摘要：分析循環(huán)流化床鍋爐結焦的原因，提出相應的處理措施。

關鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐,燃燒,結焦

1、概述

近9年來，先后有百余臺國產(chǎn)410—450t/h高溫高壓或440—480t/h超高壓再熱CFB鍋爐在六十多個發(fā)電廠相繼訂貨、安裝并少量投運。大型CFB鍋爐是近幾年才發(fā)展起來的電站鍋爐，它的設計、運行都有待不斷積累經(jīng)驗去完善，運行中難免出現(xiàn)一些問題。通過對我國十余臺已投產(chǎn)440t/h級大型CFB鍋爐的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，相對于常規(guī)煤粉爐，CFB鍋爐結焦已是一個最為普遍的且是比較嚴重的問題。處理不好勢必嚴重影響CFB鍋爐的安全經(jīng)濟運行，也影響到CFB鍋爐的進一步發(fā)展與應用。因此對循環(huán)流化床鍋爐結焦原因的分析并提出解決辦法，會不斷提高大型CFB鍋爐穩(wěn)定運行水平。

2、結焦現(xiàn)象

2.1 結焦現(xiàn)象主要有：⑴ CRT顯示床溫、床壓極不均勻，燃燒極不穩(wěn)定，相關參數(shù)波動大，偏差大。床溫測點有數(shù)個出現(xiàn)偏差大(差值大于150℃)，并且大幅跳動；兩側(cè)床壓值偏差大，有時達到3kPa左右。⑵ 結焦初期(局部)料層差壓下降，結焦嚴重時，料層差壓急劇增加。⑶ 氧量快速下降，幾乎近于零。⑷爐膛負壓增大，一次風量，風室風壓波動大。⑸ 負荷、壓力、汽溫均下降。⑹ 排渣不暢，床層排渣管發(fā)生堵塞，單個或多個放渣口放不出渣或放渣中有疏松多孔燒結性焦塊(局部結焦)；⑺ 從看火孔觀察流化床內(nèi)有白色火花，可見渣塊，床料在爐內(nèi)不正常的地運動；⑻ 料層差壓突然增高(達10KPa左右)，短時后很快下降（判斷為爐內(nèi)澆注料大面積塌落）。

2.2 當床層整體溫度低于灰渣變形溫度而由于局部超溫或低溫燒結而引起的結焦稱低溫結焦，低溫焦塊是疏松的帶有許多嵌入的未燒結顆粒。床層整體溫度水平較高而流化正常時所形成的結焦現(xiàn)象稱高溫結焦，高溫焦塊表面上看基本上是熔融的，冷卻后呈深褐色并夾雜少量氣孔。運行中的床溫、床壓和流化都正常情況下出現(xiàn)的緩慢長大的焦塊稱漸進性結焦，這種結焦是較難察覺的。爐內(nèi)結焦是由于高溫結焦、低溫結焦、漸進性結焦和油煤混燃時間較長以及流化不正常引起的結焦，不論是哪種原因引起的結焦，一旦渣塊在床料中存在并隨著時間的推移，焦塊將象滾雪球似的越滾越大，造成流化更加困難，即結焦影響流化，流化不良易結焦，結果是堵塞排渣管，最后被迫停爐。

3.結焦原因分析

3.1 床溫偏高和爐內(nèi)流化工況不良是造成結焦的兩個最主要的原因。結焦無論在點火或在正常運行調(diào)整中都可能發(fā)生，原因也有多種；它不僅會在啟動過程或壓火時出現(xiàn)在床內(nèi)，也有可能出現(xiàn)在爐膛以外如旋風分離器的回料褪及回料閥內(nèi)，灰渣中堿金屬鉀、鈉含量較高時較易發(fā)生。回料閥回料故障、爐內(nèi)澆鑄料塌落、床下點火（流化）風量過小、料層過薄等原因均可引起鍋爐結焦。當床料中含碳量過高時，如未能適時調(diào)整風量或返料量抑平床溫，就有可能出現(xiàn)高溫結焦。無論高溫結焦還是低溫結焦都常在點火過程中出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)就會迅速增長。由于燒結是個自動加劇的過程，因此焦塊長大的速度往往越來越快。床料流化不良造成堆積、給煤不均、播煤不均、燃燒不充分等會造成局域結焦。

