循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因分析及預(yù)防措施

李 輝

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100）

0 引言

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，循環(huán)流化床鍋爐具有十分重要的作用，不但能夠?qū)崿F(xiàn)清潔型燃燒，并且較比其他鍋爐具有更高的燃燒效率。但是在實(shí)際使用過(guò)程中，存在的結(jié)焦現(xiàn)象一直是困擾相關(guān)工作人員的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，為了保證循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定，提高其運(yùn)行產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，有必要對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)焦情況進(jìn)行科學(xué)合理的分析，并采取有效的預(yù)防措施進(jìn)行處理，從而避免循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生。

1 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的原因

1.1 設(shè)計(jì)構(gòu)造原因

針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)構(gòu)造方面進(jìn)行分析，起到均勻布風(fēng)作用的布風(fēng)板或風(fēng)帽結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)循環(huán)流化床的流化質(zhì)量造成影響。因此，一旦在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒有對(duì)風(fēng)帽等相應(yīng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，導(dǎo)致缺少風(fēng)帽或風(fēng)帽設(shè)置不均勻，就會(huì)造成風(fēng)板布風(fēng)的不均勻，從而促使部分料層沒有進(jìn)行流化而出現(xiàn)結(jié)焦的情況[1]。同時(shí)，返料閥如果沒有經(jīng)過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)，在運(yùn)行過(guò)程中，極可能因返料風(fēng)造成內(nèi)部燃燒物的劇烈燃燒，加劇返料溫度，進(jìn)而出現(xiàn)返料器的結(jié)焦。

1.2 燃料原因

燃料方面也是循環(huán)流化床鍋爐出現(xiàn)結(jié)焦的重要原因之一。如果燃燒的煤質(zhì)具有較低的灰熔點(diǎn)，則會(huì)在爐膛內(nèi)出現(xiàn)互相粘結(jié)的情況，使其燃燒的熱量不能及時(shí)進(jìn)行傳遞，最終導(dǎo)致結(jié)焦。同時(shí)在鍋爐點(diǎn)火升溫的過(guò)程中，煤質(zhì)投放過(guò)多、過(guò)快以及并未進(jìn)行加風(fēng)等操作都會(huì)造成爐膛內(nèi)的溫度急劇升高，從而使灰粒軟化形成結(jié)焦。此外，煤質(zhì)的顆粒較大或煤質(zhì)的變化程度較大也會(huì)相應(yīng)造成影響，形成結(jié)焦[2]。

1.3 返料原因

在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行中，返料器一旦出現(xiàn)返料堵塞的情況，或者沒有對(duì)返料放灰過(guò)程進(jìn)行有效控制，導(dǎo)致返料難以返回鍋爐內(nèi)的情況，都會(huì)對(duì)床溫造成影響，從而因床溫過(guò)高而形成結(jié)焦。并且返料自身的溫度如果過(guò)高，在返料器中也會(huì)造成結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.4 運(yùn)行參數(shù)原因

針對(duì)運(yùn)行參數(shù)方面來(lái)講，其影響主要體現(xiàn)在2 個(gè)方面：①風(fēng)量參數(shù)，如果一次風(fēng)量較小，低于臨界流化風(fēng)量，就會(huì)因料層的不良流化造成鍋爐內(nèi)局部溫度的迅速升高，從而形成結(jié)焦，并且風(fēng)煤比例一旦沒有經(jīng)過(guò)合理配置，也會(huì)因溫度過(guò)高造成結(jié)焦[3]；②料層壓差，如果料層壓差的數(shù)值過(guò)大，就代表料層過(guò)厚，極有可能因流化不良而造成結(jié)焦，臨界流化風(fēng)量和料層厚度的關(guān)系如圖1 所示。

圖1 臨界流化風(fēng)量和料層厚度的關(guān)系

1.5 人員操作原因

在循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)際運(yùn)行中，人員操作方面一旦出現(xiàn)失誤，同樣會(huì)造成結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。針對(duì)這一方面來(lái)看，主要的影響因素是操作人員工作的經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心以及處理相關(guān)問(wèn)題的能力。例如在實(shí)際的運(yùn)行操作中，操作人員存在不適當(dāng)?shù)牟僮餍袨?，或者單純依?jù)一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行操作，并沒有進(jìn)行整體考慮，都會(huì)引起相應(yīng)事故。

