【摘　要】分析循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的原因，提出相應(yīng)的處理措施
　　
　　
　　【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐，燃燒，結(jié)焦，原因，措施
　　
　　1、概述
　　
　　近9年來，先后有百余臺國產(chǎn)410-450t/h高溫高壓或440-480t/h超高壓再熱CFB鍋爐在近六十多個(gè)發(fā)電廠相繼訂貨、安裝并少量投運(yùn)。大型CFB鍋爐是近幾年才發(fā)展起來的電站鍋爐，它的設(shè)計(jì)、運(yùn)行都有待不斷積累經(jīng)驗(yàn)去完善，運(yùn)行中難免出現(xiàn)一些問題。通過對我國十余臺已投產(chǎn)440t/h級大型CFB鍋爐的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，相對于常規(guī)煤粉爐，CFB鍋爐結(jié)焦已是一個(gè)最為普遍的且是比較嚴(yán)重的問題。處理不好勢必嚴(yán)重影響CFB鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也影響到CFB鍋爐的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。因此對循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因的分析并提出解決辦法，會不斷提高大型CFB鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行水平。
　　
　　2、結(jié)焦現(xiàn)象
　　
　　2.1結(jié)焦現(xiàn)象主要有：⑴CRT顯示床溫、床壓極不均勻，燃燒極不穩(wěn)定，相關(guān)參數(shù)波動(dòng)大，偏差大。床溫測點(diǎn)有數(shù)個(gè)出現(xiàn)偏差大(差值大于150℃)，并且大幅跳動(dòng)；兩側(cè)床壓值偏差大，有時(shí)達(dá)到3kPa左右。⑵結(jié)焦初期(局部)料層差壓下降，結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)，料層差壓急劇增加。⑶氧量快速下降，幾乎近于零。⑷爐膛負(fù)壓增大，一次風(fēng)量，風(fēng)室風(fēng)壓波動(dòng)大。⑸負(fù)荷、壓力、汽溫均下降。⑹排渣不暢，床層排渣管發(fā)生堵塞，單個(gè)或多個(gè)放渣口放不出渣或放渣中有疏松多孔燒結(jié)性焦塊(局部結(jié)焦)；⑺從看火孔觀察流化床內(nèi)有白色火花，可見渣塊，床料在爐內(nèi)不正常的地運(yùn)動(dòng)；⑻料層差壓突然增高(達(dá)10KPa左右)，短時(shí)后很快下降（判斷為爐內(nèi)澆注料大面積塌落）。

　　2.2當(dāng)床層整體溫度低于灰渣變形溫度而由于局部超溫或低溫?zé)Y(jié)而引起的結(jié)焦稱低溫結(jié)焦，低溫焦塊是疏松的帶有許多嵌入的未燒結(jié)顆粒。床層整體溫度水平較高而流化正常時(shí)所形成的結(jié)焦現(xiàn)象稱高溫結(jié)焦，高溫焦塊表面上看基本上是熔融的，冷卻后呈深褐色并夾雜少量氣孔。運(yùn)行中的床溫、床壓和流化都正常情況下出現(xiàn)的緩慢長大的焦塊稱漸進(jìn)性結(jié)焦，這種結(jié)焦是較難察覺的。爐內(nèi)結(jié)焦是由于高溫結(jié)焦、低溫結(jié)焦、漸進(jìn)性結(jié)焦和油煤混燃時(shí)間較長以及流化不正常引起的結(jié)焦，不論是哪種原因引起的結(jié)焦，一旦渣塊在床料中存在并隨著時(shí)間的推移，焦塊將象滾雪球似的越滾越大，造成流化更加困難，即結(jié)焦影響流化，流化不良易結(jié)焦，結(jié)果是堵塞排渣管，最后被迫停爐。
　　
　　3.結(jié)焦原因分析
　　
