循环流化床锅炉运行中结焦原因分析及预防措施

2011-08-15杨圣春

山东电力高等专科学校学报 2011年3期

杨圣春

1.安徽电气工程职业技术学院安徽合肥 230051；

2.安徽电力培训中心安徽合肥 230022

0 引言

循环流化床锅炉有着燃烧高效、煤种适应广、低污染等优点，近年来，在我国得到迅速发展。但由于其固有的一些特点，运行中仍然存在一些问题，结焦就是循环流化床锅炉运行中较为常见的故障。因此对循环流化床锅炉结焦原因的分析并提出解决办法，供循环流化床锅炉运行人员参考。

1 循环流化床锅炉运行过程结焦原因分析

循环流化床（CFB）锅炉结焦的发生是由锅炉结构、燃料特性和运行方式这3个因素互相作用的结果。本文主要从运行的角度分析结焦原因。结焦的直接原因是CFB锅炉床料整体或局部温度超过煤灰熔点。当床料中含碳量过高，如不及时调整风量或返料量来控制流化床床温，整个床温将急剧上升，超过灰熔点，便会产生结焦。这时虽然CFB锅炉床料流化正常，但是由于床层整体温度水平较高而形成的结焦现象。有时，CFB锅炉床层整体温度低于灰渣变形温度，但是锅炉局部超温也常常引起的结焦。局部结焦占CFB锅炉的结焦现象的大多数。锅炉结焦是一个渐进的逐渐加剧的过程，这就需要根据不同CFB锅炉自身特点，在运行过程中适当控制和调整。

1.1 CFB锅炉床料流化不良

事实上CFB锅炉结焦绝大多数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）流化风量偏低

一次风量过小，低于临界流化风量，物料流化不好。炉底风压过低，布风板阻力较低，一般布风板阻力应为整个料层阻力的25～30%，布风不均，致使炉内流化不良，在床层内出现局部吹穿，而其它部位供风不足，床温偏高，物料产生粘结，从而形成焦块。

2）启炉时料层不均匀

料层不均匀将造成料层薄的部分被吹空，形成烟气短路，而其它部分却因未能较好流化以及煤块颗粒碳化形成高温而结焦。料层太厚，料层阻力太大，会造成床料流化不良而结焦。炉内床料较少，在回料阀内始终不能堆积足够的料位，也不能形成正常的回料循环。若此时误判断流化不好是风小所至，因此当床料已经不多且颗粒较大时，仍然加大风量，使风量大大超出了正常运行所需的风量，也进一步加剧了床料的流失，极易形成空床，只能立即停炉。

3）启炉投煤不当

启动时投煤过程中极易造成落煤区域，燃料不能正常流化而快速升温，而非落煤点床温偏低，不同部位的床温偏差可达300～400℃以上，在此情况下，若继续强行起炉，将极易造成结焦。

4）大颗粒床料比例过大

CFB锅炉启动用的床料要求采用CFB锅炉排出的冷渣，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以上不能超过10%，若启动床料颗粒度比例太大，则需要较高的流化速度。在锅炉点火启动过程中，风量略高于临界流化风量，当床料颗粒较大，容易出现大颗粒沉底致床料严重分层，使流化不良，引起结焦。

1.2 运行调节的问题

1）油枪燃烧工况欠佳

启动点火期间需长时间运行床上油枪，为了使燃料燃烧充分，二次风压调节压力稍高，导致油枪喷口火焰刚度增强，长度拉大，使油枪喷口对面局部床料温度达到软化熔融状态，造成油枪喷口对面墙壁附近堆渣。同时，火焰里有大量未燃尽的油烟混杂在床料里，局部贴壁下行的床料与流化上升的床料粘附在油枪喷口的对面附近的壁面上，形成层状的含有油烟的焦块。

2）料层压差的影响

料层压差是一个反应燃烧室料层厚度的参数，在锅炉运行中，料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量。在机组启动过程中，一般锅炉连续用油点火3～4天，床上的油枪长时间投入会导致床料局部高温粘结，因此，在投煤点火前通过冷渣器排渣适当降低料层厚度，可以增强料层流动性，减小料层阻力。

3）返料不正常的影响

由于运行调节不当，使返料风过小造成返料器返料不正常，返料无法正常返至炉内，从而造成床温过高而结焦的现象较常见。启炉过程中，若在投煤后再投入流化风机，当返料突然回炉床时，造成床温陡降，甚至降幅达200℃以上。此时，炉床内煤粒因床温下降而燃烧减慢甚至停止着火燃烧。此时，应该停止上煤，运行人员如果判断错误反而想通过继续加煤来使床温回升，则会导致床温进一步下降及炉内燃料的继续积累，而当意识到床温无法回升而停煤后，炉内燃料已大量积累，如果再用燃油将床温升高，炉内积累的大量可燃质会迅速燃烧而使床温失控进而出现结焦。

