循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的原因、危害及預(yù)防

    本文針對(duì)石家莊高新熱電幾臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐歷年來(lái)結(jié)焦情況進(jìn)行全面分析，根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的特性，結(jié)合多年實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提出了機(jī)組運(yùn)行時(shí)預(yù)防鍋爐結(jié)焦的有效措施及事故處理。從而對(duì)結(jié)焦問(wèn)題提出了處理方法和預(yù)防措施，并在實(shí)踐應(yīng)用中取得了良好的效果，為高新熱電循環(huán)流化床鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了依據(jù)，同時(shí)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益，在同類型循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中有很好的借鑒作用。

一、設(shè)備簡(jiǎn)介

    石家莊高新熱電公司共有五臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐，#1、2爐為杭州鍋爐廠早期生成的75t/h循環(huán)流化床鍋爐，1995年投產(chǎn);#3、4爐為無(wú)錫鍋爐廠生產(chǎn)的75t/h循環(huán)流化床鍋爐，2000年投產(chǎn);#5爐為無(wú)錫鍋爐廠生產(chǎn)的220t/h循環(huán)流化床鍋爐，2005年投產(chǎn)。本文只對(duì)無(wú)錫鍋爐廠生產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行分析論述。鍋爐的物料分離器采用絕熱式高溫旋風(fēng)分離器，回料器采用“U”型閥系統(tǒng)。

    鍋爐結(jié)焦事故會(huì)給電廠帶來(lái)較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，我廠投運(yùn)以來(lái)發(fā)生過(guò)幾起結(jié)焦事故，每次結(jié)焦后，均要停爐幾天進(jìn)行冷卻清焦，每臺(tái)爐為此造成的直接間接經(jīng)濟(jì)損失20-50萬(wàn)元，所以防止鍋爐結(jié)焦事故是我廠技術(shù)人員研究的一個(gè)重要課題。

二、結(jié)焦的分類

    循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的直接原因是床料局部或整體溫度超出灰熔點(diǎn)或燒結(jié)溫度。一般將結(jié)焦分為高溫結(jié)焦和低溫結(jié)焦。

所謂低溫結(jié)焦就是當(dāng)床層整體溫度低于灰渣的變形溫度，由于局部超溫或低溫?zé)Y(jié)引起的結(jié)焦。低溫焦塊的特點(diǎn)是帶有許多嵌入的未燒結(jié)的顆粒。低溫結(jié)焦不僅會(huì)在啟動(dòng)過(guò)程或壓火過(guò)程時(shí)出現(xiàn)在床層內(nèi)，有時(shí)也可能出現(xiàn)在爐膛以外，如高溫旋風(fēng)分離器的灰斗內(nèi)或回料器內(nèi)，灰渣中堿金屬鉀、鈉含量較高時(shí)易發(fā)生低溫結(jié)焦。

    高溫結(jié)焦是指床層整體溫度水平較高而流化正常時(shí)所形成的結(jié)焦。當(dāng)床料中含碳量過(guò)高而未能及時(shí)調(diào)整風(fēng)量或返料量時(shí)，就可能出現(xiàn)高溫結(jié)焦。高溫結(jié)焦的特點(diǎn)是面積大，甚至波及整個(gè)床面，而且從高溫焦塊表面上看，基本上是熔融的，冷卻后質(zhì)塊堅(jiān)硬，并夾雜少量氣孔。

    對(duì)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，結(jié)焦按照部位分為爐床結(jié)焦和返料器的結(jié)焦兩種情況，爐膛內(nèi)的結(jié)焦按照結(jié)焦時(shí)的工況可分為點(diǎn)火過(guò)程中結(jié)焦和運(yùn)行過(guò)程中結(jié)焦。

三、各種結(jié)焦的介紹

第一類 返料器結(jié)焦

返料器結(jié)焦一般都發(fā)生在運(yùn)行當(dāng)中。

1、返料器結(jié)焦的現(xiàn)象

(1) 床溫難以控制，稍增給煤，床溫就上升很快，稍微減煤，床溫就很快下降，

(2) 返料器溫度先升高而后逐漸地降低。

(3) 返料風(fēng)壓增大。

(4) 主汽流量降低、主汽壓力下降。

(5) 爐膛差壓下降，料層差壓減小。

(6) 爐膛上部溫度降低，排煙溫度升高。

(7) 循環(huán)灰放不下來(lái)。

2、原因分析

(1) 燃煤煤質(zhì)差是造成結(jié)焦的主要原因。

(2) 返料器漏風(fēng)嚴(yán)重，返料風(fēng)壓不夠，或波動(dòng)過(guò)大，或返料中斷。

(3) 返料器中有異物，將返料器出口堵塞或影響返料風(fēng)。

3、如何避免

(1) 為防止返料器結(jié)焦，必須嚴(yán)格控制返料溫度不大于1000℃。

(2) 放循環(huán)灰時(shí)不能過(guò)多，以免破壞流化燃燒狀況，造成細(xì)粉抽入循環(huán)回路二次燃燒。

(3) 運(yùn)行中嚴(yán)格監(jiān)視返料器的上下部溫度和返料風(fēng)壓的變化，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