　　3.1床溫偏高和爐內(nèi)流化工況不良是造成結(jié)焦的兩個(gè)最主要的原因。結(jié)焦無論在點(diǎn)火或在正常運(yùn)行調(diào)整中都可能發(fā)生，原因也有多種；它不僅會在啟動(dòng)過程或壓火時(shí)出現(xiàn)在床內(nèi)，也有可能出現(xiàn)在爐膛以外如旋風(fēng)分離器的回料褪及回料閥內(nèi)，灰渣中堿金屬鉀、鈉含量較高時(shí)較易發(fā)生?；亓祥y回料故障、爐內(nèi)澆鑄料塌落、床下點(diǎn)火（流化）風(fēng)量過小、料層過薄等原因均可引起鍋爐結(jié)焦。當(dāng)床料中含碳量過高時(shí)，如未能適時(shí)調(diào)整風(fēng)量或返料量抑平床溫，就有可能出現(xiàn)高溫結(jié)焦。無論高溫結(jié)焦還是低溫結(jié)焦都常在點(diǎn)火過程中出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)就會迅速增長。由于燒結(jié)是個(gè)自動(dòng)加劇的過程，因此焦塊長大的速度往往越來越快。床料流化不良造成堆積、給煤不均、播煤不均、燃燒不充分等會造成局域結(jié)焦。
　　
　　3.2漸進(jìn)性結(jié)焦的主要原因有：⑴布風(fēng)系統(tǒng)制造和安裝質(zhì)量不好。⑵給煤粒度太大，甚至給煤中存在大塊。⑶運(yùn)行參數(shù)控制不當(dāng)?shù)?，新建機(jī)組投運(yùn)初期，應(yīng)檢查風(fēng)帽及風(fēng)帽小孔有無錯(cuò)裝或堵塞，爐內(nèi)分隔墻和耐火層邊角處和頂角設(shè)計(jì)是否適當(dāng)。
　　　
　　3.3生產(chǎn)運(yùn)行中結(jié)焦可能原因分析：⑴燃煤、床料熔點(diǎn)太低，在床溫較低水平下就可導(dǎo)致結(jié)焦。⑵流化風(fēng)量偏低，常時(shí)間流化不良。一次風(fēng)量過小，低于臨界流化風(fēng)量，物料流化不好。爐底風(fēng)壓過低，布風(fēng)板阻力較低，(一般布風(fēng)板阻力應(yīng)為整個(gè)料層阻力的25～30％)，布風(fēng)不均，致使?fàn)t內(nèi)流化不良，在床層內(nèi)出現(xiàn)局部吹穿，而其它部位供風(fēng)不足，床溫偏高，物料產(chǎn)生粘結(jié)，從而形成焦塊。⑶風(fēng)帽損壞，造成布風(fēng)板布風(fēng)不均，部分料層不流化。⑷返料影響。返料風(fēng)過小造成返料器返料不正常或返料器突然由于耐火材料的塌落而堵塞或因料差高放循環(huán)灰外泄失控等原因，返料無法正常返至爐內(nèi)，造成床溫過高而結(jié)焦。若再通過加煤來維持壓力及汽溫，則床溫在返料未回爐膛及加煤的雙重作用下灰急劇上升而導(dǎo)致床上結(jié)焦。啟爐過程中，若在投煤后再投入流化風(fēng)機(jī)，當(dāng)返料突然回爐床時(shí)，造成床溫陡降，降幅達(dá)200℃以上。此時(shí)，爐床內(nèi)煤粒因床溫下降而減慢甚至停止著火燃燒。此時(shí)，若操作失誤，不停煤反而加煤想使床溫回升，則會導(dǎo)致床溫進(jìn)一步下降及爐內(nèi)燃煤的繼續(xù)積累。當(dāng)意識到床溫?zé)o法回升而停煤后，爐內(nèi)可燃質(zhì)已大量積累，燃油將床溫升到煤粒著火點(diǎn)時(shí)，爐內(nèi)積累的大量可燃質(zhì)會迅速燃燒而使床溫失控進(jìn)而出現(xiàn)結(jié)焦。⑸床溫測量裝置故障，床溫表失準(zhǔn)，造成運(yùn)行人員誤判斷或?qū)δ骋粏吸c(diǎn)床溫偏高束手無策。⑹運(yùn)行人員對床溫監(jiān)視不嚴(yán)造成超溫。根據(jù)一些文獻(xiàn)資料介紹，實(shí)際顆粒的溫度比床溫測點(diǎn)測得溫度要高150～200℃，可知雖然床溫測點(diǎn)反映的溫度不高，但實(shí)際溫度已達(dá)1000℃多度，部分顆粒產(chǎn)生粘黏，形成焦塊，并逐步長大。當(dāng)出現(xiàn)燃燒故障時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐床溫的變化是非常快的。由于爐膛內(nèi)的物料很多，熱容積大，床溫如不能及時(shí)控制，極易產(chǎn)生結(jié)焦。⑺壓火時(shí)操作不當(dāng)，冷風(fēng)進(jìn)入爐內(nèi)。⑻鍋爐長期超負(fù)荷運(yùn)行或負(fù)荷增加過快，操作不當(dāng)。