3.2 漸進性結焦的主要原因有：⑴ 布風系統(tǒng)制造和安裝質(zhì)量不好。⑵ 給煤粒度太大，甚至給煤中存在大塊。⑶ 運行參數(shù)控制不當?shù)?，新建機組投運初期，應檢查風帽及風帽小孔有無錯裝或堵塞，爐內(nèi)分隔墻和耐火層邊角處和頂角設計是否適當。

3.3生產(chǎn)運行中結焦可能原因分析：

⑴ 燃煤、床料熔點太低，在床溫較低水平下就可導致結焦。

⑵ 流化風量偏低，常時間流化不良。一次風量過小，低于臨界流化風量，物料流化不好。爐底風壓過低，布風板阻力較低，(一般布風板阻力應為整個料層阻力的25～30％)，布風不均，致使爐內(nèi)流化不良，在床層內(nèi)出現(xiàn)局部吹穿，而其它部位供風不足，床溫偏高，物料產(chǎn)生粘結，從而形成焦塊。

⑶  風帽損壞，造成布風板布風不均，部分料層不流化。

⑷ 返料影響。返料風過小造成返料器返料不正?；蚍盗掀魍蝗挥捎谀突鸩牧系乃涠氯蛞蛄喜罡叻叛h(huán)灰外泄失控等原因，返料無法正常返至爐內(nèi)，造成床溫過高而結焦。若再通過加煤來維持壓力及汽溫，則床溫在返料未回爐膛及加煤的雙重作用下灰急劇上升而導致床上結焦。啟爐過程中，若在投煤后再投入流化風機，當返料突然回爐床時，造成床溫陡降，降幅達200℃以上。此時，爐床內(nèi)煤粒因床溫下降而減慢甚至停止著火燃燒。此時，若操作失誤，不停煤反而加煤想使床溫回升，則會導致床溫進一步下降及爐內(nèi)燃煤的繼續(xù)積累。當意識到床溫無法回升而停煤后，爐內(nèi)可燃質(zhì)已大量積累，燃油將床溫升到煤粒著火點時，爐內(nèi)積累的大量可燃質(zhì)會迅速燃燒而使床溫失控進而出現(xiàn)結焦。

⑸ 床溫測量裝置故障，床溫表失準，造成運行人員誤判斷或?qū)δ骋粏吸c床溫偏高束手無策。

⑹ 運行人員對床溫監(jiān)視不嚴造成超溫。根據(jù)一些文獻資料介紹，實際顆粒的溫度比床溫測點測得溫度要高150～200℃，可知雖然床溫測點反映的溫度不高，但實際溫度已達1000℃多度，部分顆粒產(chǎn)生粘黏，形成焦塊，并逐步長大。當出現(xiàn)燃燒故障時，循環(huán)流化床鍋爐床溫的變化是非?？斓摹Ｓ捎跔t膛內(nèi)的物料很多，熱容積大，床溫如不能及時控制，極易產(chǎn)生結焦。

⑺ 壓火時操作不當，冷風進入爐內(nèi)。

⑻ 鍋爐長期超負荷運行或負荷增加過快，操作不當。

⑼ 啟爐時料層過簿或過厚。將造成床層部分被吹空，煙氣短路，而另一部分卻因未能流化良好易結焦；料層太厚，料層阻力太大，會造成床料流化不良而結焦。爐內(nèi)床料較少，能被煙氣帶走經(jīng)分離器分離在回料腿落下的灰量也較少，在回料閥內(nèi)始終不能堆積足夠的料位，也不能形成正常的回料循環(huán)。由于爐內(nèi)床料太少，爐內(nèi)也不能形成正常的內(nèi)循環(huán)。若此時誤判斷流化不好是風小所至，因此當床料已經(jīng)不多且顆粒較大時，仍然加大風量，使風量大大超出了正常運行所需的風量，也進一步加劇了床料的流失，極易形成空床，只能立即停爐。

⑽ 爐內(nèi)澆注料大面積塌落，造成局部流化不良，過熱而結焦。

⑾ 啟爐投煤時極易造成落煤點不能正常流化而快速升溫，非落煤點床溫快速下降，床溫不同部位偏差可達300-400℃以上，在此情況下，若繼續(xù)強行起爐，將極易造成結焦。起爐投煤量及給煤時機控制不當，在床溫較低或煤質(zhì)較差時，投入床中的煤未著火或難以燃燒完全，造成爐內(nèi)可燃質(zhì)大量積累。在燃油升溫到某一高值時，爐內(nèi)煤粒著火燃燒，床溫進一步升高，而床溫的升高使煤粒的燃燒進一步加速，從而形成床溫飛速上漲而無法控制導致結焦。

