循環(huán)流化床鍋爐床層結(jié)焦分析

【摘要】循環(huán)流化床鍋爐床層結(jié)焦是常見又難處理的問題。如何通過表面現(xiàn)象，及時發(fā)現(xiàn)、正確處理結(jié)焦，對循環(huán)流化床鍋爐的安全、長周期運行具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床;結(jié)焦;分析

1.前言

循環(huán)流化床鍋爐以其燃料適應(yīng)性廣、污染物排放量低、符合環(huán)保要求等優(yōu)點，自問世以來得到迅速發(fā)展，近幾年在我國也得到廣泛應(yīng)用。但在設(shè)計制造和運行維護等方面都缺乏必要的經(jīng)驗，因此運行中難免出現(xiàn)一些問題，而結(jié)焦對流化床鍋爐來說是一個最常見又較難處理的問題。

2.結(jié)焦的原理及原因

2.1 結(jié)焦的原理

煤在燃燒后殘存的灰分是由各種礦物成分組成的混合物，它沒有固定的由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟娜廴跍囟?。煤灰的融化過程需要經(jīng)歷一個較寬的溫度區(qū)間。煤灰在高溫灼燒時某些低熔點組分開始熔融，并與另外一些組分發(fā)生反應(yīng)形成復(fù)合晶體，此時它們的熔融溫度將更低。煤灰的熔融特性是判鍋爐運行中是否會結(jié)焦的主要因素之一。但實際上，影響灰熔融性的因素是多方面的。首先是煤的化學(xué)成分，這些物質(zhì)在純凈狀態(tài)下熔點大都較高。 但煤灰是多種復(fù)合化合物的混合物，燃燒時將結(jié)合為熔點更低的某種共熔體。 其次，煤灰周圍介質(zhì)的性質(zhì)對灰熔融性有較大影響。當(dāng)爐內(nèi)處于氧化性氣氛時，灰中的鐵成氧化狀態(tài)，熔點較高。在還原性氣氛和半還原性氣氛中，F(xiàn)e2O3會還原成FeO，并可能與其他氧化物形成共熔體，灰熔點隨含鐵量的增加而迅速下降。因此介質(zhì)氣氛不同，會使熔點變化200℃～300℃。

2.2 結(jié)焦的原因

結(jié)焦無論點火或正常運行中都可能發(fā)生，原因也有多種。表面上看，結(jié)焦的直接原因是局部或整體溫度超過灰熔點或燒結(jié)溫度面而粘結(jié)成塊。依此標(biāo)準(zhǔn)，常將結(jié)焦分為高溫結(jié)焦和低溫結(jié)焦兩種。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)焦叫低溫結(jié)焦，它不僅會在啟動過程或壓火時出現(xiàn)在床內(nèi)，也有可能出現(xiàn)在爐膛以外如高溫旋風(fēng)分離器的灰斗內(nèi)，返料機構(gòu)內(nèi)，灰渣中堿金屬鉀、鈉含量較高時較易發(fā)生。要避免低溫結(jié)焦，最好的辦法是保證易發(fā)地帶流化良好，顆?；旌涎杆倬鶆蚧蛱幱谡５牧骰癄顟B(tài)，這樣溫度均勻，防止結(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所形成的結(jié)焦現(xiàn)象。當(dāng)床料中含碳量過高時，如未能適時調(diào)整風(fēng)量或返料量抑平床溫，就有可能出現(xiàn)結(jié)焦。與疏松的帶有許多嵌入的未燒結(jié)顆粒的低溫焦塊不同，從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。無論高溫焦還是低溫焦都常在點火過程中出現(xiàn)，一旦生長就會迅速增長。由于燒結(jié)是個自動加劇的過程，因此焦塊長大的速度往往越來越快。另一種較難察覺的結(jié)焦是運行中的漸進性結(jié)焦，此時床溫和觀察到的流化質(zhì)量都正常，這時焦塊是緩慢長大的。漸進性結(jié)焦的主要原因有：

