循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因與對策分析

文_楊瑯 山西西山熱電有限責(zé)任公司

1 國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展情況

20 世紀(jì)60 年代末，國內(nèi)開始針對流化床鍋爐中的沸騰爐進(jìn)行研究和開發(fā)，至70 年代，我國先后研制出4t/h、6．5t/h、10t/h、35t/h、130t/h 等各種容量的鼓泡式流化床鍋爐。1980年代，我國投運(yùn)的鼓泡流化床在數(shù)量上已經(jīng)接近3000 臺。經(jīng)過對鼓泡流化床鍋爐的不斷研究，研究者們詳細(xì)研究了CFB 鍋爐的燃燒特性、磨損、傳熱、密封性和選材等問題，明確了其工藝流程，為CFB 鍋爐今后的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2 循環(huán)流化床鍋爐

2.1 CFB鍋爐概況

CFB 燃燒技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用時(shí)間不超過20 年，具有大尺寸、大容量等特點(diǎn)，類似于煤粉爐， CFB 燃燒技術(shù)幾乎可以實(shí)現(xiàn)容量不受限制，屬于一種新型節(jié)能型燃燒技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐與普通鍋爐相比，在實(shí)際運(yùn)行過程中，其整個(gè)燃燒過程都是在流化狀態(tài)下進(jìn)行的。循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際燃燒過程中排放的氮氧化物量很小，且能實(shí)現(xiàn)大范圍的負(fù)荷調(diào)節(jié)，燃燒后的灰渣也能得到很好的綜合利用，具有較強(qiáng)的燃燒適應(yīng)性，且環(huán)境友好。循環(huán)硫化工藝在我國未來燃煤技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒌玫介L期的應(yīng)用，且實(shí)際應(yīng)用范圍較廣，完全可以實(shí)現(xiàn)低污染、高效率燃燒。

2.2 CFB鍋爐的組成

CFB 鍋爐的燃燒系統(tǒng)主要是由布風(fēng)板、燃燒室、除塵器等設(shè)備組成。和其它常規(guī)鍋爐相比，循環(huán)流化床在布置方式和受熱面結(jié)構(gòu)等方面與傳統(tǒng)煤粉爐十分相似，但其燃燒系統(tǒng)又有其自身的特點(diǎn)，同時(shí)與傳統(tǒng)煤粉爐相比，它的煤制系統(tǒng)和底灰排放系統(tǒng)也有很大的不同。

2.3 循環(huán)流化床燃燒的原理與特性分析

循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際應(yīng)用過程中，能有效地發(fā)揮強(qiáng)化燃燒作用，且燃燒過程中不易產(chǎn)生結(jié)渣，溫度也較低。CFB 鍋爐在具體的運(yùn)行過程中，溫度一般都在850 ～1050℃之間。由于煤回渣在鍋爐燃燒過程中的實(shí)際變形溫度比循環(huán)流化床鍋爐高100～200℃，故循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際燃燒過程中不易出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象。

循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際燃燒效率高，常規(guī)鍋爐實(shí)際燃燒效率可達(dá)85%～90%，但循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際運(yùn)行過程中其燃燒效率一般可達(dá)95%以上，且在運(yùn)行過程中發(fā)生變化的情況下，可維持持續(xù)高效燃燒。

循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際使用過程中，具有低污染排放、環(huán)保性能良好的特點(diǎn)。若能將 CFB 鍋爐目前的溫度控制在830 ～850℃之間，則可以有效地控制它在實(shí)際燃燒過程中排放的氮氧化物。

3 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因分析

3.1 煤質(zhì)的影響

如果在生產(chǎn)的過程中，使用的煤灰熔點(diǎn)比較低，煤顆粒在爐膛當(dāng)中較高的溫度下，呈現(xiàn)熔融態(tài)或者液態(tài)，會出現(xiàn)相互連接等情況，自身燃燒的過程中釋放出來的熱量無法及時(shí)進(jìn)行傳遞，就會出現(xiàn)結(jié)焦等問題。在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，這種情況并不多見。由于在設(shè)計(jì)鍋爐的時(shí)候，設(shè)計(jì)煤種相對較為穩(wěn)定，灰熔點(diǎn)的范圍也是相對固定的，在煤燃料采購的過程中會有相應(yīng)的分析報(bào)告，所以在生產(chǎn)的時(shí)候很少會產(chǎn)生這種問題。然而，燃料的影響依然是鍋爐產(chǎn)生結(jié)焦的一個(gè)重要原因。

