淺析循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦事故原因及預(yù)防

胡乃威

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐的特性具有對(duì)燃料適應(yīng)性特別好、燃燒效率高、氣體污染物排放低，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，和灰渣綜合利用等優(yōu)點(diǎn)。近20年來(lái)特別是近4年來(lái)，在我國(guó)得到了突飛猛擊的發(fā)展，我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐臺(tái)數(shù)、總蒸發(fā)量為世界第一。隨著循環(huán)流化床鍋爐的迅速發(fā)展，具備了豐富的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但也暴露了一些問(wèn)題，結(jié)焦事故是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中最為常見(jiàn)的問(wèn)題，本論文提出了循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦事故的原因、解決方法和預(yù)防措施，對(duì)我公司兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐今后正常運(yùn)行預(yù)防事故的發(fā)生有參考作用。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；結(jié)焦；返料灰；床溫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.006

1 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦事故機(jī)理

循環(huán)流化床結(jié)焦事故是在鍋爐機(jī)組運(yùn)行中最常見(jiàn)的事故，無(wú)論在正常運(yùn)行當(dāng)中、點(diǎn)火啟動(dòng)與壓火啟動(dòng)過(guò)程中都會(huì)經(jīng)常發(fā)生。在循環(huán)流化床爐膛密相區(qū)內(nèi)，由于流化工況破壞，燃燒溫度超過(guò)灰熔點(diǎn)而造成結(jié)焦。燃燒結(jié)焦不僅發(fā)生在爐膛，也會(huì)發(fā)生在旋風(fēng)分離器和返料器內(nèi)。一旦發(fā)生結(jié)焦事故就要停爐處理，對(duì)全廠(chǎng)工藝及安全，經(jīng)濟(jì)及都帶來(lái)很大影響。

在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行當(dāng)中，燃料中的灰分變化分為變形溫度，軟化溫度和熔化溫度三個(gè)階段，例如我司所用的云南產(chǎn)地所產(chǎn)的煤的灰渣的熔化溫度在大概在1200℃左右，而我司兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內(nèi)溫度控制范圍在850-950℃，如果控制運(yùn)行溫度低于灰熔點(diǎn)溫度300-400℃，保持良好的流化狀態(tài)和正常的流動(dòng)，就不會(huì)造成床料結(jié)焦事故。

2 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的危害

2.1 流化不暢

當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)量調(diào)整不當(dāng)，流化不均勻時(shí)或燃燒室溫度在某一時(shí)段超過(guò)灰熔點(diǎn)溫度時(shí)，會(huì)引起燃燒室內(nèi)局部結(jié)焦，造成風(fēng)帽堵塞，布風(fēng)板布風(fēng)不均勻，從而導(dǎo)致更大面積的結(jié)焦使鍋爐運(yùn)行不暢而停爐。

2.2 排渣管堵塞

當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐工況調(diào)整不當(dāng)，燃料內(nèi)含碳量燃燒不完全時(shí)煤渣落入排渣管中，由于負(fù)壓的左右，煤渣在排渣管中二次燃燒、結(jié)塊，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致排渣管堵塞、排渣不暢而停爐。

2.3 返料堵塞導(dǎo)致?tīng)t膛結(jié)焦

由于返料器內(nèi)耐火材料坍塌堵塞或返料風(fēng)過(guò)小，使大量返料灰堆積在返料器中不能進(jìn)爐膛，這時(shí)爐膛內(nèi)床溫升高，但蒸汽的汽溫汽壓會(huì)隨之下降，如再通過(guò)加煤來(lái)維持負(fù)荷會(huì)加速床溫的升高，最終導(dǎo)致鍋爐高溫結(jié)焦。

3 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦分類(lèi)及現(xiàn)象

循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦分為低溫結(jié)焦和高溫結(jié)焦兩種。

3.1 低溫結(jié)焦現(xiàn)象

低溫結(jié)焦的表現(xiàn)為密相區(qū)內(nèi)的溫度顯示偏差大，個(gè)別測(cè)點(diǎn)溫度極低，爐膛出口負(fù)壓波動(dòng)大，蒸汽負(fù)荷減小，冷渣機(jī)排渣不暢。