⑿ 運行過程中由于給煤機運行不正常，給煤量測量不準而給煤過多，造成床層局部超溫。

⒀ J閥風機故障引起鍋爐MFT后發(fā)生的結焦。

⒁ 入廠煤含有矸石，輸煤系統(tǒng)二次破碎機運行中無法將煤中矸石徹底粉碎，使大塊的矸石在床層沉積，影響流化和燃燒，造成爐內(nèi)結焦（并不利于排渣）。

⒂ 鍋爐啟動前，流化風嘴堵塞過多或有耐磨材料等雜物留有爐內(nèi)。投運啟動燃燒器時，嚴重配風失調(diào)或燃燒功率過大。

⒃ 停爐過程中，燃料未完全燃燒，析出焦油造成低溫結焦。⒄ 鍋爐運行中，長時間風、煤配比不當，過量給煤。

4.防止結焦的技術措施

4.1  一定要保證良好而穩(wěn)定的入爐煤質(zhì)，特別是粒度、細度、矸石、熔點等指標一定要嚴格控制。

4.2 點火前一定要認真做好流化試驗，就地觀察底料流化情況及厚度，確保合格。良好的爐內(nèi)空氣動力場，可有效控制旋風分離器的二次燃燒，避免燃燒室、旋風分離器、回料器的超溫結焦。提高播煤風壓、低負荷時適當減少兩側(cè)邊給煤可基本避免爐膛低溫結焦。

4.3 在返料系統(tǒng)投入的情況下應經(jīng)常檢查返料是否暢通，防止因返料故障而造成結焦。

4.4 加快啟動速度，避免結焦。對CFB鍋爐應盡量縮短啟動時間，否則油煤混燒時間過長，調(diào)整不當極易發(fā)生結焦，尤其投煤初期煤油混燒階段，大量的煤投到爐內(nèi)不能完全燃燒，很容易和未燃的油粘在一起形成局部高溫結焦。點火初期當床溫達到投煤溫度時，應立即投煤，燃燒穩(wěn)定后果斷斷油，包括在事故處理過程中，及時地斷油，使煤油混燃時間縮短，防止結焦。

4.5 開始投煤量較大會出現(xiàn)床溫飛升的現(xiàn)象。啟爐時點動給煤的時間較長會造成可燃物的積累從而引起爆燃現(xiàn)象，對無煙煤的點火及運行過程應十分注意可燃成分的積累以免造成爆燃現(xiàn)象。剛開始投煤時，不得過快過猛，遵循少量間斷的原則。先單臺給煤機點動少量給煤等確認爐膛氧量下降、床溫上升才可再次并逐漸延長點動給煤時間、增加給煤量。在730℃以前，最好采用點動給煤，禁止連續(xù)給煤，投煤時機可參照氧量的變化進行。在800℃以前，投煤量一定不能超過10t／h。

4.6嚴格控制好床溫。床溫測量采用獨特的床面上垂直均布的方式，可及時發(fā)現(xiàn)局部超溫結焦。運行中通過監(jiān)視布風板上均勻布置的熱電偶測點，對異常工況及早采取措施；當發(fā)現(xiàn)床溫過高時應立即采取措施，增加一次風量或減少燃料以降低床溫。根據(jù)床溫上升情況，及時細調(diào)、微調(diào)風量及給煤量，保持流化良好，控制床溫漲幅不得過快，避免床溫大幅度變化，造成惡性循環(huán)。綜合考慮對結焦和控制Nox的影響，一般床溫應控制在850-950℃之間，最高不應超過1000℃。其主要控制手段是調(diào)整風煤配比及返料量。應注意，如因煤粒變粗或煤質(zhì)變差等原因引起的波床溫動，應視情況適當提高一次風量來流化床層，抑平床溫，否則易出現(xiàn)大顆粒沉積，床層分層，造成局部或整體超溫結焦現(xiàn)象。如床溫幾點極不平衡或個別點極高，這是一個很危險的工況，應及時處理。床溫控制應遵循就高不就低的原則。國外的研究報告和國內(nèi)運行經(jīng)驗都證明，流化床中的結焦溫度比煤粉爐中低的多，一般情況下，流化床中溫度低于灰軟化溫度150—250℃就開始結焦。建議控制局部床溫不能高于950-1000℃。