⑼啟爐時(shí)料層過簿或過厚。將造成床層部分被吹空，煙氣短路，而另一部分卻因未能流化良好易結(jié)焦；料層太厚，料層阻力太大，會造成床料流化不良而結(jié)焦。爐內(nèi)床料較少，能被煙氣帶走經(jīng)分離器分離在回料腿落下的灰量也較少，在回料閥內(nèi)始終不能堆積足夠的料位，也不能形成正常的回料循環(huán)。由于爐內(nèi)床料太少，爐內(nèi)也不能形成正常的內(nèi)循環(huán)。若此時(shí)誤判斷流化不好是風(fēng)小所至，因此當(dāng)床料已經(jīng)不多且顆粒較大時(shí)，仍然加大風(fēng)量，使風(fēng)量大大超出了正常運(yùn)行所需的風(fēng)量，也進(jìn)一步加劇了床料的流失，極易形成空床，只能立即停爐。⑽爐內(nèi)澆注料大面積塌落，造成局部流化不良，過熱而結(jié)焦。⑾啟爐投煤時(shí)極易造成落煤點(diǎn)不能正常流化而快速升溫，非落煤點(diǎn)床溫快速下降，床溫不同部位偏差可達(dá)300-400℃以上，在此情況下，若繼續(xù)強(qiáng)行起爐，將極易造成結(jié)焦。起爐投煤量及給煤時(shí)機(jī)控制不當(dāng)，在床溫較低或煤質(zhì)較差時(shí)，投入床中的煤未著火或難以燃燒完全，造成爐內(nèi)可燃質(zhì)大量積累。在燃油升溫到某一高值時(shí)，爐內(nèi)煤粒著火燃燒，床溫進(jìn)一步升高，而床溫的升高使煤粒的燃燒進(jìn)一步加速，從而形成床溫飛速上漲而無法控制導(dǎo)致結(jié)焦。⑿運(yùn)行過程中由于給煤機(jī)運(yùn)行不正常，給煤量測量不準(zhǔn)而給煤過多，造成床層局部超溫。⒀J閥風(fēng)機(jī)故障引起鍋爐MFT后發(fā)生的結(jié)焦。⒁入廠煤含有矸石，輸煤系統(tǒng)二次破碎機(jī)運(yùn)行中無法將煤中矸石徹底粉碎，使大塊的矸石在床層沉積，影響流化和燃燒，造成爐內(nèi)結(jié)焦（并不利于排渣）。⒂鍋爐啟動(dòng)前，流化風(fēng)嘴堵塞過多或有耐磨材料等雜物留有爐內(nèi)。投運(yùn)啟動(dòng)燃燒器時(shí)，嚴(yán)重配風(fēng)失調(diào)或燃燒功率過大。⒃停爐過程中，燃料未完全燃燒，析出焦油造成低溫結(jié)焦。⒄鍋爐運(yùn)行中，長時(shí)間風(fēng)、煤配比不當(dāng)，過量給煤。　
　　
　　4. 防止結(jié)焦的技術(shù)措施
　　
　　4.1一定要保證良好而穩(wěn)定的入爐煤質(zhì)，特別是粒度、細(xì)度、矸石、熔點(diǎn)等指標(biāo)一定要嚴(yán)格控制。
　　
　　4.2點(diǎn)火前一定要認(rèn)真做好流化試驗(yàn)，就地觀察底料流化情況及厚度，確保合格。良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場，可有效控制旋風(fēng)分離器的二次燃燒，避免燃燒室、旋風(fēng)分離器、回料器的超溫結(jié)焦。提高播煤風(fēng)壓、低負(fù)荷時(shí)適當(dāng)減少兩側(cè)邊給煤可基本避免爐膛低溫結(jié)焦。
　　
　　4.3在返料系統(tǒng)投入的情況下應(yīng)經(jīng)常檢查返料是否暢通，防止因返料故障而造成結(jié)焦。
　　
　　4.4加快啟動(dòng)速度，避免結(jié)焦。對CFB鍋爐應(yīng)盡量縮短啟動(dòng)時(shí)間，否則油煤混燒時(shí)間過長，調(diào)整不當(dāng)極易發(fā)生結(jié)焦，尤其投煤初期煤油混燒階段，大量的煤投到爐內(nèi)不能完全燃燒，很容易和未燃的油粘在一起形成局部高溫結(jié)焦。點(diǎn)火初期當(dāng)床溫達(dá)到投煤溫度時(shí)，應(yīng)立即投煤，燃燒穩(wěn)定后果斷斷油，包括在事故處理過程中，及時(shí)地?cái)嘤?，使煤油混燃時(shí)間縮短，防止結(jié)焦?！?br /> 　　