3.2 高溫結(jié)焦現(xiàn)象

床溫急劇上升，達(dá)到或超過(guò)煤的灰熔點(diǎn)溫度，床壓異常.布風(fēng)板阻力增大， 氧量波動(dòng)大，伴隨有爆燃現(xiàn)象，一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)電流相對(duì)減小，帶負(fù)荷能力降低，燃燒在料層表面進(jìn)行，從觀察孔觀察有明顯的火焰且呈現(xiàn)白色，排渣困難 。

4 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因分析

4.1 低溫結(jié)焦的原因

低溫結(jié)焦常發(fā)生在鍋爐正常啟動(dòng)或壓火啟動(dòng)過(guò)程中，在循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火升溫或揚(yáng)火時(shí)，床溫只有400-600℃，但由于局部流化不暢或風(fēng)帽堵塞，燃料燃燒釋放的熱量不能隨煙氣帶走或被受熱面吸收，導(dǎo)致熱量局部堆積，使床溫局部溫度高于灰熔點(diǎn)溫度，使灰渣熔化結(jié)塊，隨之此區(qū)域內(nèi)的流化狀況變差，焦塊表面溫度低，導(dǎo)致周?chē)鷧^(qū)域內(nèi)的熱量被其吸收，使結(jié)塊范圍擴(kuò)大。另外也有可能由于流化實(shí)驗(yàn)沒(méi)有做好，在運(yùn)行時(shí)操作不當(dāng)，運(yùn)行風(fēng)量低于臨界流化風(fēng)量，造成流化不當(dāng)會(huì)造成結(jié)焦。

4.2 高溫結(jié)焦的原因

高溫結(jié)焦是指在流化正常的狀態(tài)下，爐床溫度整體偏高而發(fā)生的結(jié)焦。高溫結(jié)焦在點(diǎn)火升溫和正常運(yùn)行時(shí)都有可能發(fā)生，在點(diǎn)火升溫時(shí)，如床溫升到950℃，而未能正常投入返料時(shí)會(huì)引起高溫結(jié)焦事故，高溫結(jié)焦是由于爐膛內(nèi)溫度高于灰熔點(diǎn)的溫度，使?fàn)t床內(nèi)的灰渣熔融結(jié)塊。并且司爐在操作時(shí)如果風(fēng)煤比操作不當(dāng)會(huì)容易引起結(jié)焦事故。

5 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦事故處理

5.1 低溫結(jié)焦處理

司爐人員一旦判斷低溫結(jié)焦，立刻采取果斷措施，對(duì)于我司的大型循環(huán)流化床鍋爐只能加大流化風(fēng)量，使渣塊在爐膛內(nèi)高速流化，由于低溫結(jié)焦的渣塊比較松散，有可能借助風(fēng)力，在床料的碰撞過(guò)程中打散渣塊，從而從冷渣機(jī)中排出，若渣塊將冷渣機(jī)堵塞，副司爐應(yīng)及時(shí)連續(xù)捅渣，直到正常下渣為止。

5.2 高溫結(jié)焦的處理

司爐人員一旦判斷可能結(jié)焦，應(yīng)立即停止給煤，并大幅加大一次風(fēng)量，降低床溫，待溫度恢復(fù)后再正常運(yùn)行，若判斷爐內(nèi)已結(jié)焦，司爐可將根據(jù)最大額定電流增開(kāi)一次風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)，將爐子吹熄，然后停爐清渣，可減少因結(jié)焦對(duì)爐子的損害及可縮短打渣的勞動(dòng)強(qiáng)度。

6 關(guān)于循環(huán)流化床結(jié)焦事故案例的總結(jié)

6.1 結(jié)焦事故原因

（1）某循環(huán)流化床鍋爐曾在運(yùn)行過(guò)程中控制低床層運(yùn)行，由于未控制好冷渣機(jī)排渣速率，造成料層局部流化風(fēng)量過(guò)大底料被吹穿，而周邊布風(fēng)不均使底料堆積，從而影響了整體流化工況導(dǎo)致低溫結(jié)焦。

（2）返料管線(xiàn)堵塞也是循環(huán)流化床超溫結(jié)焦的主要原因之一，某循環(huán)流化床運(yùn)行過(guò)程中由于返料灰在返料管線(xiàn)中堆積，造成返料風(fēng)機(jī)出口管線(xiàn)堵塞、憋壓使返料風(fēng)機(jī)跳停，從而導(dǎo)致流化床床溫暴漲達(dá)到灰熔點(diǎn)溫度而高溫結(jié)焦。