4.7 控制床壓  當床壓過高時應立即排渣，降低機組出力，使床壓保持在設計值范圍內(nèi)(7—10kPa)。    控制好運行中料層差壓來控制料層厚度。

4.8  應確保合格的爐內(nèi)澆注料及耐火耐磨材料質(zhì)量及施工質(zhì)量，防止因澆注料等材料塌落而引起結焦。

4.9 啟爐時回料腿由于回料溫度較低流動性差，容易出現(xiàn)回料腿堵塞。建議啟爐時應密切觀察回料腿溫度、壓力的變化，如溫度不變，則應用壓縮空氣進行吹掃流化，吹掃時應注意防止回料腿內(nèi)的物料突然大量返回爐膛影響燃燒。

4.10 鍋爐更換風帽后，需重新測定布風板阻力特性并讓運行人員及時了解此特性的變化。啟動前要做臨界流化風量試驗，一方面檢驗風帽是否有堵塞，另一方面運行中以此風量來指導運行調(diào)整，正常運行中要保證流化正常，一次風量不能小于此風量。

4.11 適當加大一次風量、風壓，將風室風壓提高到8Kpa以上，是440t/hCFB鍋爐良好流化、穩(wěn)定運行的保證。為保證安全穩(wěn)定運行，應在點火過程中保證布風均勻性，并注意在點火過程后期適時排渣。運行中的漸進性結焦在掌握操作技能，控制入爐顆粒大小尺寸后，也是可以避免的。避免低溫結焦，最好的辦法是保證易發(fā)地帶流化良好，顆粒混合迅速均勻或處于正常的流化狀態(tài)，這樣溫度均勻，可防止結焦。

4.12嚴格執(zhí)行各廠家的運行規(guī)程，確?；亓狭_茨鼓風機設備安全運行。避免回料閥內(nèi)因局部死區(qū)而出現(xiàn)結渣的現(xiàn)象?；亓祥y的充氣量應嚴格控制在1％的鍋爐總風量之內(nèi)，以防止未燃碳粒在局部區(qū)域復燃，避免回料閥內(nèi)結渣。

4.13防止采用后墻給煤的鍋爐密相區(qū)回料口出現(xiàn)結焦。采用后墻回料閥給煤的CFB鍋爐，在點火調(diào)試階段，易出現(xiàn)回料口超溫結焦現(xiàn)象，原因是：點火階段回料量少，給煤不能迅速被回料帶入爐內(nèi)，堆積在回料口，引起局部燃燒過強導致超溫結焦；回料量少，導致煙氣反竄向回料口，回料口處形成旋渦；揮發(fā)份在此燃燒造成超溫結焦。改造的辦法是在回料斜腿上加裝朝向其出口的高速冷風管道，該股風一方面把揮發(fā)份吹進爐內(nèi)，破壞回料口旋流，防止燃燒；一方面起到播煤風的作用。這樣，回料口超溫結焦問題可基本解決。

4.14改造流化床兩側(cè)和水冷風室兩側(cè)人孔上的看火孔，以便在運行中運行人員能明顯看到床料流化情況和風帽漏渣在水冷風室里的堆積情況。

4.15在設計上：制造廠采用引進國外先進技術對鍋爐熱力性能的良好預測可確保沿爐膛斷面以及沿爐膛高度方向上溫度場的均勻性。設計時選取適當布風板及床層阻力，基本保證鍋爐在運行過程中床層流化均勻，避免大顆粒在布風板上沉積，基本保證布風均勻，流化質(zhì)量良好，床層內(nèi)無死區(qū)。采用爐前氣力播煤裝置，使給煤入爐均勻，以避免局部富煤區(qū)域在運行過程中遇氧爆燃而引起局部超溫、結焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。爐內(nèi)采取下濃上稀的流態(tài)化工藝，二次風調(diào)節(jié)裕度設計較大，通過一、二次風的調(diào)節(jié)可達到迅速調(diào)節(jié)床溫目的，將床溫控制在允許范圍內(nèi)。

5.結論

CFB鍋爐結焦有著設計、制造和運行等多方面的主客觀原因。設計、制造單位，還應進行質(zhì)量回訪，總結經(jīng)驗，力求不斷完善設計，解決結構隱患，優(yōu)化整體設計。作為運行人員，需應努力提高大型CFB鍋爐技術的理論水平，同時多借鑒同類機組的運行經(jīng)驗，分析產(chǎn)生結焦的原因，執(zhí)行各項防止結焦的技術措施，在實踐中不斷積累操作經(jīng)驗。如此，CFB鍋爐的結焦還是可以控制和防范的。

參考文獻

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