2 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的危害

2.1 影響鍋爐的出力

在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行工作中，一旦出現(xiàn)結(jié)焦情況，在水冷壁結(jié)渣之后，就會(huì)致使大量的渣滓在水冷壁上形成附著，降低受熱面內(nèi)汽水混合物的吸熱能力。在這種情況下，如果燃料量維持不變，就會(huì)造成鍋爐的蒸發(fā)量降低，從而影響鍋爐的出力[4]。同時(shí)，當(dāng)爐膛出口的溫度、蒸汽出口的溫度以及管壁溫度到相繼升高時(shí)，如果出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，就會(huì)提高通風(fēng)阻力、增強(qiáng)引風(fēng)機(jī)的處理情況，進(jìn)而在達(dá)到最大值時(shí)，鍋爐的出力將會(huì)受到影響降低。

2.2 降低鍋爐效率

降低鍋爐效率這一方面的危害主要體現(xiàn)有：①在鍋爐受熱面出現(xiàn)結(jié)焦之后，會(huì)降低水冷壁的吸熱量，造成煙氣溫度的升高，從而使鍋爐的排煙溫度持續(xù)上升，從而降低鍋爐的熱效率；②在燃燒器出口出現(xiàn)結(jié)焦情況后，會(huì)導(dǎo)致氣流出現(xiàn)偏斜的情況，使鍋爐內(nèi)的燃燒情況惡化，從而使鍋爐內(nèi)未完全燃燒的熱損失量增大，降低鍋爐效率；③在鍋爐爐膛出口形成結(jié)焦，會(huì)增大鍋爐內(nèi)的通風(fēng)阻力，增大用電量，降低鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

3 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的現(xiàn)象及分類

3.1 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的現(xiàn)象

循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的現(xiàn)象主要有2 種：①局部結(jié)焦現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為結(jié)焦部分的床溫指示值偏高，爐膛出口溫度、煙氣含氧量、稀相區(qū)以及排煙溫度指示值偏高；②鍋爐大面積結(jié)焦現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為床溫指示值已經(jīng)達(dá)到最大，一次風(fēng)機(jī)電流擺動(dòng)程度較大、指示值較高，一旦稍微開啟風(fēng)擋板，電流指示值就會(huì)快速增長(zhǎng)[5]。

3.2 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的分類

循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象主要能分成3 類：①高溫結(jié)焦，是指整體床溫過(guò)高，在流化正常時(shí)形成的結(jié)焦，此類結(jié)焦現(xiàn)象面積較大，甚至?xí)采w整個(gè)爐體；②低溫結(jié)焦，是指整體床溫較低，在低于灰渣變形溫度時(shí)，因局部高溫或低溫?zé)Y(jié)而形成的結(jié)焦情況。此類結(jié)焦現(xiàn)象通常在啟動(dòng)和壓火的床層中出現(xiàn)，并且還有可能出現(xiàn)在返料器和換熱器中；③漸進(jìn)性結(jié)焦，是指因布風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存有缺陷，或安裝出現(xiàn)漏洞，從而使相關(guān)參數(shù)超出設(shè)計(jì)數(shù)值，風(fēng)帽錯(cuò)裝等情況引發(fā)的結(jié)焦現(xiàn)象，其在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，較難發(fā)現(xiàn)[6]。

4 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的預(yù)防措施

為了確保循環(huán)流化床鍋爐能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，并帶來(lái)相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。主要可以通過(guò)6 點(diǎn)預(yù)防措施來(lái)避免鍋爐結(jié)交現(xiàn)象的發(fā)生。

（1）對(duì)煤炭的自身的結(jié)焦性質(zhì)進(jìn)行改變，同時(shí)確保投入鍋爐中燃燒煤炭的質(zhì)量以及顆粒度符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求，在基礎(chǔ)上做到結(jié)焦現(xiàn)象的預(yù)防。