（1）布風(fēng)系統(tǒng)制造和安裝質(zhì)量不好;

（2）給煤中存在大塊;

（3）運行參數(shù)控制不當(dāng)?shù)取?/p>

新建機組投運初期，應(yīng)檢查風(fēng)帽及風(fēng)帽小孔有無錯裝或堵塞，爐內(nèi)分隔墻和耐火層邊角處和頂角設(shè)計是否適當(dāng)。 為保證安全穩(wěn)定運行，應(yīng)在點火過程中注意布風(fēng)均勻性，保證流化質(zhì)量達到規(guī)定的要求，并注意在點火過程后期適時放渣。運行中的漸進性結(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。

2.3 運行中結(jié)焦原因分析

（1）燃煤的灰熔點低，在床溫較低水平下就可導(dǎo)致結(jié)焦。

（2）一次風(fēng)過小，低于臨界流化風(fēng)量，物料流化率極低。

（3）風(fēng)帽損壞，造成布風(fēng)板布風(fēng)不均，部分料層不流化。

（4）返料風(fēng)過小造成返料器返料不正常或返料器堵塞，返料無法正常返至爐內(nèi)，造成床溫過高而結(jié)焦。

（5）床溫表失準(zhǔn)。

（6）對床溫監(jiān)視不嚴(yán)造成超溫。

（7）壓火時操作不當(dāng)，冷風(fēng)進入爐內(nèi)。

（8）鍋爐長期超負荷運行或負荷增加過快，操作不當(dāng)。

（9）料層過簿。

（10）爐內(nèi)澆注料或防火耐磨材料垮落，造成局部流化不良，過熱而結(jié)焦。

2.4 結(jié)焦的現(xiàn)象

（1）床溫各測點偏差大，部分測點嚴(yán)重超溫，床溫上漲極其迅速。 中部床溫與對應(yīng)的底部床溫偏差大。

（2）結(jié)焦初期（局部）料層差壓下降，結(jié)焦嚴(yán)重時，料差急劇增加。

（3）氧量快速下降，幾乎近于零。

（4）爐膛負壓增大，一次風(fēng)量，風(fēng)室風(fēng)壓波動大。

（5）負荷、壓力、汽溫均下降。

（6）放渣口放不出渣（嚴(yán)重結(jié)焦）或放渣中有疏松多孔燒結(jié)性焦塊（局部結(jié)焦）。

3.結(jié)焦的預(yù)防處理

3.1 結(jié)焦預(yù)防

（1）一定要保證良好而穩(wěn)定的入爐煤質(zhì)，特別是粒度、細度、熔點等指標(biāo)一定要嚴(yán)格控制 改變?nèi)济旱慕菇Y(jié)特性。

（2）點火前一定要認真做好平料試驗，就地觀察底料流化情況及厚度、可燃質(zhì)含量等，確保合格。點火過程中嚴(yán)格控制進煤量。

（3）鍋爐啟動期間，返料裝置必須充滿灰后方可投入，否則風(fēng)會反竄。保證床內(nèi)有料，否則，床溫將難以控制。在返料投入的情況下應(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）剛開始投煤時，不得過快過猛，遵循少量間斷的原則。觀察氧量床溫有無變化，若無變化，應(yīng)立即停止給煤并繼續(xù)提高床溫。升至規(guī)定溫度后，根據(jù)具體情況，可加大給煤使床溫逐步升高。

（5）根據(jù)床溫上升情況，及時細調(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)。

（6）如床溫幾點極不平衡或個別點極高，應(yīng)及時聯(lián)系處理，有可能流化不良，局部溫度相當(dāng)高，這是一個很危險的工況，床溫控制應(yīng)根據(jù)媒質(zhì)情況。