　　4.5開始投煤量較大會出現(xiàn)床溫飛升的現(xiàn)象。啟爐時(shí)點(diǎn)動(dòng)給煤的時(shí)間較長會造成可燃物的積累從而引起爆燃現(xiàn)象，對無煙煤的點(diǎn)火及運(yùn)行過程應(yīng)十分注意可燃成分的積累以免造成爆燃現(xiàn)象。剛開始投煤時(shí)，不得過快過猛，遵循少量間斷的原則。先單臺給煤機(jī)點(diǎn)動(dòng)少量給煤等確認(rèn)爐膛氧量下降、床溫上升才可再次并逐漸延長點(diǎn)動(dòng)給煤時(shí)間、增加給煤量。在730℃以前，最好采用點(diǎn)動(dòng)給煤，禁止連續(xù)給煤，投煤時(shí)機(jī)可參照氧量的變化進(jìn)行。在800℃以前，投煤量一定不能超過10t／h。
　　
　　4.6嚴(yán)格控制好床溫。床溫測量采用獨(dú)特的床面上垂直均布的方式，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部超溫結(jié)焦。運(yùn)行中通過監(jiān)視布風(fēng)板上均勻布置的熱電偶測點(diǎn)，對異常工況及早采取措施；當(dāng)發(fā)現(xiàn)床溫過高時(shí)應(yīng)立即采取措施，增加一次風(fēng)量或減少燃料以降低床溫。根據(jù)床溫上升情況，及時(shí)細(xì)調(diào)、微調(diào)風(fēng)量及給煤量，保持流化良好，控制床溫漲幅不得過快，避免床溫大幅度變化，造成惡性循環(huán)。綜合考慮對結(jié)焦和控制Nox的影響，一般床溫應(yīng)控制在850-950℃之間，最高不應(yīng)超過1000℃。其主要控制手段是調(diào)整風(fēng)煤配比及返料量。應(yīng)注意，如因煤粒變粗或煤質(zhì)變差等原因引起的波床溫動(dòng)，應(yīng)視情況適當(dāng)提高一次風(fēng)量來流化床層，抑平床溫，否則易出現(xiàn)大顆粒沉積，床層分層，造成局部或整體超溫結(jié)焦現(xiàn)象。如床溫幾點(diǎn)極不平衡或個(gè)別點(diǎn)極高，這是一個(gè)很危險(xiǎn)的工況，應(yīng)及時(shí)處理。床溫控制應(yīng)遵循就高不就低的原則。國外的研究報(bào)告和國內(nèi)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)都證明，流化床中的結(jié)焦溫度比煤粉爐中低的多，一般情況下，流化床中溫度低于灰軟化溫度150-250℃就開始結(jié)焦。建議控制局部床溫不能高于950-1000℃。
　　
　　4.7控制床壓當(dāng)床壓過高時(shí)應(yīng)立即排渣，降低機(jī)組出力，使床壓保持在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)(7-10kPa)?？刂坪眠\(yùn)行中料層差壓來控制料層厚度。
　　　
　　4.8應(yīng)確保合格的爐內(nèi)澆注料及耐火耐磨材料質(zhì)量及施工質(zhì)量，防止因澆注料等材料塌落而引起結(jié)焦。
　　　
　　4.9啟爐時(shí)回料腿由于回料溫度較低流動(dòng)性差，容易出現(xiàn)回料腿堵塞。建議啟爐時(shí)應(yīng)密切觀察回料腿溫度、壓力的變化，如溫度不變，則應(yīng)用壓縮空氣進(jìn)行吹掃流化，吹掃時(shí)應(yīng)注意防止回料腿內(nèi)的物料突然大量返回爐膛影響燃燒。
　　
　　4.10鍋爐更換風(fēng)帽后，需重新測定布風(fēng)板阻力特性并讓運(yùn)行人員及時(shí)了解此特性的變化。啟動(dòng)前要做臨界流化風(fēng)量試驗(yàn)，一方面檢驗(yàn)風(fēng)帽是否有堵塞，另一方面運(yùn)行中以此風(fēng)量來指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整，正常運(yùn)行中要保證流化正常，一次風(fēng)量不能小于此風(fēng)量。
　　
　　4.11適當(dāng)加大一次風(fēng)量、風(fēng)壓，將風(fēng)室風(fēng)壓提高到8Kpa以上，是440t/hCFB鍋爐良好流化、穩(wěn)定運(yùn)行的保證。為保證安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)在點(diǎn)火過程中保證布風(fēng)均勻性，并注意在點(diǎn)火過程后期適時(shí)排渣。運(yùn)行中的漸進(jìn)性結(jié)焦在掌握操作技能，控制入爐顆粒大小尺寸后，也是可以避免的。避免低溫結(jié)焦，最好的辦法是保證易發(fā)地帶流化良好，顆粒混合迅速均勻或處于正常的流化狀態(tài)，這樣溫度均勻，可防止結(jié)焦。
