循环流化床锅炉结焦原因分析及预防措施

李 辉

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗 154100）

0 引言

在现代工业生产中，循环流化床锅炉具有十分重要的作用，不但能够实现清洁型燃烧，并且较比其他锅炉具有更高的燃烧效率。但是在实际使用过程中，存在的结焦现象一直是困扰相关工作人员的关键问题。因此，为了保证循环流化床锅炉运行的安全稳定，提高其运行产生的经济效益，有必要对循环流化床锅炉的结焦情况进行科学合理的分析，并采取有效的预防措施进行处理，从而避免循环流化床锅炉结焦现象的发生。

1 循环流化床锅炉结焦的原因

1.1 设计构造原因

针对循环流化床锅炉的设计构造方面进行分析，起到均匀布风作用的布风板或风帽结构会对循环流化床的流化质量造成影响。因此，一旦在设计过程中没有对风帽等相应结构进行科学设置，导致缺少风帽或风帽设置不均匀，就会造成风板布风的不均匀，从而促使部分料层没有进行流化而出现结焦的情况[1]。同时，返料阀如果没有经过科学设计，在运行过程中，极可能因返料风造成内部燃烧物的剧烈燃烧，加剧返料温度，进而出现返料器的结焦。

1.2 燃料原因

燃料方面也是循环流化床锅炉出现结焦的重要原因之一。如果燃烧的煤质具有较低的灰熔点，则会在炉膛内出现互相粘结的情况，使其燃烧的热量不能及时进行传递，最终导致结焦。同时在锅炉点火升温的过程中，煤质投放过多、过快以及并未进行加风等操作都会造成炉膛内的温度急剧升高，从而使灰粒软化形成结焦。此外，煤质的颗粒较大或煤质的变化程度较大也会相应造成影响，形成结焦[2]。

1.3 返料原因

在循环流化床锅炉的运行中，返料器一旦出现返料堵塞的情况，或者没有对返料放灰过程进行有效控制，导致返料难以返回锅炉内的情况，都会对床温造成影响，从而因床温过高而形成结焦。并且返料自身的温度如果过高，在返料器中也会造成结焦现象的出现。

1.4 运行参数原因

针对运行参数方面来讲，其影响主要体现在2 个方面：①风量参数，如果一次风量较小，低于临界流化风量，就会因料层的不良流化造成锅炉内局部温度的迅速升高，从而形成结焦，并且风煤比例一旦没有经过合理配置，也会因温度过高造成结焦[3]；②料层压差，如果料层压差的数值过大，就代表料层过厚，极有可能因流化不良而造成结焦，临界流化风量和料层厚度的关系如图1 所示。

图1 临界流化风量和料层厚度的关系

1.5 人员操作原因

在循环流化床锅炉的实际运行中，人员操作方面一旦出现失误，同样会造成结焦现象的出现。针对这一方面来看，主要的影响因素是操作人员工作的经验、责任心以及处理相关问题的能力。例如在实际的运行操作中，操作人员存在不适当的操作行为，或者单纯依据一个或几个参数进行操作，并没有进行整体考虑，都会引起相应事故。

2 循环流化床锅炉结焦的危害

2.1 影响锅炉的出力

在循环流化床锅炉的运行工作中，一旦出现结焦情况，在水冷壁结渣之后，就会致使大量的渣滓在水冷壁上形成附着，降低受热面内汽水混合物的吸热能力。在这种情况下，如果燃料量维持不变，就会造成锅炉的蒸发量降低，从而影响锅炉的出力[4]。同时，当炉膛出口的温度、蒸汽出口的温度以及管壁温度到相继升高时，如果出现结焦现象，就会提高通风阻力、增强引风机的处理情况，进而在达到最大值时，锅炉的出力将会受到影响降低。

2.2 降低锅炉效率

降低锅炉效率这一方面的危害主要体现有：①在锅炉受热面出现结焦之后，会降低水冷壁的吸热量，造成烟气温度的升高，从而使锅炉的排烟温度持续上升，从而降低锅炉的热效率；②在燃烧器出口出现结焦情况后，会导致气流出现偏斜的情况，使锅炉内的燃烧情况恶化，从而使锅炉内未完全燃烧的热损失量增大，降低锅炉效率；③在锅炉炉膛出口形成结焦，会增大锅炉内的通风阻力，增大用电量，降低锅炉运行的经济效益。