（7）控制好運行中料層差壓來控制料層厚度。料層太薄，對鍋爐穩(wěn)定運行不利，床溫不平衡，容易吹穿，還易結(jié)焦;料層太厚，料層阻力太大，風(fēng)機電耗增大，甚至造成床料流化不良而結(jié)焦。，放渣的原則應(yīng)連續(xù)、均勻、穩(wěn)定，是勤放、少放，一次放渣太多，將會影響鍋爐的穩(wěn)定運行、出力和效率。低于下限，則停止放渣。檢查排出的爐渣是否有渣塊。

（8）嚴(yán)格控制好床溫。

床溫其主要控制手段是調(diào)整風(fēng)煤配比及返料量，另料層厚度、排渣量及一、二次配比等諸多因素也會影響床溫。 床溫波動時，首先要仔細分析原因，果斷采取措施，消除根源。判斷煤是否過多過少，煤質(zhì)是否發(fā)生變化。煤過多過少，煤質(zhì)下降，風(fēng)量過大過小，都會使燃燒惡化，床溫下降;一定范圍內(nèi)，適當(dāng)增加煤量，減少風(fēng)量會使床水平有所提高，反之亦然。但要注意，如因煤粒變粗或煤質(zhì)變差等原因引起的波動，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。認真監(jiān)測床底部和床中部溫差，如果溫差超出正常范圍，說明流化不正常，下部有沉積或結(jié)渣，此時，可短時開大一次風(fēng)，吹散焦塊，并打開冷渣管排渣;如不能清除，應(yīng)立即停爐檢修。

低負荷運行時，如發(fā)現(xiàn)床溫突然下降，除了斷煤外，很可能是床料沉積，這時若增大給煤量，反而會加劇沉積，使沸騰床的流化質(zhì)量變差，造成局部結(jié)焦。當(dāng)判明是床料沉積時，應(yīng)打開冷渣排放管放渣，待床溫正常后，應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)至較高負荷下運行。

（9）應(yīng)確保合格的爐內(nèi)澆注料及防火耐磨材料質(zhì)量及施工質(zhì)量，防止因澆注料等材料垮落而引起結(jié)焦。

（10）變負荷運行嚴(yán)格控制床溫

變負荷運行時，嚴(yán)格控制床溫在允許范圍內(nèi)，做到升負荷先加風(fēng)后加煤，降負荷先減煤后減風(fēng)，燒調(diào)節(jié)要做到“少量多次”的調(diào)節(jié)方法，避免床溫大起大落。

（11）壓火時先停給煤，再運行幾分鐘后停風(fēng)機，壓火期間，一定要緊閉各爐門、所有進風(fēng)門及排渣門。

3.2 結(jié)焦處理

由于結(jié)焦是個自動加劇的過程，焦塊長大速度往往越來越快。這樣，及早發(fā)現(xiàn)結(jié)焦并予以清除是必須掌握的原則。

（1）床溫飛速上漲應(yīng)立即停煤，同時快速大幅度增大一次風(fēng)量，抑止床溫上漲幅度。

（2）若床溫仍無法控制，且已出現(xiàn)前述結(jié)焦現(xiàn)象時，應(yīng)緊急停爐，停止風(fēng)機運行，關(guān)嚴(yán)各孔門擋板，否則，將引起結(jié)焦加劇的嚴(yán)重后果。

（3）停爐后放掉循環(huán)灰，盡量放掉爐膛內(nèi)爐渣。

（4）如結(jié)焦嚴(yán)重，則待爐內(nèi)冷卻后徹底清除。

（5）如發(fā)現(xiàn)床層輕微結(jié)焦，應(yīng)降低床溫，加大一次風(fēng)量，加大結(jié)焦側(cè)爐膛排渣。

4.結(jié)束語

作為設(shè)計安裝單位，應(yīng)力求解決結(jié)構(gòu)隱患，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。而作為運行人員，則應(yīng)努力提高循環(huán)流化床的理論水平，用心積累操作經(jīng)驗。運行中勤動眼、勤動腦，根據(jù)各種不同實際情況靈活機動處理，不斷提高運行水平，以充分發(fā)揮循環(huán)流化床這一清潔燃燒技術(shù)的優(yōu)勢。