3.2 煤粒徑的影響

由于循環(huán)流化床鍋爐在燃燒的過程中對燃煤粒徑具有較高的要求，如果燃煤粒徑無法符合需要，就有可能導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況產(chǎn)生影響，煤顆粒相對較粗，風(fēng)阻較大，而且床層加厚。在運(yùn)行的時(shí)候一定要及時(shí)進(jìn)行排阻，讓床層厚度降低，這樣在排阻的過程中就會造成床層厚度進(jìn)一步變薄，床層被吹穿，而造成局部溫度升高，產(chǎn)生鍋爐結(jié)焦等情況。燃煤粒徑細(xì)會造成飛灰可燃物進(jìn)一步增加，導(dǎo)致床灰中溫度較高，在運(yùn)行的過程中可能會導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)的功率進(jìn)一步提高，無法合理控制床料厚度層床而產(chǎn)生超溫結(jié)焦，國內(nèi)在進(jìn)行循環(huán)流化床鍋爐燃料燃煤粒徑控制的過程中，由粗到細(xì)，再到精細(xì)，這也是對鍋爐結(jié)焦進(jìn)行深入分析之后形成的相關(guān)要求。通常條件下，循環(huán)流化床入爐煤設(shè)計(jì)粒徑需要控制在0 ～13mm，依照結(jié)構(gòu)的不同合理的進(jìn)行控制，然而很少有超過20mm 入爐粒徑的。

3.3 運(yùn)行時(shí)操作員的操作水平的影響

從實(shí)際情況進(jìn)行分析，在操作的過程中，不熟練的操作員和熟練的操作員在操作工藝水平方面具有較大的差距，如果操作不熟練，可能會造成鍋爐結(jié)焦等問題常常出現(xiàn)。在運(yùn)行的過程中，如果給煤量相對較大，可能無法保證排渣過程中料層的厚度，如果過薄或者過厚都會出現(xiàn)較大的問題，與此同時(shí)，起爐是風(fēng)和煤的配合不好，造成鍋爐床層當(dāng)中具有較多的含煤量，如果床層溫度突然升高，可能會導(dǎo)致燃燒氣氛趨向于還原性氣氛，這樣煤在爐里容易出現(xiàn)軟化或者熔融的狀態(tài)而出現(xiàn)結(jié)焦。因?yàn)椴僮鲉T在操作過程中熟練程度造成鍋爐結(jié)焦，在實(shí)際生產(chǎn)的情況下時(shí)有發(fā)生，這和企業(yè)的管理息息相關(guān)。

3.4 鍋爐輔助設(shè)備故障的影響

3.4.1 破碎設(shè)備的影響

如果破碎設(shè)備無法達(dá)到額定功率，可能會造成煤的粒徑粗細(xì)出現(xiàn)不均勻等情況，而造成下煤時(shí)產(chǎn)生堵塞等問題，致使鍋爐出現(xiàn)結(jié)焦。

3.4.2 熱工儀表測量精度的影響

熱計(jì)量儀表直接影響鍋爐結(jié)焦如壓力變送器、熱電偶等。熱電偶主要安裝在鍋爐爐內(nèi)，用來測量鍋爐點(diǎn)火時(shí)的溫度。熱電偶運(yùn)行一段時(shí)間后，由于磨損等原因而沒有及時(shí)進(jìn)行更換和校正，會造成點(diǎn)火時(shí)爐溫反應(yīng)不靈敏，使人過早或過晚加煤，造成鍋爐結(jié)焦等情況。

壓強(qiáng)傳感器是影響床層壓力的關(guān)鍵。一般來說，冷態(tài)測試時(shí)會發(fā)現(xiàn)臨界風(fēng)量，這有助于操作員判斷鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)。但由于測壓變送器測量不準(zhǔn)確，造成操作人員誤配風(fēng)，導(dǎo)致鍋爐被床吹結(jié)焦。

