循环流化床锅炉结焦原因与对策分析

2020-02-12杨琅山西西山热电有限责任公司

节能与环保 2020年12期

文_杨琅山西西山热电有限责任公司

1 国内循环流化床锅炉发展情况

20 世纪60 年代末，国内开始针对流化床锅炉中的沸腾炉进行研究和开发，至70 年代，我国先后研制出4t/h、6．5t/h、10t/h、35t/h、130t/h 等各种容量的鼓泡式流化床锅炉。1980年代，我国投运的鼓泡流化床在数量上已经接近3000 台。经过对鼓泡流化床锅炉的不断研究，研究者们详细研究了CFB 锅炉的燃烧特性、磨损、传热、密封性和选材等问题，明确了其工艺流程，为CFB 锅炉今后的发展提供了宝贵的经验。

2 循环流化床锅炉

2.1 CFB锅炉概况

CFB 燃烧技术在工业生产中的应用时间不超过20 年，具有大尺寸、大容量等特点，类似于煤粉炉， CFB 燃烧技术几乎可以实现容量不受限制，属于一种新型节能型燃烧技术。循环流化床锅炉与普通锅炉相比，在实际运行过程中，其整个燃烧过程都是在流化状态下进行的。循环流化床锅炉在实际燃烧过程中排放的氮氧化物量很小，且能实现大范围的负荷调节，燃烧后的灰渣也能得到很好的综合利用，具有较强的燃烧适应性，且环境友好。循环硫化工艺在我国未来燃煤技术领域将得到长期的应用，且实际应用范围较广，完全可以实现低污染、高效率燃烧。

2.2 CFB锅炉的组成

CFB 锅炉的燃烧系统主要是由布风板、燃烧室、除尘器等设备组成。和其它常规锅炉相比，循环流化床在布置方式和受热面结构等方面与传统煤粉炉十分相似，但其燃烧系统又有其自身的特点，同时与传统煤粉炉相比，它的煤制系统和底灰排放系统也有很大的不同。

2.3 循环流化床燃烧的原理与特性分析

循环流化床锅炉在实际应用过程中，能有效地发挥强化燃烧作用，且燃烧过程中不易产生结渣，温度也较低。CFB 锅炉在具体的运行过程中，温度一般都在850 ～1050℃之间。由于煤回渣在锅炉燃烧过程中的实际变形温度比循环流化床锅炉高100～200℃，故循环流化床锅炉在实际燃烧过程中不易出现结渣现象。

循环流化床锅炉实际燃烧效率高，常规锅炉实际燃烧效率可达85%～90%，但循环流化床锅炉在实际运行过程中其燃烧效率一般可达95%以上，且在运行过程中发生变化的情况下，可维持持续高效燃烧。

循环流化床锅炉在实际使用过程中，具有低污染排放、环保性能良好的特点。若能将 CFB 锅炉目前的温度控制在830 ～850℃之间，则可以有效地控制它在实际燃烧过程中排放的氮氧化物。

3 循环流化床锅炉结焦原因分析

3.1 煤质的影响

如果在生产的过程中，使用的煤灰熔点比较低，煤颗粒在炉膛当中较高的温度下，呈现熔融态或者液态，会出现相互连接等情况，自身燃烧的过程中释放出来的热量无法及时进行传递，就会出现结焦等问题。在生产实践过程中，这种情况并不多见。由于在设计锅炉的时候，设计煤种相对较为稳定，灰熔点的范围也是相对固定的，在煤燃料采购的过程中会有相应的分析报告，所以在生产的时候很少会产生这种问题。然而，燃料的影响依然是锅炉产生结焦的一个重要原因。

3.2 煤粒径的影响

由于循环流化床锅炉在燃烧的过程中对燃煤粒径具有较高的要求，如果燃煤粒径无法符合需要，就有可能导致循环流化床锅炉的经济运行情况产生影响，煤颗粒相对较粗，风阻较大，而且床层加厚。在运行的时候一定要及时进行排阻，让床层厚度降低，这样在排阻的过程中就会造成床层厚度进一步变薄，床层被吹穿，而造成局部温度升高，产生锅炉结焦等情况。燃煤粒径细会造成飞灰可燃物进一步增加，导致床灰中温度较高，在运行的过程中可能会导致引风机的功率进一步提高，无法合理控制床料厚度层床而产生超温结焦，国内在进行循环流化床锅炉燃料燃煤粒径控制的过程中，由粗到细，再到精细，这也是对锅炉结焦进行深入分析之后形成的相关要求。通常条件下，循环流化床入炉煤设计粒径需要控制在0 ～13mm，依照结构的不同合理的进行控制，然而很少有超过20mm 入炉粒径的。