6.2 結(jié)焦事故采取措施

總結(jié)以上兩次結(jié)焦事故，在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)參數(shù)操作，嚴(yán)格控制床層厚度，將料層差壓控制在6.0—7.0Kpa之間，根據(jù)料層厚度控制冷渣機(jī)排渣速率，確保料層不被吹穿從而保證良好的流化狀態(tài)。

在開(kāi)爐前嚴(yán)格檢查返料器內(nèi)部情況，保證返料器內(nèi)無(wú)積灰，返料布風(fēng)板與返料灰排灰管間無(wú)縫隙，以防止返料灰落入返料風(fēng)室堵塞返料風(fēng)管線(xiàn)。

7 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的預(yù)防措施

結(jié)焦是循環(huán)流化床鍋爐的較為常見(jiàn)的故障，它直接影響到了鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為了避免由于結(jié)焦而給公司帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)安全損失，司爐人員應(yīng)在操作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格牢記操作規(guī)程，做好預(yù)防措施：

（1）在每次點(diǎn)火打底料前應(yīng)進(jìn)入爐膛內(nèi)認(rèn)真檢查風(fēng)帽是否有阻塞，清理雜物。

（2）在每次開(kāi)爐時(shí)要認(rèn)真做好布風(fēng)板均勻?qū)嶒?yàn)。

（3）對(duì)于煤質(zhì)要嚴(yán)格把關(guān)：

a.干燥基固定碳Fcd≧50%；

b.灰分軟化溫度ST≧1200℃；

c.粒度≦13mm；

d.干燥基無(wú)灰基揮發(fā)分Qnet，v，ad ≧14-20%。

（4）點(diǎn)火前應(yīng)認(rèn)真檢查底料，判斷底料的含碳量是否超標(biāo)，如超標(biāo)應(yīng)立即更換底料，以防結(jié)焦。

（5）點(diǎn)火初期不啟動(dòng)返料風(fēng)機(jī)，待返料充滿(mǎn)返料器溫度達(dá)到900℃時(shí)再啟動(dòng)返料風(fēng)機(jī)，以確保有足夠的返料灰可進(jìn)入爐膛，控制床溫。

（6）點(diǎn)火時(shí)要認(rèn)真檢查油槍霧化是否良好，做油槍霧化實(shí)驗(yàn)，若霧化不良要清洗有槍頭，若因霧化不良導(dǎo)致點(diǎn)火失敗要用壓縮空氣吹掃，若底料滲油過(guò)多應(yīng)更換底料，以防結(jié)焦。

（7）點(diǎn)火升溫過(guò)程中，床溫達(dá)到550℃可少量向爐膛投煤，要循序漸進(jìn)，投煤不能過(guò)快、過(guò)多，若投入爐膛內(nèi)的煤過(guò)多，爐膛底部含碳量過(guò)高，在加大一次風(fēng)量時(shí)，床溫猛升，灰渣溫度會(huì)超過(guò)灰熔點(diǎn)溫度，造成爐內(nèi)結(jié)焦。

（8）在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如果床溫急劇下降，除因斷煤外還很有可能是床料堆積，如判斷是床料堆積應(yīng)加快冷渣機(jī)轉(zhuǎn)速，將料層差壓控制在正常床壓范圍之內(nèi)，要做到加負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)再加煤。

（9）在循環(huán)流化床鍋爐壓火時(shí)，應(yīng)先停止返料風(fēng)機(jī)，二次風(fēng)機(jī)，再停給煤機(jī)，然后迅速分別全關(guān)一次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的風(fēng)門(mén)，要爐膛內(nèi)與空氣隔絕以防爐內(nèi)料層二次燃燒造成結(jié)焦。

8 結(jié)束語(yǔ)

在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行當(dāng)中，應(yīng)確保鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，嚴(yán)格按照操作規(guī)程，控制風(fēng)煤比，調(diào)整料層厚度。認(rèn)真巡檢現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，以防止結(jié)焦事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉德昌，陳漢平等.循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行及事故處理[M].中國(guó)電力出版社.

[2]云南冶金云芯硅材股份有限公司.硅料廠(chǎng)供熱車(chē)間蒸汽鍋爐崗位作業(yè)指導(dǎo)書(shū)[S].