CFB锅炉结焦分析及解决方案

郑传贵 张立影

摘 要：文章介绍了CFB锅炉结焦的结焦分类及结焦机理，分析了影响结焦事件发生的几类因素，对预防结焦事故提出了控制手段。

关键词：流化床；流化；循环；床温；床压

1 结焦分类

循环流化床锅炉作为新型环保锅炉，在控制等污染物上有着一定的优势。由于其发展周期较短，在运行中存在着一些问题急需解决，分析实际中的几类故障工况，其中结焦影响较大。按照区域分类，可分为循环区和流化区结焦结焦两类。

（1）循环区结焦实际发生在分离器入口靶区及分离器锥管部位。分离器入口靶区发生结焦几率高，停炉检修时敲掉即可，对运行无明显影响。而分离器锥管结焦发生虽然几率小，但需停炉处理，处置时间长、强度大、影响大。

（2）流化区结焦实际出现在炉膛床面、返料器床面、卫燃带（尤给煤口）三类位置。前两处位置在运行中发生几率大，尤以床面结焦因其影响大，处理强度大，在运行中尤须控制其发生。

分析以上，可以看出，床面结焦对于锅炉影响最大，下面就床面结焦做详述。

2 结焦机理及因素分析

结焦机理：物料温度高于其变形温度、软化温度、半球温度、甚至熔融温度，进而造成粘连、扩大、形成粘聚团；锅炉运行中粘聚团在炉膛悬浮段三维方向长大，其重力大于其在炉膛内所受的综合浮力后就会下沉直至床面，影响床面流化，该粘聚团如在床面上得不到充分冷却，其就会在床面上以该点为中心，发生平面扩张，生长，内核温度因其可燃物几乎已无，故温度会在保持中逐降并硬化。

但造成以上情况的环境因素有不同种解释，理论观点认为温度对于结焦占主导因素，但就床面結焦研究发现，温度只是结果体现，而非初始因素，以下因素的分析对结焦防控有重要意义。

2.1 一次流化冷却风量

传统认为，正常运行中一次风起到流化和初级燃烧的氧量提供的作用，而弱化其作为运行中炉膛降温和保证正常物料内外循环动力的作用。压火以及点火初期，较低的流化风量不能够带走物料（含煤炭）的热量，只能在卫燃区释放，该种情况下加剧了卫燃区的温度势力分布，使物料加温至结焦边缘，如果此时能够加大流化风，将对控制结焦的发生有重要意义。分析几次出现的床面结焦及返料器结焦发现，较低的流化风量是造成返料器结焦的主因，待结焦规模初具后再增加风量冷却已无作用。

下面就某厂75T/hCFB锅炉一次结焦事件简述：某日19时40分，某炉压火操作，19时50分，操作结束。压火时床温测点：①980℃、②995℃、③987℃、④960℃。22时26分，该炉热启。热启床温：①826℃，②809℃，③806℃，④813℃。22时26分，启动引风机，5min后启动一次风机，床温测点：①降至797℃，②降至787℃，③降至780℃，④降至797℃，约15min后沸中温度最高升至1223℃，床温测点：①最高升至1055℃，测点②最高升至1084℃，测点③最高升至1058℃，测点④升至1232℃。当一次风量由4.0万立方/h增加至5.1万立方/h左右，床温趋于稳定。开启事故放渣管有少量下渣次日0时45分，停炉检查，发现炉床发生大面积结焦。

结论：压火时床料沉积在炉床上，长时间的高温蓄热和少氧环境使床料灰达到变形温度导致低温结焦。

锅炉厂对于床温与运行一次风量关系无明确的指导意见，分析运行中结焦案例发现，结焦时流化风低于其炉床温度保持稳定所需之必然风量，该风量为可以吹冷粘聚团并破坏团的长大的基本措施。通过理论计算及实际纠偏，在炉床温度高于950℃以上时，温升要作为重点指标进行关注，一次风量的同步增长就显得十分重要，经试验，5-10℃/min的温升速度需要增加2000-4000Nm3/h来充当冷却风量限制温升水平。