3.5 鍋爐壓火操作的影響

鍋爐運(yùn)行過程中，鍋爐壓火操作是非常常見的，主要指的是鍋爐在運(yùn)行的時(shí)候產(chǎn)生些突發(fā)事件，比如說出現(xiàn)斷煤停電等情況，壓火的操作不當(dāng)會導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦。

4 循環(huán)流化床運(yùn)行中結(jié)焦的預(yù)防措施

4.1 要做好點(diǎn)火之前的流化試驗(yàn)

在進(jìn)行流化實(shí)驗(yàn)的過程中一定要對底料的流化和厚度情況進(jìn)行檢查，保證其能達(dá)到要求，對鍋爐當(dāng)中存在的空氣動力進(jìn)行控制，方便進(jìn)行二次燃燒，防止燃燒室回料器、分離器當(dāng)中產(chǎn)生結(jié)焦等情況，與此同時(shí)還需要在提高播煤風(fēng)壓及負(fù)荷較低的過程中，對鍋爐的兩側(cè)給煤情況進(jìn)行控制，以防止?fàn)t膛產(chǎn)生低溫結(jié)焦等問題。

4.2 對床溫及床壓進(jìn)行嚴(yán)格的控制

在進(jìn)行床溫測量的過程中，應(yīng)該采取垂直均布方式，可以及時(shí)找出超溫結(jié)焦的情況。另外還可以利用熱電偶進(jìn)行監(jiān)視，如果出現(xiàn)意外工況，可以及時(shí)采取合理措施進(jìn)行處理。具體分析床溫上升的情況，需要對風(fēng)量、給煤量進(jìn)行細(xì)調(diào)微調(diào)，以確保其具有較好的流化狀態(tài)，通常條件下，床溫需要控制在850 ～950℃，保證其不超過1000℃。需要利用對風(fēng)門配比進(jìn)行調(diào)整以及控制反流量的方式對床溫進(jìn)行控制，如果床溫超過標(biāo)準(zhǔn)值的時(shí)候，需要立刻排出煤渣，這樣可以降低機(jī)組出力情況，保證控制料層厚度，利用料層超差壓的方式進(jìn)行控制。

4.3 加快啟動速度，避免鍋爐形成結(jié)焦

需要讓循環(huán)流化床鍋爐的啟動時(shí)間盡量減少，防止長時(shí)間出現(xiàn)混合燒油、煤的情況，在初期很少用煤時(shí)投入到鍋爐當(dāng)中的一些煤無法得到完全的燃燒，在這種條件下，未燃燒的油灰和煤粘結(jié)在一起，易出現(xiàn)高溫結(jié)焦的問題。當(dāng)初期點(diǎn)火可以和投煤溫度適應(yīng)的時(shí)候需要立刻投煤，等到整個(gè)燃燒穩(wěn)定之后，需要及時(shí)斷油，可以防止混料時(shí)間延長，有效避免出現(xiàn)結(jié)焦的問題，再投入返料的過程中，需要及時(shí)對返料的途徑是否通暢進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)故障。

4.4 嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行設(shè)備的規(guī)程

在運(yùn)行的過程中，一定要嚴(yán)格依照設(shè)備的規(guī)程進(jìn)行操作，比如說讓回料閥當(dāng)中所含的充氣量控制在鍋爐內(nèi)部總風(fēng)量1%左右，這樣可以保證沒有燃燒的炭粒不會出現(xiàn)復(fù)燃等情況，避免回料閥當(dāng)中產(chǎn)生結(jié)渣等問題，與此同時(shí)，給煤方式主要使用后進(jìn)配備，這樣可以防止灰料口出現(xiàn)結(jié)焦。

5 結(jié)語

在循環(huán)流化床運(yùn)行的過程中，可能會出現(xiàn)結(jié)焦的問題，原因多種多樣，主要包含了運(yùn)行、設(shè)計(jì)、操作失誤等多種情況，制造單位一定要對設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行了解，及時(shí)進(jìn)行回訪，解決出現(xiàn)的問題，優(yōu)化設(shè)備。