电厂锅炉结焦原因及预防处理措施

2012-12-29张莹银张伟宁

中国新技术新产品 2012年14期

张莹银张伟宁

（北方联合电力海勃湾发电厂，内蒙古乌海 016000）

循环流化床锅炉以其燃料适应性广，污染物排放量低符合环保要求等优点，自它问世以来得到迅速发展，近几年在我国也得到广泛应用。但在设计制造和运行维护等方面都缺乏必要的经验，因此运行中难免出现一些问题，而结焦对流化床锅炉来说是一个最常见又较难处理的问题。

1 结焦的原理

煤在燃烧后残存的灰分是由各种矿物成分组成的混合物，它没有固定的由固相转变为液相的熔融温度。煤灰的融化过程需要经历一个较宽的温度区间。煤灰在高温灼烧时某些低熔点组分开始熔融，并与另外一些组分发生反应形成复合晶体，此时它们的熔融温度将更低。煤灰的熔融特性是判锅炉运行中是否会结焦的主要因素之一。但实际上，影响灰熔融性的因素是多方面的。首先是煤的化学成分，这些物质在纯净状态下熔点大都较高。但煤灰是多种复合化合物的混合物，燃烧时将结合为熔点更低的某种共熔体。其次，煤灰周围介质的性质对灰熔融性有较大影响。当炉内处于氧化性气氛时，灰中的铁成氧化状态，熔点较高。在还原性气氛和半还原性气氛中，Fe2O3会还原成FeO，并可能与其他氧化物形成共熔体，灰熔点随含铁量的增加而迅速下降。因此介质气氛不同，会使熔点变化200℃～300℃。

2 锅炉结焦的原因分析

结焦无论点火或正常运行中都可能发生，原因也有多种。表面上看，结焦的直接原因是局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度面而粘结成块。依此标准，常将结焦分为高温结焦和低温结焦两种。当床层整体温度低于灰渣变形温度而由于局部超温或低温烧结而引起的结焦叫低温结焦，它不仅会在启动过程或压火时出现在床内，也有可能出现在炉膛以外如高温旋风分离器的灰斗内，返料机构内，灰渣中碱金属钾、钠含量较高时较易发生。要避免低温结焦，最好的办法是保证易发地带流化良好，颗粒混合迅速均匀或处于正常的流化状态，这样温度均匀，防止结焦。

高温结焦是指床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象。当床料中含碳量过高时，如未能适时调整风量或返料量抑平床温，就有可能出现结焦。与疏松的带有许多嵌入的未烧结颗粒的低温焦块不同，从高温焦块表面上看基本上是熔融的，冷却后呈深褐色并夹杂少量气孔。无论高温焦还是低温焦都常在点火过程中出现，一旦生长就会迅速增长。由于烧结是个自动加剧的过程，因此焦块长大的速度往往越来越快。另一种较难察觉的结焦是运行中的渐进性结焦，此时床温和观察到的流化质量都正常，这时焦块是缓慢长大的。

2.1 渐进性结焦的主要原因有

2.1.1 布风系统制造和安装质量不好

2.1.2 给煤中存在大块

2.1.3 运行参数控制不当等，新建机组投运初期，应检查风帽及风帽小孔有无错装或堵塞，炉内分隔墙和耐火层边角处和顶角设计是否适当。为保证安全稳定运行，应在点火过程中注意布风均匀性，保证流化质量达到规定的要求，并注意在点火过程后期适时放渣。运行中的渐进性结焦在掌握操作技能，控制入炉颗粒大小尺寸后，也是可以避免的。

2.2 运行中结焦原因分析

2.2.1 燃煤的灰熔点低，在床温较低水平下就可导致结焦。

2.2.2 一次风过小，低于临界流化风量，物料流化率极低。

2.2.3 风帽损坏，造成布风板布风不均，部分料层不流化。

2.2.4 返料风过小造成返料器返料不正常或返料器堵塞，返料无法正常返至炉内，造成床温过高而结焦。

2.2.5 床温表失准。

2.2.6 对床温监视不严造成超温。

3 锅炉结焦的现象

3.1 床温各测点偏差大，部分测点严重超温，床温上涨极其迅速，中部床温与对应的底部床温偏差大。

3.2 结焦初期（局部）料层差压下降，结焦严重时，料差急剧增加。

3.3 氧量快速下降，几乎近于零。

3.4 炉膛负压增大，一次风量，风室风压波动大。

3.5 负荷、压力、汽温均下降。

3.6 放渣口放不出渣（严重结焦）或放渣中有疏松多孔烧结性焦块（局部结焦）。

4 结焦的预防处理

4.1 结焦预防

4.1.1 一定要保证良好而稳定的入炉煤质，特别是粒度、细度、熔点等指标一定要严格控制改变燃煤的焦结特性。

4.1.2 点火前一定要认真做好平料试验，就地观察底料流化情况及厚度、可燃质含量等，确保合格，点火过程中严格控制进煤量。

4.1.3 锅炉启动期间，返料装置必须充满灰后方可投入，否则风会反窜。保证床内有料，否则，床温将难以控制。在返料投入的情况下应经常检查返料是否畅通，防止因返料故障而造成结焦。

4.1.4 投煤应遵循少量间断的原则

煤的投放量要根据氧量床温的变化来进行，不能一次投太多，投放的次数也不能间隔太快。

4.1.5 根据床温上升情况，及时细调、微调风量及给煤量，保持流化良好，控制床温涨幅不得过快。避免床温大幅度变化，造成恶性循环。

4.1.6 如床温几点极不平衡或个别点极高，应及时联系处理，有可能流化不良，局部温度相当高，这是一个很危险的工况，床温控制应根据媒质情况。

4.1.7 控制好运行中料层差压来控制料层厚度

放渣的原则应连续、均匀、稳定，是勤放、少放，一次放渣太多，将会影响锅炉的稳定运行、出力和效率。低于下限，则停止放渣。检查排出的炉渣是否有渣块，

4.1.8 严格控制好床温

床温其主要控制手段是调整风煤配比及返料量，另料层厚度、排渣量及一、二次配比等诸多因素也会影响床温。床温波动时,首先要仔细分析原因，果断采取措施，消除根源。判断煤是否过多过少，煤质是否发生变化。煤过多过少，煤质下降，风量过大过小，都会使燃烧恶化，床温下降；一定范围内，适当增加煤量，减少风量会使床水平有所提高，反之亦然。认真监测床底部和床中部温差，如果温差超出正常范围，说明流化不正常，下部有沉积或结渣，此时，可短时开大一次风，吹散焦块，并打开冷渣管排渣；如不能清除，应立即停炉检修。

低负荷运行时，如发现床温突然下降，除了断煤外，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。

4.2 结焦处理

由于结焦是个自动加剧的过程，焦块长大速度往往越来越快。这样，及早发现结焦并予以清除是必须掌握的原则。

4.2.1 床温飞速上涨应立即停煤，同时快速大幅度增大一次风量，抑止床温上涨幅度。

4.2.2 若床温仍无法控制，且已出现前述结焦现象时，应紧急停炉，停止风机运行，关严各孔门挡板，否则，将引起结焦加剧的严重后果。

4.2.3 停炉后放掉循环灰，尽量放掉炉膛内炉渣。

4.2.4 如结焦严重，则待炉内冷却后彻底清除。

4.2.5 如发现床层轻微结焦，应降低床温，加大一次风量，加大结焦侧炉膛排渣。