循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因及預(yù)防策略

李振東

摘要：循環(huán)流化床鍋爐在運行中具有很好的適應(yīng)性，且燃燒快、污染排放量不高。近幾年，我國的循環(huán)流化鍋爐雖然在設(shè)計、制造、安裝等方面積累了豐富的經(jīng)驗，但是，在調(diào)試運行過程中，也出現(xiàn)了一些不可避免的問題，其中，結(jié)焦事故就是運行過程中最常見的問題。在鍋爐運行時，必須保證鍋爐在安全的狀態(tài)下運行，嚴(yán)格遵守操作流程，對投煤量進行控制，調(diào)整好料層的厚度。對運行現(xiàn)場進行監(jiān)管，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)該采取有效的措施，避免結(jié)焦事故更加嚴(yán)重。分析了循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦事故機理及其結(jié)焦原因，提出了預(yù)防結(jié)焦的有效措施。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床;鍋爐結(jié)焦;預(yù)防策略

引言

生物質(zhì)能是除煤、石油和天然氣之后的第四大能源。我國每年生物質(zhì)能資源可折合15億t標(biāo)準(zhǔn)煤，主要包括農(nóng)業(yè)廢棄物、林業(yè)廢棄物和生活垃圾等。生物質(zhì)能由于具有資源豐富、可再生、分布廣泛等優(yōu)點，受到廣泛關(guān)注。生物質(zhì)發(fā)電兼具經(jīng)濟、生態(tài)與社會等綜合效益，不僅能大大減少我國能源結(jié)構(gòu)中對煤炭資源的依賴程度，而且可廢物利用，有利于社會可持續(xù)發(fā)展。目前循環(huán)流化床摻混多種生物質(zhì)廢棄物燃燒過程中，由于生物質(zhì)含有較多的氯和鉀等元素，導(dǎo)致生物質(zhì)鍋爐內(nèi)嚴(yán)重結(jié)焦、積灰。

1循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因

1.1鍋爐運行氧量

鍋爐風(fēng)量配比是影響鍋爐結(jié)焦的重要因素之一。鍋爐正常燃燒運行時，氧量一般控制于6%～9%之間，充足的氧分保證鍋爐燃燒處于非還原性氣氛，避免灰渣熔融點降低。但很多時候，由于垃圾組分的不穩(wěn)定性，易出現(xiàn)鍋爐負荷快速上升，一次風(fēng)未及時響應(yīng)的情況，此時爐膛燃燒氣氛由非還原性轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原性，致使灰渣熔融點降低，增加了結(jié)焦的可能性。另外，在停止二次風(fēng)機向爐膛供風(fēng)或二次風(fēng)量較少時，煙氣中的未燃盡顆粒物未得到有效湍動和充分燃燒，導(dǎo)致顆粒沉降而積聚在管束或爐墻表面，造成積灰結(jié)焦。

1.2爐內(nèi)燃燒狀況

鍋爐在運行過程中若入爐煤種與設(shè)計煤種相差過大，煤飛灰熔點過低;鍋爐負荷過高，爐內(nèi)斷面熱負荷、容積熱負荷、燃燒器區(qū)域熱負荷過高;煤粉細度較粗、均勻性下降，會導(dǎo)致慣性動量過大或局部熱負荷過高;一、二次風(fēng)速與風(fēng)量分配不當(dāng)，煤粉提前燃燒或局部缺氧;鍋爐吹灰不及時造成焦子集聚長大;鍋爐兩側(cè)氧量偏差大或總體氧量偏小，爐內(nèi)還原性氣氛強;爐內(nèi)空氣動力場不均等都是造成鍋爐結(jié)焦的原因。

1.3床料流化受阻導(dǎo)致結(jié)焦

a）循環(huán)流化床鍋爐燃料的組分主要是粒徑為10mm左右的煤燃料和灰渣，而流化不順暢則會導(dǎo)致廢料在流化排放管及燃料中堆積。床料中堆積的這部分廢渣本身就具有較高的溫度，再加上其余沒有燃燒部分的煤燃料，如果繼續(xù)進行燃燒，則會使得鍋爐內(nèi)部O2含量急劇下降，熱量大量產(chǎn)生并且無法順利排放，使得鍋爐內(nèi)部溫度急劇升高，而當(dāng)這個溫度達到廢渣的熔點時就會使得廢渣變形，進而結(jié)焦。b）假設(shè)煤燃料與廢渣同步燃燒，提升了燃料的導(dǎo)熱性，使得煤燃料與廢渣混合起來。如果形成的固體粒徑較大，則會黏結(jié)旁邊一部分的廢渣，粒徑越來越大。當(dāng)流化床的溫度高于黏結(jié)成塊所需要的溫度時，也會發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象。c）在鍋爐工作過程當(dāng)中，如果床料的流化速度未能達到其臨界值，此時燃燒放出熱量但未能正常傳遞到鍋爐的耐熱面，就會使得周圍的其余燃料燃燒，造成溫度急劇升高，也易結(jié)焦。

1.4廢渣熔點過低

高溫結(jié)焦是指鍋爐內(nèi)部燃燒溫度高，但其余各項功能正常所產(chǎn)生的結(jié)焦;而低溫結(jié)焦是由某一部位溫度過低燒結(jié)所導(dǎo)致的。燃燒床的溫度整體來說沒有達到廢渣的變形溫度，而廢渣的組分是影響其熔點的直接因素，尤其是廢渣中包含一些金屬時對其熔點的影響尤為顯著。因此，廢渣熔點過低，當(dāng)溫度稍微升高時就會導(dǎo)致結(jié)焦情況出現(xiàn)。