2.2 氧量

即炉内的氧化或还原性气氛，它对锅炉的结焦有非常大的影响，如锅炉运行氧量偏低，炉内还原性气氛较强，煤的灰熔点就会下降，锅炉就容易结焦。这与压火时易发生结焦的原因判断吻合。

2.3 煤种因素

CFB锅炉的煤灰属循环型，其逃逸比例有限，故研究循环区物料煤灰比（尤其是分离器分离下的物料）的综合特性是检验其结焦特性的根本；混合煤灰对于高温受热面沾污结焦的倾向，可用混合物料的灰熔点温度及灰的主要成分来判断煤灰的结渣指标。我司常用物料成分中的钙酸比及硅值来判断其结焦倾向，用Na2O的份额判断沾污特性。

2.4 锅炉自身条件

床温测点处于被流化风冷却的区域。处于炉膛卫燃区的沸中温度、沸下温度更能反应炉膛的最高温度区域，一般情况下该温度可作为压火温度监测点或正常运行中流化程度优劣的跟踪点。

3 解决方案

从以上分析看来，加强事关结焦相关环节的控制是避免结焦事件的有效手段，提出如下：

3.1 测点校核

定期核准各温度测点及核定保护动作值，尤其床温测点及返料器温度测点安装正确、数据测量准确；各部位的差压、床压、风量等对于发现的非正常运行时的状态都是重要关节点，正确的监测是防止影响扩大的前提条件。

3.2 启动前试验

保证良好的流化是运行的前提，能监测风帽、等关键部件；控制好流化实验后床层厚度时控制启动速度及后期升温速度的依据；返料风帽试吹。

温度保护动作可靠性试验是正常运行中温度控制的依据，MFT动作试验、温度报警等都需要保证可靠。

以上两项应作为惯例列入日常工作中。

3.3 运行中管理

对于防范大面积结焦的几个关键因素要加强控制，如一次风量、氧量、及异常情况下的应急处置（返料风机跳闸、锅炉大联锁动作、压火等）。以上几项都应列入专业事故预案管理范围。

3.4 燃料管理

燃料应分批次、按特性进行掺烧，避免因配煤原因、煤质原因、水分因素、粘结性等因素导致的燃烧调整上跟进不到位。要求在小范围内试烧，无异常后再大规模掺烧。对于粘性煤种应先做熔化试验和烧结试验，以判断其结焦特性。一般来说，印尼煤、褐煤等不易结焦；平煤等较易结焦。

3.5 燃烧管理

燃烧管理作为燃料管理的下游，在实际安全运行中占重要位置，要重点加强风煤配比，要重点关注异常工况下的运行燃烧控制，杜绝经验主义，发现异常时要细致分析，能够即时的举一反三，对出现的事故端倪能够快速反应和处置。

3.6 检修中关注

对运行中反映出来的问题现场核对，找准问题点。查看各主要部位情况，如炉床风帽、返料风帽、分离器、返料床、炉膛情况等，对发现的各类异常情况分析原因，对需要试验的积极安排调试验证。

3.7 可靠的预警设置

结焦在运行中超温及突然发生流化降低或消失的状态下（如高温压火）较易出现，通过试验和对各类事故工况的总结，给出如下结焦预警范围。

在运行中使用该图进行指导和划定运行红线，对现场实际防范结焦有直接的指导意义。根据点火前流化风量与正常状况下运行风量以及风机额定风量可划定三条线作为纵轴，以床温作为横轴。根据床温变化需要的风量亦变化，即可绘出不同料层厚度下的临界风量曲线；在曲线上部的区域为运行安全区；下部为结焦危险区。

理论情况下，熔融线与风量曲线不相交，即在风量能够保证的情况下不会出现结焦。

4 结束语

（1）有效的保障一次风量在稳定区运行是预防CFB锅炉结焦的可靠手段，尤其对于点火初期及任何情况导致的床温升高情况。（2）流化风降低或中断是造成床面（含返料器床面）结焦的前提。（3）按结焦预警图进行调控可以有效的指导现场防范结焦事件的发生。

作者简介：郑传贵（1979，12-），男，籍贯：辽宁省盖州市，现职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：电厂运行与检修。