循環流化床鍋爐的結焦原因分析及對策

張亞萌

(陜西能源職業技術學院，陜西 咸陽 712000)

循環流化床鍋爐具有對燃料適應性強、燃燒效率高、負荷調整范圍寬、運行穩定、污染物排放量少、灰渣便于綜合利用等優點，因此得到廣泛的推廣和應用。在目前我國燃煤與環保矛盾日益突出的情況下，循環流化床燃燒技術已成為電廠首選的高效、環保、節能的新型燃燒技術。但由于循環流化床自身的特點，運行中時常會出現結焦問題。一旦發生結焦，如處理不當，結焦問題就會越來越嚴重，最終被迫停爐，嚴重影響鍋爐設備的安全、穩定、經濟運行。

1 設備簡介

西北地區某礦務局自備矸石電廠有2臺75 t/h的循環流化床鍋爐，在啟動和運行過程中均發生過結焦停爐事故。該電廠裝機容量為2×12 MW，2臺低倍率循環流化床鍋爐均由四川鍋爐廠設計制造，型號為CG-75/3.82-MX5。爐膛為全膜式水冷壁懸吊結構，燃燒室底部布置3個水冷布風板，配有3個等壓風室，每個風室配有1套螺旋給煤機，并在每個給煤口布置播煤風。

2 結焦事故過程

2005-12-15，電廠對停運狀態的2號爐進行啟動。床溫達到924 ℃時投返料，發現床溫快速下降；減小返料閥開度后，床溫繼續下降至680 ℃；通過投油槍將床溫升至743 ℃，床壓達3.7 kPa；再投煤，床溫升至866 ℃后便開始下降，床壓也開始下降；放渣時出現放渣管出渣不利的問題，只能停爐除焦。

2006-05-10T08:20，正常運行的1號爐在放渣時發現2個連續放渣管堵住，風室風壓較高，達13 kPa左右。啟動事故放渣管放渣后發現，事故渣管卡死關不住，無法強行關門，被迫停爐壓火操作。09:30，1號爐再次啟動。啟動后，風室風壓較低，為3.5～3.8 kPa，后墻3點測溫顯示不一致，分別為890 ℃，1 000 ℃，1 150 ℃，判斷床面已部分結焦。當前后墻溫度下降至550～630 ℃時，啟動油槍點火。10:30，點火啟動，加大給煤量，突然發現1號爐風室風壓增至1.3 kPa，左右床溫差達到400 ℃，且含氧量已達2.9 %，并且后墻右側床溫居高不下，料層差壓急劇增加，判斷床面可能已大面積結焦，被迫停爐。

3 結焦原因分析

3.1 燃料特性

(1) 燃料的灰熔點降低。當煤質變化或燃燒時床內還原性氣體增多時，會造成灰熔點降低，易在燃燒時熔化成液態或軟化狀態，引起結焦。熔點過低時，在床溫較低水平下也會導致低溫結焦。

(2) 燃料粒徑超標。電站的設計燃用煤煤粒度為8 mm以下。運行過程中對煤樣進行了一次篩分，其粒度大于8 mm，明顯超過了設計要求。粗顆粒煤的流化性差，影響了流化質量。

3.2 料層溫度

料層溫度過高，超過煤的灰熔點溫度時易發生高溫結焦；料層溫度過低，則燃燒不穩定，若操作不當易引起局部高溫，造成低溫結焦及滅火。

(1) 當鍋爐的負荷增大(或減小)、燃料量增加(或減少)時，未能適當調整流化風量，造成流化工況不良，會導致料層溫度升高(或減小)。

(2) 當返料風過小或返料閥故障時，導致返料量減少或堵塞，會引起料層溫度升高；相反，返料風量過多，會引起料層溫度降低。

(3) 若燃燒控制不好，密相區燃燒份額增大，會使床溫升高；稀相區燃燒份額增大，會導致返料溫度高，也會引起床溫升高。

(4) 若出現煤質變差、流化風量過大等情況，會導致床溫過低、燃燒不穩定，如果操作不當，甚至會引起爆燃。爆燃期溫升加快，爆燃時間延長，會造成鍋爐局部超溫結焦。

3.3 料層厚度和均勻性

料層過厚，會造成風阻增大、流化惡化，料層溫度不能及時散出，溫度升高，導致結焦；料層過薄或不均勻，會使氣流在料層中分布不均勻，出現溝流，也會影響到流化質量，從而引起結焦。

