循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的原因分析及措施

李 景 彥

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030000)

0 引言

當(dāng)前循環(huán)流化床鍋爐燃燒屬于應(yīng)用最為廣泛的一種清潔高效燃燒方式，發(fā)展至今已經(jīng)非常成熟，只是結(jié)合其運(yùn)用情況來看，其中存在的結(jié)焦問題是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的重要影響因素。

1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒中的結(jié)焦現(xiàn)象

在循環(huán)流化床鍋爐燃燒中，存在以下一些結(jié)焦現(xiàn)象[1]：

1)在火孔觀察流化床，可發(fā)現(xiàn)有耀眼的白色火花，爐內(nèi)床料運(yùn)動(dòng)不正常，存在渣塊。

2)DCS屏幕顯示出床壓與床溫分布不均勻，且燃燒不夠穩(wěn)定，其參數(shù)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，兩側(cè)的床壓、床溫及爐膛負(fù)壓之間存在比較大的偏差，其跳動(dòng)幅度大。

3)爐膛負(fù)壓上升，風(fēng)室的風(fēng)壓及一次風(fēng)量波動(dòng)比較大，且一次風(fēng)機(jī)電流變化幅度大。

4)冷渣機(jī)排渣不夠通暢，床層排渣管存在堵塞情況，排渣中有低溫焦塊，也有冷卻后的深褐色高溫焦塊。

5)結(jié)焦初期，料層差壓下降，結(jié)焦比較嚴(yán)重時(shí)，其料層差壓則快速上升。

結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生可使得燃燒的正常工況被破壞，使得鍋爐出力減少，正常循環(huán)也遭到破壞，極易引起爆管安全事故，甚至?xí)斐闪蠈拥娜廴?，進(jìn)而堵塞排渣口，最終使得鍋爐被迫停止運(yùn)行。因此，需高度重視結(jié)焦問題，分析其原因，并制定有效預(yù)防措施。

2 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的原因

在循環(huán)流化床鍋爐中出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，其直接原因就是床料局部或者床料整體的溫度超過了燒結(jié)溫度或者灰熔點(diǎn)溫度，其結(jié)焦原因主要可以概括如下幾點(diǎn)[2]。

2.1 床料流化引起結(jié)焦的原因

在循環(huán)流化床鍋爐的啟動(dòng)過程中，若是送風(fēng)量太小，或者送風(fēng)量較臨界流化風(fēng)量更小，則會(huì)導(dǎo)致添煤速率太快而使得料層流化不佳，進(jìn)而引起鍋爐內(nèi)局部溫度過高的問題，最終產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。而局部結(jié)焦現(xiàn)象會(huì)使得周圍顆粒出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，并且會(huì)漸漸擴(kuò)大其結(jié)焦面積。實(shí)際上，鍋爐運(yùn)行時(shí)的料層差壓可直接對(duì)燃燒室的料層厚度進(jìn)行反映，而料層厚度可直接影響鍋爐流化質(zhì)量，若厚度過大，且缺乏及時(shí)的排渣措施或者清除排渣管堵塞，則易導(dǎo)致流化不佳而引起爐膛結(jié)焦問題。

2.2 煤燃燒特性及其灰熔點(diǎn)引起結(jié)焦的原因

煤含有一定的灰分，而在循環(huán)流化床鍋爐燃燒中，煤的灰分熔融特性溫度包括熔化溫度、軟化溫度以及變形溫度。其中，軟化溫度高低水平可判斷煤灰是否容易出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。若灰分不同，相應(yīng)熔點(diǎn)也會(huì)存在差異。若是煤中的Fe2S3,FeO,K2O,Na2O等含量較大，則其灰熔點(diǎn)較低，易引起結(jié)焦問題；當(dāng)煤中的SiO2,Al2O3含量較大時(shí)，其灰熔點(diǎn)比較高，則不容易發(fā)生結(jié)焦。通常而言，煤的灰熔點(diǎn)介于1 250 ℃～1 500 ℃之間，若循環(huán)流化床鍋爐燃燒所用的煤，其灰熔點(diǎn)小于1 100 ℃，則其在床溫較低的情況下可能會(huì)引起結(jié)焦問題。另外，煤顆粒處于一定溫度下，待液化后，其顆粒之間會(huì)有粘結(jié)現(xiàn)象，使得煤顆粒難以完全散出其燃燒熱量而產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。同時(shí)，煤顆粒的粒度過大，或者粗顆粒比例過大，都可以影響床層流化，使得爐膛溫度過高，最終引發(fā)結(jié)焦現(xiàn)象。