2循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦預(yù)防策略

2.1點火期間，控制好投煤量

（1）在初始點火階段，當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐的溫度達到了投煤的溫度時，工作人員要及時把煤放到鍋爐中去，控制好煤的投放量，等到煤燃燒穩(wěn)定后，可以適當(dāng)停止投放油。

（2）在應(yīng)對各種突發(fā)的故障時，應(yīng)根據(jù)實際情況來考慮是否需要停止加油，以縮短煤油的混合燃燒時間。避免出現(xiàn)結(jié)焦問題。

（3）在火剛剛點著時，如果投入了大量的煤會使得循環(huán)流化床的溫度

一下上升，造成爆燃。

（4）在剛開始投放煤炭時，可以進行少量間隔性進行供煤，嚴(yán)禁太快太猛。在溫度低于700℃時，盡量采用點動投煤的方式進行供煤，一定要參考氧氣量的實際變化數(shù)值，控制供煤量，選擇最佳的投煤時間。

（5）在點火的初期，工作人員要保證鍋爐內(nèi)空氣的分布均勻。在點火結(jié)束后，在恰當(dāng)?shù)臅r間把鍋爐里面的廢渣清除干凈，從而不會因為煤渣等而影響鍋爐的正常運行。

（6）為了避免低溫?zé)宫F(xiàn)象的發(fā)生，鍋爐內(nèi)易結(jié)焦區(qū)域要保持良好的流化狀態(tài)，從而讓煤顆粒混合均勻。

2.2對煤的質(zhì)量進行嚴(yán)格控制

在運行時，要保證煤的穩(wěn)定性，特別是矸石、煤顆粒大小等，必須符合相關(guān)要求。點火前應(yīng)對流化進行測驗，控制好底料的厚度和流化變化，使得底料的厚度和流化符合合格標(biāo)準(zhǔn)。另外，必須保證鍋爐內(nèi)部的空氣動力始終處于一個良好狀態(tài)中，從而能夠控制經(jīng)由旋風(fēng)分離器處理過的二次燃燒，有效防止旋風(fēng)分離器、回料器和燃燒室因為溫度過高而出現(xiàn)焦炭問題，減少結(jié)焦現(xiàn)象。

2.3合理控制運行氧量

通過控制一、二次風(fēng)比例來控制鍋爐運行的氧量，通過控制爐膛氧量即可控制爐內(nèi)是處于氧化還是還原性氣氛，這將對鍋爐的結(jié)焦有非常大的影響，如爐內(nèi)運行氧量偏低爐內(nèi)將處于還原性氣氛，灰熔點將會下降，鍋爐會很容易結(jié)焦。但增加氧量與控制鍋爐出口NOx的和保證鍋爐經(jīng)濟性相矛盾，鍋爐運行時的氧量控制要著眼于煤種燃燒時表現(xiàn)出的主要矛盾，綜合考慮經(jīng)濟性、NOx、結(jié)焦等多方面因素，經(jīng)過試驗選擇合理的氧量。

2.4嚴(yán)格控制好床溫

循環(huán)流化床鍋爐的溫度是采用獨特的床面垂直分布的形式來測量的，這樣能及時發(fā)現(xiàn)局部過熱而引發(fā)的結(jié)焦現(xiàn)象。在使用過程中，通過熱電偶測點來檢查是否有異常情況出現(xiàn)。一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)盡快采取應(yīng)對措施來解決。當(dāng)循環(huán)流化床的溫度過高時，必須立即增加一次風(fēng)量或減少燃料，從而使得床層的溫度降低。另外，還要根據(jù)溫度的變化，進行風(fēng)量和投煤量的增減，使得床溫的變化不會太大，避免造成結(jié)焦。

2.5合理組織爐內(nèi)燃燒

通過控制一、二次風(fēng)的風(fēng)門開度合理調(diào)配一、二次風(fēng)的風(fēng)速、風(fēng)量以及鍋爐運行氧量，確?？諝夂兔悍鄣牧己没旌希M量避免水冷壁附近形成還原性氣氛，控制鍋爐的著火點、燃燒全過程的氧氣供給和擴散角度，防止火焰刷墻，在保證主參數(shù)合格情況下控制爐膛出口煙溫和受熱面壁面溫度。合理控制鍋爐負荷和每層燃燒器出力，防止鍋爐容積熱負荷和斷面熱負荷超限?？刂泼悍奂毝群途鶆蛐栽诤侠矸秶?，防止出現(xiàn)慣性動量過大或局部熱負荷過高的現(xiàn)象出現(xiàn)。加強鍋爐吹灰，保證水冷壁壁面清潔程度。

結(jié)語

在循環(huán)流化床鍋爐運行當(dāng)中，還要嚴(yán)格按照相關(guān)的流程控制好風(fēng)煤比，調(diào)整好料層的厚度，仔細檢查現(xiàn)場運行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，防止結(jié)焦事故的發(fā)生。為了循環(huán)流化床技術(shù)能得以不斷發(fā)展，要對循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)焦原因進行進一步的分析，提出有效的策略去避免結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少鍋爐在運行中結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生。

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