在放渣門出現問題時，如放渣量過多，會造成床料過薄。若給煤機給煤不均勻、循環系統返料量過多、返料點設計不合理、放渣量少或不及時等，均會導致料層的厚度和均勻性不正常。

3.4 布風裝置

布風裝置會影響到布風的均勻性。布風不均，會導致爐內流化不良，在床層內出現溝流，產生局部結焦。如，風帽損壞、風帽口被雜物卡住或被焦塊堵塞，會造成布風板布風不均，部分料層不流化，也會出現結焦。

3.5 運行操作水平

若升爐前床料厚度過大或過小，啟動過程中操作人員對床壓、床溫等參數監視不嚴，未能及時發現問題；或者運行時操作人員沒有及時發現局部結焦并且將其消除，都可能導致大面積結焦而停爐。

在首次試投煤時，操作人員若發現床溫不升反降，但未能及時停止給煤；當煤質變差時，操作人員未能根據煤質的變化相應提高床溫再投煤，都會加劇結焦現象。

在投返料時，若返料閥開度過大，床溫會迅速下降。爐床內煤粒因床溫下降而減慢，甚至停止著火燃燒。若操作失誤，不停煤反而加煤，爐內積累的大量可燃質會迅速燃燒使床溫失控進而出現結焦。

運行中，若長時間風、煤配比不當，或操作不當使鍋爐長期超負荷運行或負荷增加過快等，都會造成結焦事故。

4 預防結焦措施

(1) 在每次鍋爐啟動前，應認真檢查風帽、風室，清理雜物。啟動時，應先進行冷態流化試驗，確認床層布風均勻，流化良好。

(2) 加強對入爐煤質量和顆粒度的監測，盡量保證入爐煤的煤質，并且保證篩分比符合要求。

(3) 在點火過程中，投煤速度和投煤量、流化風量、返料風量、返料閥開度、料層升溫等一定要按照操作規程進行。在升爐過程中，應盡量縮短啟動時間，否則因油煤混燒時間過長，調整不當極易發生結焦。操作人員應認真監測床溫和床壓等參數，做到及時發現問題，及時處理，防止事故擴大。

(4) 床溫控制。在運行過程中，一般應將料層溫度控制在850～950 ℃。如料層溫度過高，應適當減少給煤量、相應增加一次風量并減少返料量，使料層溫度降低；如料層溫度過低，應采取相反的方法，使料層溫度升高。一旦料層溫度低于700 ℃，應做壓火處理，待查明原因并排除后再啟動。

(5) 料層厚度控制。在運行過程中，應根據床層壓差控制料層厚度。要嚴密監視料層差壓值，當差壓值增大時，應減小送煤量，同時通過爐底放渣的方法來調節。

(6) 保證流化質量。在運行過程中，保證合理的風煤比及一、二次風的配比，保證流化質量和合理分配燃燒份額。

(7) 放渣時應遵循“勤放、少放、連續均勻”的放渣原則，開度應控制在1/2開度之內，放渣時保證渣管按循環順序放渣。對事故放渣管應勤檢查，保證其運行正常。

(8) 若結焦嚴重，應立即停止投煤，并加大一次風量對爐膛進行流化，將焦塊吹散，并冷卻爐膛，減少結焦的嚴重性，縮短打焦的時間。

5 結束語

盡管循環流化床鍋爐結焦原因眾多，但只要能保證良好的流化質量，同時保證合理的風煤比，嚴格控制床溫及料層差壓等運行參數，循環流化床鍋爐的結焦事故是可以預防的。

1 馮俊凱.循環流化床燃燒鍋爐[M].北京：中國電力出版社，2003.

2 牛 勇.循環流化床鍋爐設備[M].北京：中國電力出版社，2007.