些缺陷可以采取压火停炉不停机的方式，维持最低负荷运转的同时完成消缺工作。可以有效避免因消缺造成的非停，同时还能使机组快速恢复至中调下达的负荷给定值。有些缺陷则需要停炉处理，如炉内结焦，不仅检修维护工作量大，而且耗时较长，严重影响锅炉的安全运行，是一种需要避免的恶性问题。

1循环流化床锅炉结焦事故机理

机组在运行中，循环流化床锅炉经常会出现结焦事故，不管是在正常的运行中还是在点火加压启动时，都无法避免出现结焦事故。在循环流化床锅炉密相区里，由于流化被破坏，导致燃烧温度超过了灰熔点而发生结焦。这种结焦情况不仅会发生在锅炉内，还会发生在旋风分离器和返料机器中。工作人员要注意的是，一旦锅炉发生结焦现象，就要立即关闭锅炉，这对整个生产环节中的工艺、安全、盈利和运行有重大影响。在锅炉运行中，燃料的温度变化先后顺序是，先出现变形，再软化，最后再熔化温度。比如在使用煤的时候，煤的灰渣熔化温度高达1000℃以上时，而两台循环流化床锅炉的燃烧室内的温度低于灰渣熔化温度时，一定要将运行温度控制在灰熔点温度之内，且比燃烧室内的温度要低，同时要保持良好的流化状态，从而减少床料结焦事故的发生。

2结焦的原因

a)由于对燃料投放量的控制不稳定，循环流化床锅炉内部燃烧床压力和温度不稳定，燃烧的热力学参数变动较大，锅炉主要参数如表1所示；b)过量煤燃料的投放导致炉内O2含量急剧下降，严重时会熄火；c)由于鼓风强度控制的不稳定性，炉内压力变动较大，锅炉内部压力、负载及气温的降低也是产生结焦的原因；d)灰渣排放遇到阻碍会导致锅炉的排渣管发生堵塞，使得排放过程中出现结焦过程；e)从观火孔可观察到有渣块和白色火花出现在流化床中，导致设备停止运转。

3循环流化床锅炉结焦的预防措施

3.1控制锅

炉点火过程。锅炉点火启动时需要保障流化顺畅，尤其是在后期进行燃料投放时，炉内过高的温度会导致绝大多数的煤被点燃，如果着火，则会使得温度急剧升高，未能及时控制则会导致结焦。因此，点火时需要分批次进行煤燃料的投放，以保障床料的顺利流化，在此过程中可能会有微小的结焦现象，但要尽可能地将结焦排出。

3.2床料翻滚

运行中炉膛两个床之间床压相差超过2.5kPa并逐渐增大发生停炉。1）要保证在运行过程中煤量的供给、物料的返料和对炉渣清理的及时性和协调性，从而确保在设备两侧床压的平衡性。2）在对煤量的供给进行调整时，需要合理的对煤量进行调整，保证煤量分配的均匀性，使其合理的分布在床面上。3）在对炉膛外侧的返料量进行调整时，需要保证其调整的均匀性，不得使床压出现偏差。炉膛两侧外置床返料量调整基本一致，避免因为返料量偏差而产生床温床压偏差。4）为了保证炉膛两边的床温和风量的平衡，需要不断地对炉膛的给煤量和风量进行调节。

3.3运行方面

（1）从源头上改变燃煤的焦结特性，或者采取不同特性的煤种掺烧，以达到控制灰熔点的目的。（2）锅炉启动前认真检查风帽、风室，清理杂物，防止风帽堵塞。启动时，应进行冷态流化试验，确认床层布风均匀，流化良好，确定临界流化风量，运行中避免一次风量低于该风量。（3）加快启动速度，尽量缩短油煤混烧时间。点火初期当床温达到投煤温度时，应立即投煤，燃烧稳定后果断断油，防止结焦。锅炉升温升压期间，床温达到500℃以上可加入少量的煤以提高床温。刚开始投煤时，不要过快过猛，应遵循脉动给煤的原则。若发现密相区床温急剧升高，说明底料有结焦的趋势，则应该减少给煤量，增加风量，防止结焦。（4）综合考虑控制NOx的影响，床温应控制在850～950℃，燃烧调节要平稳，避免床温大起大落，更要避免超过1000℃。通过调整风煤配比、返料量、入炉煤粒径、床压等进行控制。虽然分级配风有利于控制热力型NOx的生成，但不可以将一次风控制到临界风量以下。（5）运行过程中，保持合理的一、二次风配比。运行中一次风量不得低于对应料层厚度下的最低临界流化风量，以保证床料充分流化。二次风补充燃烧中氧的不足，应根据入炉煤挥发分含量及机组负荷调整二次风量。（6）需要用压火处理缺陷时，首先停止给煤机，待床温降于800℃时，立即停止所有风机，并迅速关严各送风门。使得料层从流化状态迅速转变为静止堆积状态，与空气隔绝，动作越快越好。（7）对于高温分离器，保证任何时候含氧量不低于3%～5%，以降低飞灰可燃物含量，防止分离器和返料机构内发生二次燃烧而超温。运行中要定期查看返料的情况，监视返料器床层的温度是否正常。

3.4点火期间，控制好投煤量

（1）在初始点火阶段，当循环流化床锅炉的温度达到了投煤的温度时，工作人员要及时把煤放到锅炉中去，控制好煤的投放量，等到煤燃烧稳定后，可以适当停止投放油。（2）在应对各种突发的故障时，应根据实际情况来考虑是否需要停止加油，以缩短煤油的混合燃烧时间。避免出现结焦问题。（3）在火刚刚点着时，如果投入了大量的煤会使得循环流化床的温度一下上升，造成爆燃。（4）在刚开始投放煤炭时，可以进行少量间隔性进行供煤，严禁太快太猛。在温度低于700℃时，尽量采用点动投煤的方式进行供煤，一定要参考氧气量的实际变化数值，控制供煤量，选择最佳的投煤时间。（5）在点火的初期，工作人员要保证锅炉内空气的分布均匀。在点火结束后，在恰当的时间把锅炉里面的废渣清除干净，从而不会因为煤渣等而影响锅炉的正常运行。（6）为了避免低温烧焦现象的发生，锅炉内易结焦区域要保持良好的流化状态，从而让煤颗粒混合均匀。

结语

在循环流化床锅炉运行当中，要使锅炉能够安全运行，还要严格按照相关的流程控制好风煤比，调整好料层的厚度，仔细检查现场运行情况，发现问题及时解决，防止结焦事故的发生。在循环流化床锅炉的运行过程中，影响到运行安全稳定性的一个问题就是锅炉结焦问题。另外，为了循环流化床技术能得以不断发展，要对循环流化床锅炉的结焦原因进行进一步的分析，提出有效的策略去避免结焦现象的发生，从而减少锅炉在运行中结焦现象的发生。

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