(4) 運(yùn)行中定期巡檢返料器底部檢修孔、觀察孔等處法蘭是否漏風(fēng)，否則冷風(fēng)漏入易造成返料器內(nèi)部結(jié)焦。

(5) 當(dāng)一側(cè)返料器堵塞時(shí)，必須壓火進(jìn)行疏通，防止循環(huán)工況破壞后，另一側(cè)返料器溫度升高，造成結(jié)焦。

(6) 合理調(diào)整返料風(fēng)量或加裝增壓風(fēng)機(jī)，避免返料風(fēng)量、風(fēng)壓過(guò)小，返料流化差堵塞，導(dǎo)致結(jié)焦。

第二類爐膛內(nèi)結(jié)焦

爐膛內(nèi)結(jié)焦又分為點(diǎn)火過(guò)程中結(jié)焦和運(yùn)行中結(jié)焦

(一)爐膛內(nèi)點(diǎn)火過(guò)程中結(jié)焦

1、爐膛內(nèi)結(jié)焦的現(xiàn)象

(1) 從觀察孔看可以看到有明亮耀眼的火星;

(2) 料層差壓不正常的降低;

(3) 爐膛底部放渣口有的不能放出渣來(lái)。

2、原因：

點(diǎn)火過(guò)程中結(jié)焦主要是低溫結(jié)焦，點(diǎn)火時(shí)由于底料中含有少量的可燃物，有時(shí)床溫上升過(guò)程中加煤量掌握不好，一次風(fēng)調(diào)整不及時(shí)致使床料流化不良造成局部超溫結(jié)焦，嚴(yán)重時(shí)會(huì)逐漸擴(kuò)大導(dǎo)致大面積結(jié)焦。如超溫部位在放渣口附近，則會(huì)導(dǎo)致排渣不暢或堵塞，點(diǎn)火中斷。

3、點(diǎn)火過(guò)程中結(jié)焦事故的預(yù)防及措施

(1) 鍋爐點(diǎn)火前必須要做床料流化試驗(yàn)，掌握并記錄最低流化風(fēng)量，點(diǎn)火過(guò)程中要求保證流化良好，一次風(fēng)量不低于最低流化風(fēng)量。

(2) 在鍋爐點(diǎn)火后期，投煤時(shí)要特別注意給煤量，此時(shí)床溫達(dá)到燃煤的著火點(diǎn)附近，加熱的燃煤大部分還沒(méi)有燃燒，一旦著火，溫度會(huì)很快上升，如果控制不好，就很容易發(fā)生結(jié)焦。所以給煤時(shí)不能大量給煤，而是采取間斷式給煤，盡量防止床料中形成小焦塊，如有小焦塊，要盡量用鉤子鉤出，以免造成低溫結(jié)渣。并且在點(diǎn)火后期，不可大幅調(diào)整燃油量，往往在點(diǎn)火過(guò)程中發(fā)生的操作失誤就會(huì)導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦。

(3) 點(diǎn)火時(shí)要注意一次風(fēng)量的調(diào)整，風(fēng)量過(guò)大會(huì)帶走床料的熱量，造成床溫下降，床溫不易達(dá)到燃煤的著火點(diǎn)，延長(zhǎng)點(diǎn)爐時(shí)間，浪費(fèi)燃油。但是一次風(fēng)量又不能過(guò)小，保證不低于流化風(fēng)量，當(dāng)床溫到達(dá)500℃時(shí)，再酌量加煤，并注意氧量的變化，氧量下降較多時(shí)，酌情減煤，床溫上升較快時(shí)，可適當(dāng)加大一次風(fēng)量，使床溫平穩(wěn)上升，直至燃燒正常。劇烈的加減風(fēng)都是不允許的。

(4) 點(diǎn)火時(shí)要注意料層差壓的變化，正常的點(diǎn)火過(guò)程料層差壓是穩(wěn)定的，投煤后稍有增長(zhǎng)，料層大幅增減是不正常的，，應(yīng)該分析原因，特別是料層差壓劇增，往往是結(jié)焦的前兆，劇減時(shí)一般情況下結(jié)焦已經(jīng)形成。所以司爐在點(diǎn)火過(guò)程中要注意觀察料層差壓的變化，一旦突變，要立即采取措施，迅速提高一次風(fēng)量，寧可將火吹滅重新點(diǎn)火，也要避免爐床結(jié)焦事故發(fā)生。