4）运行经验不足

运行经验显示，床料颗粒的实际温度比床温测点测得温度要高150～200℃，有时床温测点反映的温度正常，但实际温度已达1000℃多度，部分颗粒产生粘黏，形成焦块，并逐步长大。当出现燃烧故障时，CFB床温的变化是非常快的。由于炉膛内的物料很多，热容积大，床温如不能及时控制，极易产生结焦。

5）锅炉长期超负荷运行或负荷增加过快或长时间风煤配比不当，过量给煤造成结焦。

1.3 设备故障

1）风帽损坏，造成布风板布风不均，部分料层不流化。

2）床温测量装置故障，床温表失准，造成运行人员误判断，从而床温偏高造成结焦。

3）给煤机称重装置不准。给煤量测量不准使给煤过多，造成床层局部超温结焦。

4）部分流化风嘴堵塞。锅炉启动前，流化风嘴堵塞过多或有耐磨材料等杂物留有炉内。投运启动燃烧器时，严重配风失调或燃烧功率过大造成结焦。

2 CFB锅炉结焦的预防措施

循环流化床锅炉结焦一旦产生，便会迅速增长，焦块长大速度越来越快，因此预防结焦和及早发现结焦并予以清除是运行人员必须掌握的原则。

1）启运前准备充分

在每次锅炉启动前，在认真检查风帽、风室，清理杂物的同时，点火启动前，必须应进行冷态流化试验，确认床层布风均匀，保证流化良好。

2）保证入炉煤质

要保证良好而稳定的入炉煤质，特别是入炉煤的粒度、粗细度的比例、煤的发热量及煤的熔点等指标要严格控制。

3）点火过程中严格控制进煤量

当床料温度达到煤的着火温度以后，少量加煤后停止加煤，确认加入的煤着火之后再继续加一点煤。随着床料温度的上升，断续加煤。切忌加煤过快过多，造成燃料累积，产生燃料累积，产生爆燃，导致高温结焦。

4）保证良好的流化工况，防止床料沉积

保证燃料制备系统正常工作，给煤粒度符合设计要求。

严格控制料层差压，均匀排渣。放渣要及时，排出的炉渣有渣块应及时处理，排渣结束后排渣门要关闭严密。

床底部和床中部温差应该作为重点进行监测，如果温差超出正常范围，说明下部有沉积或结渣而造成流化不正常，此时，可通过短时开大一次风，及时吹散焦块，同时打开冷渣管排渣；如果仍然不能清除，只有立即停炉进行除焦检修。

在低负荷运行时，如发现床温突然下降，如果不是断煤，则很可能是床料沉积，这时若增大给煤量，反而会加剧沉积，使沸腾床的流化质量变差，造成局部结焦。当判明是床料沉积时，应打开冷渣排放管放渣，待床温正常后，应适当调节至较高负荷下运行。

5）调整好一、二次风

运行过程中注意一、二次风的调整，保证任何时候含氧量不低于3%～5%。运行中要定期察看返料的情况，监视返料器床层的温度是否正常。若升温过快且超出正常值很多，可能是发生了二次燃烧。此时应加大返料风量，打开返料床排灰阀放灰。若温度低于正常值很多，则返料器发生堵塞的可能性极大，此时需打开排灰阀放灰，同时加大返料风量。若仍不能消除故障，则必须压火检修。

6）注意炉膛差压装置和返料增压风机的控制

为监视返料机构是否正常工作，注意对炉膛差压装置和返料增压风机的监控。炉膛差压指燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差，是监视返料器是否正常工作的一个参数。一般炉膛差压控制在0.5 kPa以上。运行中若炉膛差压突然降低，则表明物料循环中止，返料器发生了堵塞。运行中控制好炉膛差压，返料机构结焦是可以预防的。为提高返料风压头，保证返料床层良好的流化和移动状态，在一次风压不能满足返料要求时，返料风增压风机对预防返料器结焦是非常有意义的。

7）变负荷运行严格控制床温

变负荷运行时，严格控制床温在允许范围内，做到升负荷先加风后加煤，降负荷先减煤后减风，燃烧调节要做到“少量多次”的调节方法，避免床温大起大落。

8）停炉过程中的操作

停炉过程中，待熄火后，继续维持风机运行5分钟左右，借以清除炉膛和烟道内的可燃物，当氧量上升到大于15%后，停止风机的运行并关闭挡板。在停炉过程中，要注意对炉膛床压的控制。为了保证床料的基本流化，防止局部流化不良而导致结焦，在一次风量逐步减少的情况下，只有通过冷渣器将大量的床料排出炉膛以维持适当的停炉床压。因此，在停炉过程中，冷渣器一般始终保持运行，直至床压达到要求。每次停炉后将炉内底料放尽，检查有无结焦、风帽堵塞或损坏情况，发现异常应及时处理。压火时先停给煤，再运行几分钟后停风机，压火期间，一定要紧闭各炉门、所有进风门以及排渣门。