（2）在循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)前，必須對(duì)風(fēng)室、風(fēng)帽等設(shè)備裝置進(jìn)行仔細(xì)的檢查，對(duì)其內(nèi)部存有的雜物進(jìn)行清理。并且在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，必須進(jìn)行液流實(shí)驗(yàn)，從而確保鍋爐床層具有平均的風(fēng)量分布，流化性能良好。

（3）鍋爐在啟動(dòng)的過(guò)程中，必須要加快啟動(dòng)速度，從而降低煤、氣混合的燃燒時(shí)間。在鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火之后，一旦床溫達(dá)到投放煤炭的溫度，應(yīng)立即投放年煤炭，在燃燒狀況穩(wěn)定之后，及時(shí)斷油。同時(shí)在處理事故時(shí)，也要立即進(jìn)行斷油操作，降低煤油混合燃燒時(shí)間，預(yù)防結(jié)焦的產(chǎn)生。

（4）在鍋爐點(diǎn)火的過(guò)程中，一旦床溫達(dá)到相應(yīng)要求，一般情況下高于500 ℃后，就可以向鍋爐內(nèi)投放適量的煤，從而提高爐內(nèi)溫度。在此過(guò)程中，要對(duì)投放速度和投放量進(jìn)行精準(zhǔn)把控。如果出現(xiàn)煤炭的不完全燃燒情況，就會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)碳含量增高，從而產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象，加劇爐內(nèi)溫度。在此情況下，就極易發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象。同時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)料層溫度上升趨勢(shì)較快，就要及時(shí)降低煤的投放量或停止投放，并采取適量增加風(fēng)量的措施，避免形成結(jié)焦。

（5）在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中，要對(duì)返料溫度進(jìn)行嚴(yán)格把控，一般情況下不應(yīng)超過(guò)1000 ℃+T%。如果返料溫度過(guò)高，極有可能在返料器內(nèi)形成結(jié)焦，尤其是在使用無(wú)煙煤作為燃料的情況下，更容易因出現(xiàn)后燃情況，致使無(wú)法有效控制溫度，進(jìn)而形成結(jié)焦。針對(duì)返料溫度來(lái)講，可以通過(guò)對(duì)煤投放量以及風(fēng)量的調(diào)整進(jìn)行調(diào)節(jié)，在溫度較高時(shí)，可以采用降低投放量，增大風(fēng)量的措施。并且要對(duì)返料器進(jìn)行細(xì)致的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)堵塞情況，要及時(shí)進(jìn)行清理處理，確保返料器暢通無(wú)阻。

（6）要對(duì)料層差壓進(jìn)行控制，一般情況下處于（5～7）kPa 最佳。工作人員可以采用鍋爐低放渣管對(duì)底料進(jìn)行排放，從而起到有效的調(diào)節(jié)作用。并且如果料層差壓出現(xiàn)異常，超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，就意味著鍋爐內(nèi)流化不正常，極有可能存在結(jié)渣。針對(duì)這種情況，可以在短時(shí)間內(nèi)增大風(fēng)量，將結(jié)渣吹散并排出。如果存在無(wú)法清查的情況，要立即停止運(yùn)行，進(jìn)行相應(yīng)檢查。

5 結(jié)語(yǔ)

造成循環(huán)流化床鍋爐出現(xiàn)結(jié)焦的因素有很多，包括設(shè)計(jì)方面、制造方面、運(yùn)行方面等多種主觀或客觀因素。一旦鍋爐出現(xiàn)結(jié)焦就會(huì)對(duì)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性造成不利影響，甚至在一定程度上還會(huì)導(dǎo)致鍋爐設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。因此，相關(guān)部門和人員必須對(duì)循環(huán)流化鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，并嚴(yán)格把控運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)，結(jié)合實(shí)際檢修過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)結(jié)焦原因進(jìn)行分析，從而提出有效的預(yù)防措施，避免出現(xiàn)結(jié)焦的情況，保證鍋爐的穩(wěn)定安全運(yùn)行。