(二)運(yùn)行過(guò)程中爐床結(jié)焦

1、結(jié)焦現(xiàn)象

料層差壓突然大幅下降，床料溫度升高，主汽溫度下降，主汽流量下降，底部放渣管放不出渣來(lái)。

2、結(jié)焦的原因

(1)床料流化對(duì)結(jié)焦的影響

循環(huán)流化床鍋爐流化不良是引起結(jié)焦的主要原因。由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒床料主要是由0-10mm的燃煤和灰渣組成，一旦流化不好就容易形成床料局部堆積，堆積的床料本身溫度較高，加上床料中含有未燃燒完全的煤粒，繼續(xù)氧化燃燒，放出熱量，散發(fā)不出去，從而使該部分床料的溫度急劇上升，當(dāng)溫度超過(guò)了灰渣的灰熔點(diǎn)時(shí)，就產(chǎn)生了結(jié)焦現(xiàn)象。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中，當(dāng)流化風(fēng)速低于床料的臨界流化風(fēng)速時(shí)，物料在爐床內(nèi)燃燒放熱，熱量來(lái)不及向鍋爐受熱面?zhèn)鬟f，使物料溫度急劇上升，當(dāng)溫度超過(guò)灰渣的灰熔點(diǎn)溫度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生爐床整床高溫結(jié)焦。

(2)灰渣的灰熔點(diǎn)對(duì)結(jié)焦的影響

灰熔點(diǎn)越低，越容易結(jié)焦?；胰埸c(diǎn)與灰渣中的成分含量有關(guān)，灰渣中堿金屬鉀、鈉含量較高時(shí)，灰熔點(diǎn)較低，一般的煤種灰的熔點(diǎn)都在1300℃左右，只要保證大于流化風(fēng)量就不會(huì)發(fā)生結(jié)焦，而灰熔點(diǎn)低的煤種，灰熔點(diǎn)僅在1000℃左右，循環(huán)流化床鍋爐的床溫一般控制在900-950℃，一旦超溫，很容易達(dá)到灰熔點(diǎn)，風(fēng)量稍微一低就會(huì)造成結(jié)焦。

(3)燃料特性對(duì)結(jié)焦的影響

循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)燃料粒徑特性為0-13mm，如果燃料中大于13mm的顆粒偏多，遠(yuǎn)超過(guò)了設(shè)計(jì)要求，粗顆粒容易沉積，影響流化與運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)造成結(jié)焦。

(4)密相區(qū)燃燒份額對(duì)結(jié)焦的影響

燃燒份額是指每一燃燒區(qū)域中燃燒量占總?cè)紵康谋壤?。由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒主要發(fā)生在密相區(qū)和稀相區(qū)，這兩個(gè)區(qū)域的燃燒份額之和接近于1，其中密相區(qū)的燃燒份額會(huì)影響到料層溫度控制、爐內(nèi)傳熱以及鍋爐連續(xù)安全運(yùn)行，所以密相區(qū)燃燒份額是我們最關(guān)心的一個(gè)參數(shù)。在其他條件不變的情況下，當(dāng)密相區(qū)燃燒份額增加，也就是燃煤在密相區(qū)放熱份額增加時(shí)，為保持密相區(qū)出口溫度不變，必然增加密相區(qū)的吸熱量，相應(yīng)增加密相區(qū)的受熱面積。如果密相區(qū)的受熱面積再無(wú)法增加，則會(huì)使密相區(qū)出口煙溫提高，即帶入稀相區(qū)的焓增加。如果該部分焓不能有效被稀相區(qū)受熱面吸收或被煙氣帶走，則密相區(qū)的熱平衡就被破壞，從而使?fàn)t床溫度升高，出現(xiàn)高溫結(jié)焦。

(5)運(yùn)行參數(shù)的影響

a. 料層差壓

料層差壓是一個(gè)反映床料厚度的參數(shù)，在鍋爐運(yùn)行中，料層厚度的大小會(huì)直接鍋爐床料流化的質(zhì)量，如果料層過(guò)厚，有可能引起床料流化不好，造成鍋爐床料結(jié)焦或滅火，料層太薄了又燃燒不穩(wěn)且?guī)Р簧县?fù)荷，因此司爐要特別注意料層差壓及風(fēng)室風(fēng)壓，通過(guò)控制放渣量保持合理穩(wěn)定的料層，不可將料層積累太厚或放的太薄。

b. 料層溫度

鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，在保證不發(fā)生結(jié)焦的情況下，盡量提高床溫，床溫的提高有利于煤的燃燒和燃盡，但令一方面要低于灰熔點(diǎn)100-200℃，同時(shí)，為適應(yīng)環(huán)保的要求，最大程度的提高脫硫效率，降低硫化物和氮氧化物的排放，該廠的循環(huán)流化床鍋爐要求控制在850-950℃，且盡量保持在下限。