2.3 運(yùn)行操作引起結(jié)焦的原因

第一，在鍋爐啟動(dòng)之前缺乏仔細(xì)的檢查，若布風(fēng)板的風(fēng)帽堵塞問題嚴(yán)重，或者爐內(nèi)澆筑料存在大面積塌落問題，就會(huì)引起局部的流化不佳或過熱問題，最終產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。第二，啟爐投煤時(shí)，若是非落煤點(diǎn)床溫快速下降，強(qiáng)行啟爐，則很容易產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。在這一過程中，若投煤量或者投煤時(shí)機(jī)控制不合理，在煤的質(zhì)量較差或者床溫比較低的情況下，被投進(jìn)流化床的煤沒有完全燃燒，或者沒有著火，就會(huì)使得鍋爐內(nèi)可燃質(zhì)不斷積累，當(dāng)燃油溫度上升到某個(gè)高值時(shí)，煤粒燃燒，且床溫繼續(xù)上升，加快了煤粒的燃燒，就會(huì)使得床溫迅速漲升，無法對(duì)其進(jìn)行控制，最終會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。第三，在鍋爐的運(yùn)行過程中，若長時(shí)間存在風(fēng)量和煤的配比不當(dāng)問題，則會(huì)導(dǎo)致過量給煤，使得床層局部超溫而結(jié)焦。鍋爐處于長期超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，或者負(fù)荷增加速率過快，操作不當(dāng)，則也容易產(chǎn)生結(jié)焦。第四，在停爐時(shí)，若煤燃料沒有得到完全的燃燒，也會(huì)析出焦油，引起低溫問題，產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。

2.4 返料導(dǎo)致結(jié)焦的原因

在循環(huán)流化床鍋爐方面會(huì)遵循灰平衡的原理，因此其返料可直接影響鍋爐的正常運(yùn)行。若返料時(shí)，風(fēng)量不足，而返料器在耐火材料掉落而產(chǎn)生阻塞問題的情況下，很容易產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。因此，返料難以正常返回到循環(huán)流化床鍋爐中，就會(huì)使得床層溫度太過而產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。另外，若料層差壓高放循環(huán)灰外排失控，也會(huì)導(dǎo)致返料不能正常返回到鍋爐內(nèi)，使得床溫過高而引起結(jié)焦問題。而如果再加煤來維持壓力與氣溫，會(huì)使得床溫在返料沒法返至爐膛和加煤等兩種作用下而出現(xiàn)急速上升現(xiàn)象，最終引起床上結(jié)焦問題。

3 預(yù)防循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的有效措施

3.1 鍋爐啟動(dòng)前預(yù)防結(jié)焦的措施

在鍋爐啟動(dòng)之前，需對(duì)風(fēng)帽與風(fēng)室等進(jìn)行認(rèn)真檢查，清理其中的雜物?？蛇M(jìn)行臨界流化風(fēng)量的試驗(yàn)，檢驗(yàn)風(fēng)帽是否存在堵塞問題，也能夠在后續(xù)運(yùn)行中采用此風(fēng)量來為其運(yùn)行調(diào)整提供指導(dǎo)，確保流化正常，一次風(fēng)量不應(yīng)該小于這一風(fēng)量。另外，也要嚴(yán)格控制好入爐煤質(zhì)，尤其是要對(duì)燃燒煤的粒度、細(xì)度、熔點(diǎn)以及矸石等一系列指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格得當(dāng)?shù)目刂疲热绱_保煤粒度小于10 mm，改善其燃煤結(jié)焦特性。