　
　　4.12嚴(yán)格執(zhí)行各廠家的運(yùn)行規(guī)程，確?；亓狭_茨鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備安全運(yùn)行。避免回料閥內(nèi)因局部死區(qū)而出現(xiàn)結(jié)渣的現(xiàn)象?；亓祥y的充氣量應(yīng)嚴(yán)格控制在1％的鍋爐總風(fēng)量之內(nèi)，以防止未燃碳粒在局部區(qū)域復(fù)燃，避免回料閥內(nèi)結(jié)渣。

　　4.13防止采用后墻給煤的鍋爐密相區(qū)回料口出現(xiàn)結(jié)焦。采用后墻回料閥給煤的CFB鍋爐，在點(diǎn)火調(diào)試階段，易出現(xiàn)回料口超溫結(jié)焦現(xiàn)象，原因是：點(diǎn)火階段回料量少，給煤不能迅速被回料帶入爐內(nèi)，堆積在回料口，引起局部燃燒過強(qiáng)導(dǎo)致超溫結(jié)焦；回料量少，導(dǎo)致煙氣反竄向回料口，回料口處形成旋渦；揮發(fā)份在此燃燒造成超溫結(jié)焦。改造的辦法是在回料斜腿上加裝朝向其出口的高速冷風(fēng)管道，該股風(fēng)一方面把揮發(fā)份吹進(jìn)爐內(nèi)，破壞回料口旋流，防止燃燒；一方面起到播煤風(fēng)的作用。這樣，回料口超溫結(jié)焦問題可基本解決。
　　
　　4.14改造流化床兩側(cè)和水冷風(fēng)室兩側(cè)人孔上的看火孔，以便在運(yùn)行中運(yùn)行人員能明顯看到床料流化情況和風(fēng)帽漏渣在水冷風(fēng)室里的堆積情況?！?br /> 　　
　　4.15在設(shè)計(jì)上：制造廠采用引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)對鍋爐熱力性能的良好預(yù)測可確保沿爐膛斷面以及沿爐膛高度方向上溫度場的均勻性。設(shè)計(jì)時(shí)選取適當(dāng)布風(fēng)板及床層阻力，基本保證鍋爐在運(yùn)行過程中床層流化均勻，避免大顆粒在布風(fēng)板上沉積，基本保證布風(fēng)均勻，流化質(zhì)量良好，床層內(nèi)無死區(qū)。采用爐前氣力播煤裝置，使給煤入爐均勻，以避免局部富煤區(qū)域在運(yùn)行過程中遇氧爆燃而引起局部超溫、結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。爐內(nèi)采取下濃上稀的流態(tài)化工藝，二次風(fēng)調(diào)節(jié)裕度設(shè)計(jì)較大，通過一、二次風(fēng)的調(diào)節(jié)可達(dá)到迅速調(diào)節(jié)床溫目的，將床溫控制在允許范圍內(nèi)。
　　
　　5.結(jié)論
　　
　　CFB鍋爐結(jié)焦有著設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行等多方面的主客觀原因。設(shè)計(jì)、制造單位，還應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量回訪，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，力求不斷完善設(shè)計(jì)，解決結(jié)構(gòu)隱患，優(yōu)化整體設(shè)計(jì)。作為運(yùn)行人員，需應(yīng)努力提高大型CFB鍋爐技術(shù)的理論水平，同時(shí)多借鑒同類機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，分析產(chǎn)生結(jié)焦的原因，執(zhí)行各項(xiàng)防止結(jié)焦的技術(shù)措施，在實(shí)踐中不斷積累操作經(jīng)驗(yàn)。如此，CFB鍋爐的結(jié)焦還是可以控制和防范的。
　　　
　　參考文獻(xiàn)
　　
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