(6)加減負(fù)荷時(shí)的控制

加減負(fù)荷時(shí)，要求嚴(yán)格執(zhí)行“升負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)再加煤，減負(fù)荷時(shí)先減煤后減風(fēng)”的操作思路。在加減煤時(shí)，不能突然大加大減，燃燒調(diào)整時(shí)要做到“勤調(diào)細(xì)調(diào)”避免床溫大起大落。

(7)嚴(yán)格控制燃煤質(zhì)量

運(yùn)行中，盡量燃用灰熔點(diǎn)高的煤種，盡量不選用含鉀、鈉高的煤種。同時(shí)，因該廠采購(gòu)煤種較雜，還應(yīng)該采取配煤的方式來(lái)控制入爐煤的品質(zhì)，根據(jù)各爐的運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整燃煤的配比，使鍋爐運(yùn)行達(dá)到最佳狀態(tài)。

(8)返料影響

返料風(fēng)過(guò)小，或返料器由于耐火材料脫落而堵塞，或因料層差壓高影響循環(huán)灰進(jìn)入爐膛等原因，返料無(wú)法正常返入爐床，都會(huì)可能造成床溫過(guò)高而結(jié)焦。若此時(shí)再通過(guò)加煤來(lái)維持汽壓汽溫，則床料在返料未回爐膛及加煤的雙重作用下，會(huì)急劇上升導(dǎo)致床料結(jié)焦。若運(yùn)行中返料溫度過(guò)高，可能會(huì)造成返料器內(nèi)結(jié)焦。

(9)結(jié)構(gòu)方面的影響

布風(fēng)板設(shè)計(jì)不良、風(fēng)帽布置不合理或風(fēng)帽損壞，造成布風(fēng)板布風(fēng)不均，會(huì)造成部分床料不流化而產(chǎn)生結(jié)焦。

四、結(jié)焦的處理

    鍋爐結(jié)焦的處理是一種既危險(xiǎn)又艱難的工作。如果是返料器結(jié)焦，應(yīng)采取壓火處理，然后打開(kāi)返料器底部入口門，將返料灰放出后，由于返料結(jié)焦堵塞，所以返料器中積存了大量的高溫返料灰，打開(kāi)入口門后，返料器中的高溫返料灰會(huì)像流體一樣流下來(lái)，因此要特別注意防止?fàn)C傷，返料灰放完后，用工具將結(jié)焦打掉清出，并檢查清理干凈小風(fēng)帽上的焦塊雜物，然后用強(qiáng)光手電照射返料器內(nèi)部檢查，確保返料器暢通，內(nèi)壁無(wú)掛焦，然后將底部入口門封閉，重新進(jìn)行揚(yáng)火啟動(dòng)。

    如果是點(diǎn)火過(guò)程中材料結(jié)焦，應(yīng)立即停止點(diǎn)火，由于此時(shí)爐內(nèi)溫度不是太高，可在只保留引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的情況下，打開(kāi)爐門觀察，如果是輕微結(jié)焦，用長(zhǎng)柄耙子將床料中的焦塊耙出，然后關(guān)閉爐門，重新進(jìn)行點(diǎn)火工作;如果結(jié)焦嚴(yán)重，結(jié)焦面積太大，無(wú)法耙出，則停止點(diǎn)火，將床料冷卻后全部清理出來(lái)，然后重新添加床料后，再進(jìn)行點(diǎn)火工作。

    如果運(yùn)行中發(fā)生床料結(jié)焦，應(yīng)立即停爐，并保留引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，當(dāng)床溫吹至300℃以下時(shí)，停止所有風(fēng)機(jī)運(yùn)行，打開(kāi)鍋爐人孔門自然通風(fēng)冷卻，當(dāng)溫度降至允許人員進(jìn)入時(shí)，安排人員進(jìn)行清焦處理，然后重新上料點(diǎn)火。

五、結(jié)束語(yǔ)

    循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)焦事故是可以預(yù)防和避免的，只要認(rèn)真監(jiān)盤(pán)，加強(qiáng)巡檢，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)查出原因，對(duì)癥下藥，就可以預(yù)防結(jié)焦事故的發(fā)生。