3.2 鍋爐啟動(dòng)時(shí)和點(diǎn)火的預(yù)防結(jié)焦措施

首先，在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，要保證返料裝置充滿灰，再進(jìn)行投入，避免風(fēng)的反竄?？商岣邌?dòng)鍋爐的速度，以防止結(jié)焦。循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)該盡可能縮短鍋爐啟動(dòng)時(shí)間，避免油煤混燒的時(shí)間太長而導(dǎo)致調(diào)整不當(dāng)，造成結(jié)焦問題。其次，在點(diǎn)火前做好流化試驗(yàn)工作，對(duì)底料流化情況與底料厚度進(jìn)行觀察，確保其合格。在點(diǎn)火初期，應(yīng)該在床溫抵達(dá)投煤溫度時(shí)即刻投煤，在燃燒穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行斷油，避免結(jié)焦。要控制好進(jìn)煤量、臨界流化風(fēng)量以及溫升，若床溫為500 ℃，可通過脈沖加煤方法提高床溫，從而加快鍋爐啟動(dòng)速度。若床溫大于1 050 ℃，則應(yīng)該停爐壓火，待其小于800 ℃再予以啟動(dòng)[3]。

3.3 鍋爐運(yùn)行時(shí)的預(yù)防結(jié)焦措施

在鍋爐運(yùn)行時(shí)，需合理控制床溫，確保運(yùn)行風(fēng)量不小于臨界流化風(fēng)量，保證其料層厚度穩(wěn)定和風(fēng)煤配比合理，保障較佳的流化工況，避免床料沉積。在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，若床溫突然下降，判斷為床料沉積問題后，則立即打開冷渣排放管，進(jìn)行及時(shí)的排渣，等到床溫上升正常后，再予以適當(dāng)?shù)呢?fù)荷調(diào)節(jié)。在升降負(fù)荷的操作過程中，應(yīng)該堅(jiān)持兩個(gè)原則，其一是升負(fù)荷時(shí)堅(jiān)持先加風(fēng)后加煤的原則，其二是減負(fù)荷時(shí)堅(jiān)持先減煤后減風(fēng)的原則。

3.4 鍋爐返料結(jié)焦的預(yù)防措施

壓火后，應(yīng)該馬上關(guān)閉返料閥風(fēng)與二次風(fēng)機(jī)，再關(guān)閉給煤機(jī)。若料層溫度下降，則馬上關(guān)閉引風(fēng)機(jī)與一次風(fēng)機(jī)，最后關(guān)閉全部風(fēng)門，使得料層呈靜止?fàn)顟B(tài)，隔絕空氣。同時(shí)，要保證采用滿足標(biāo)準(zhǔn)的爐內(nèi)澆筑料和耐火耐磨材料，防止其剝落而引起爐膛和返料器結(jié)焦現(xiàn)象。另外，在返料系統(tǒng)投入的過程中要仔細(xì)檢查其返料是否正常通暢，避免出現(xiàn)返料故障而產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。

4 結(jié)語

在循環(huán)流化床鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行過程中，鍋爐結(jié)焦問題是其重要影響因素，直接影響著鍋爐的推廣應(yīng)用及其可持續(xù)發(fā)展。因此，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象進(jìn)行全面正確的認(rèn)識(shí)，并分析其發(fā)生的原因，有針對(duì)性地采取預(yù)防措施，能夠在最大限度上為鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

[1] 武月枝.240 t/h循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的原因及應(yīng)對(duì)措施[J].山東煤炭科技,2017(8):171-172.

[2] 孫永泰.解決循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火結(jié)焦的處理方法[J].石油和化工節(jié)能,2017(1):36-37.

[3] 劉思權(quán).循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦機(jī)理與預(yù)防[J].新疆有色金屬,2015(3):92-93.