3 循环流化床锅炉结焦的现象及分类

3.1 循环流化床锅炉结焦的现象

循环流化床锅炉结焦的现象主要有2 种：①局部结焦现象，主要表现为结焦部分的床温指示值偏高，炉膛出口温度、烟气含氧量、稀相区以及排烟温度指示值偏高；②锅炉大面积结焦现象，主要表现为床温指示值已经达到最大，一次风机电流摆动程度较大、指示值较高，一旦稍微开启风挡板，电流指示值就会快速增长[5]。

3.2 循环流化床锅炉结焦的分类

循环流化床锅炉结焦现象主要能分成3 类：①高温结焦，是指整体床温过高，在流化正常时形成的结焦，此类结焦现象面积较大，甚至会覆盖整个炉体；②低温结焦，是指整体床温较低，在低于灰渣变形温度时，因局部高温或低温烧结而形成的结焦情况。此类结焦现象通常在启动和压火的床层中出现，并且还有可能出现在返料器和换热器中；③渐进性结焦，是指因布风系统的设计存有缺陷，或安装出现漏洞，从而使相关参数超出设计数值，风帽错装等情况引发的结焦现象，其在实际运行过程中，较难发现[6]。

4 循环流化床锅炉结焦的预防措施

为了确保循环流化床锅炉能够安全稳定的运行，并带来相应的经济效益。主要可以通过6 点预防措施来避免锅炉结交现象的发生。

（1）对煤炭的自身的结焦性质进行改变，同时确保投入锅炉中燃烧煤炭的质量以及颗粒度符合相关设计要求，在基础上做到结焦现象的预防。

（2）在循环流化床锅炉启动前，必须对风室、风帽等设备装置进行仔细的检查，对其内部存有的杂物进行清理。并且在锅炉启动时，必须进行液流实验，从而确保锅炉床层具有平均的风量分布，流化性能良好。

（3）锅炉在启动的过程中，必须要加快启动速度，从而降低煤、气混合的燃烧时间。在锅炉启动点火之后，一旦床温达到投放煤炭的温度，应立即投放年煤炭，在燃烧状况稳定之后，及时断油。同时在处理事故时，也要立即进行断油操作，降低煤油混合燃烧时间，预防结焦的产生。

（4）在锅炉点火的过程中，一旦床温达到相应要求，一般情况下高于500 ℃后，就可以向锅炉内投放适量的煤，从而提高炉内温度。在此过程中，要对投放速度和投放量进行精准把控。如果出现煤炭的不完全燃烧情况，就会导致炉内碳含量增高，从而产生爆燃现象，加剧炉内温度。在此情况下，就极易发生结焦现象。同时，如果发现料层温度上升趋势较快，就要及时降低煤的投放量或停止投放，并采取适量增加风量的措施，避免形成结焦。

（5）在循环流化床锅炉的运行过程中，要对返料温度进行严格把控，一般情况下不应超过1000 ℃+T%。如果返料温度过高，极有可能在返料器内形成结焦，尤其是在使用无烟煤作为燃料的情况下，更容易因出现后燃情况，致使无法有效控制温度，进而形成结焦。针对返料温度来讲，可以通过对煤投放量以及风量的调整进行调节，在温度较高时，可以采用降低投放量，增大风量的措施。并且要对返料器进行细致的检查，一旦发现堵塞情况，要及时进行清理处理，确保返料器畅通无阻。

（6）要对料层差压进行控制，一般情况下处于（5～7）kPa 最佳。工作人员可以采用锅炉低放渣管对底料进行排放，从而起到有效的调节作用。并且如果料层差压出现异常，超出标准范围，就意味着锅炉内流化不正常，极有可能存在结渣。针对这种情况，可以在短时间内增大风量，将结渣吹散并排出。如果存在无法清查的情况，要立即停止运行，进行相应检查。

5 结语

造成循环流化床锅炉出现结焦的因素有很多，包括设计方面、制造方面、运行方面等多种主观或客观因素。一旦锅炉出现结焦就会对运行的安全性和稳定性造成不利影响，甚至在一定程度上还会导致锅炉设备的严重损坏。因此，相关部门和人员必须对循环流化锅炉的结构设计进行优化，并严格把控运行过程中的相关参数，结合实际检修过程的经验，对结焦原因进行分析，从而提出有效的预防措施，避免出现结焦的情况，保证锅炉的稳定安全运行。