3.3 运行时操作员的操作水平的影响

从实际情况进行分析，在操作的过程中，不熟练的操作员和熟练的操作员在操作工艺水平方面具有较大的差距，如果操作不熟练，可能会造成锅炉结焦等问题常常出现。在运行的过程中，如果给煤量相对较大，可能无法保证排渣过程中料层的厚度，如果过薄或者过厚都会出现较大的问题，与此同时，起炉是风和煤的配合不好，造成锅炉床层当中具有较多的含煤量，如果床层温度突然升高，可能会导致燃烧气氛趋向于还原性气氛，这样煤在炉里容易出现软化或者熔融的状态而出现结焦。因为操作员在操作过程中熟练程度造成锅炉结焦，在实际生产的情况下时有发生，这和企业的管理息息相关。

3.4 锅炉辅助设备故障的影响

3.4.1 破碎设备的影响

如果破碎设备无法达到额定功率，可能会造成煤的粒径粗细出现不均匀等情况，而造成下煤时产生堵塞等问题，致使锅炉出现结焦。

3.4.2 热工仪表测量精度的影响

热计量仪表直接影响锅炉结焦如压力变送器、热电偶等。热电偶主要安装在锅炉炉内，用来测量锅炉点火时的温度。热电偶运行一段时间后，由于磨损等原因而没有及时进行更换和校正，会造成点火时炉温反应不灵敏，使人过早或过晚加煤，造成锅炉结焦等情况。

压强传感器是影响床层压力的关键。一般来说，冷态测试时会发现临界风量，这有助于操作员判断锅炉的运行状态。但由于测压变送器测量不准确，造成操作人员误配风，导致锅炉被床吹结焦。

3.5 锅炉压火操作的影响

锅炉运行过程中，锅炉压火操作是非常常见的，主要指的是锅炉在运行的时候产生些突发事件，比如说出现断煤停电等情况，压火的操作不当会导致锅炉结焦。

4 循环流化床运行中结焦的预防措施

4.1 要做好点火之前的流化试验

在进行流化实验的过程中一定要对底料的流化和厚度情况进行检查，保证其能达到要求，对锅炉当中存在的空气动力进行控制，方便进行二次燃烧，防止燃烧室回料器、分离器当中产生结焦等情况，与此同时还需要在提高播煤风压及负荷较低的过程中，对锅炉的两侧给煤情况进行控制，以防止炉膛产生低温结焦等问题。

4.2 对床温及床压进行严格的控制

在进行床温测量的过程中，应该采取垂直均布方式，可以及时找出超温结焦的情况。另外还可以利用热电偶进行监视，如果出现意外工况，可以及时采取合理措施进行处理。具体分析床温上升的情况，需要对风量、给煤量进行细调微调，以确保其具有较好的流化状态，通常条件下，床温需要控制在850 ～950℃，保证其不超过1000℃。需要利用对风门配比进行调整以及控制反流量的方式对床温进行控制，如果床温超过标准值的时候，需要立刻排出煤渣，这样可以降低机组出力情况，保证控制料层厚度，利用料层超差压的方式进行控制。

4.3 加快启动速度，避免锅炉形成结焦

需要让循环流化床锅炉的启动时间尽量减少，防止长时间出现混合烧油、煤的情况，在初期很少用煤时投入到锅炉当中的一些煤无法得到完全的燃烧，在这种条件下，未燃烧的油灰和煤粘结在一起，易出现高温结焦的问题。当初期点火可以和投煤温度适应的时候需要立刻投煤，等到整个燃烧稳定之后，需要及时断油，可以防止混料时间延长，有效避免出现结焦的问题，再投入返料的过程中，需要及时对返料的途径是否通畅进行检查，防止出现故障。