淺析循環流化床鍋爐結焦事故原因及預防

胡乃威

摘 要：循環流化床鍋爐的特性具有對燃料適應性特別好、燃燒效率高、氣體污染物排放低，負荷調節范圍大，和灰渣綜合利用等優點。近20年來特別是近4年來，在我國得到了突飛猛擊的發展，我國循環流化床鍋爐臺數、總蒸發量為世界第一。隨著循環流化床鍋爐的迅速發展，具備了豐富的設計、制造、安裝、調試和運行經驗，但也暴露了一些問題，結焦事故是循環流化床鍋爐運行中最為常見的問題，本論文提出了循環流化床鍋爐結焦事故的原因、解決方法和預防措施，對我公司兩臺循環流化床鍋爐今后正常運行預防事故的發生有參考作用。

關鍵詞：循環流化床；結焦；返料灰；床溫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.006

1 循環流化床鍋爐結焦事故機理

循環流化床結焦事故是在鍋爐機組運行中最常見的事故，無論在正常運行當中、點火啟動與壓火啟動過程中都會經常發生。在循環流化床爐膛密相區內，由于流化工況破壞，燃燒溫度超過灰熔點而造成結焦。燃燒結焦不僅發生在爐膛，也會發生在旋風分離器和返料器內。一旦發生結焦事故就要停爐處理，對全廠工藝及安全，經濟及都帶來很大影響。

在循環流化床鍋爐運行當中，燃料中的灰分變化分為變形溫度，軟化溫度和熔化溫度三個階段，例如我司所用的云南產地所產的煤的灰渣的熔化溫度在大概在1200℃左右，而我司兩臺循環流化床鍋爐燃燒室內溫度控制范圍在850-950℃，如果控制運行溫度低于灰熔點溫度300-400℃，保持良好的流化狀態和正常的流動，就不會造成床料結焦事故。

2 循環流化床鍋爐結焦的危害

2.1 流化不暢

當循環流化床鍋爐風量調整不當，流化不均勻時或燃燒室溫度在某一時段超過灰熔點溫度時，會引起燃燒室內局部結焦，造成風帽堵塞，布風板布風不均勻，從而導致更大面積的結焦使鍋爐運行不暢而停爐。

2.2 排渣管堵塞

當循環流化床鍋爐工況調整不當，燃料內含碳量燃燒不完全時煤渣落入排渣管中，由于負壓的左右，煤渣在排渣管中二次燃燒、結塊，同時會導致排渣管堵塞、排渣不暢而停爐。

2.3 返料堵塞導致爐膛結焦

由于返料器內耐火材料坍塌堵塞或返料風過小，使大量返料灰堆積在返料器中不能進爐膛，這時爐膛內床溫升高，但蒸汽的汽溫汽壓會隨之下降，如再通過加煤來維持負荷會加速床溫的升高，最終導致鍋爐高溫結焦。

3 循環流化床鍋爐結焦分類及現象

循環流化床鍋爐結焦分為低溫結焦和高溫結焦兩種。

3.1 低溫結焦現象

低溫結焦的表現為密相區內的溫度顯示偏差大，個別測點溫度極低，爐膛出口負壓波動大，蒸汽負荷減小，冷渣機排渣不暢。

3.2 高溫結焦現象

床溫急劇上升，達到或超過煤的灰熔點溫度，床壓異常.布風板阻力增大， 氧量波動大，伴隨有爆燃現象，一次風機、引風機電流相對減小，帶負荷能力降低，燃燒在料層表面進行，從觀察孔觀察有明顯的火焰且呈現白色，排渣困難 。

4 循環流化床鍋爐結焦原因分析

4.1 低溫結焦的原因

低溫結焦常發生在鍋爐正常啟動或壓火啟動過程中，在循環流化床鍋爐點火升溫或揚火時，床溫只有400-600℃，但由于局部流化不暢或風帽堵塞，燃料燃燒釋放的熱量不能隨煙氣帶走或被受熱面吸收，導致熱量局部堆積，使床溫局部溫度高于灰熔點溫度，使灰渣熔化結塊，隨之此區域內的流化狀況變差，焦塊表面溫度低，導致周圍區域內的熱量被其吸收，使結塊范圍擴大。另外也有可能由于流化實驗沒有做好，在運行時操作不當，運行風量低于臨界流化風量，造成流化不當會造成結焦。

4.2 高溫結焦的原因

高溫結焦是指在流化正常的狀態下，爐床溫度整體偏高而發生的結焦。高溫結焦在點火升溫和正常運行時都有可能發生，在點火升溫時，如床溫升到950℃，而未能正常投入返料時會引起高溫結焦事故，高溫結焦是由于爐膛內溫度高于灰熔點的溫度，使爐床內的灰渣熔融結塊。并且司爐在操作時如果風煤比操作不當會容易引起結焦事故。

5 循環流化床鍋爐結焦事故處理

5.1 低溫結焦處理

司爐人員一旦判斷低溫結焦，立刻采取果斷措施，對于我司的大型循環流化床鍋爐只能加大流化風量，使渣塊在爐膛內高速流化，由于低溫結焦的渣塊比較松散，有可能借助風力，在床料的碰撞過程中打散渣塊，從而從冷渣機中排出，若渣塊將冷渣機堵塞，副司爐應及時連續捅渣，直到正常下渣為止。

5.2 高溫結焦的處理

司爐人員一旦判斷可能結焦，應立即停止給煤，并大幅加大一次風量，降低床溫，待溫度恢復后再正常運行，若判斷爐內已結焦，司爐可將根據最大額定電流增開一次風機風門，將爐子吹熄，然后停爐清渣，可減少因結焦對爐子的損害及可縮短打渣的勞動強度。

6 關于循環流化床結焦事故案例的總結

6.1 結焦事故原因

（1）某循環流化床鍋爐曾在運行過程中控制低床層運行，由于未控制好冷渣機排渣速率，造成料層局部流化風量過大底料被吹穿，而周邊布風不均使底料堆積，從而影響了整體流化工況導致低溫結焦。

（2）返料管線堵塞也是循環流化床超溫結焦的主要原因之一，某循環流化床運行過程中由于返料灰在返料管線中堆積，造成返料風機出口管線堵塞、憋壓使返料風機跳停，從而導致流化床床溫暴漲達到灰熔點溫度而高溫結焦。

6.2 結焦事故采取措施

總結以上兩次結焦事故，在循環流化床鍋爐運行過程中應加強技術參數操作，嚴格控制床層厚度，將料層差壓控制在6.0—7.0Kpa之間，根據料層厚度控制冷渣機排渣速率，確保料層不被吹穿從而保證良好的流化狀態。

在開爐前嚴格檢查返料器內部情況，保證返料器內無積灰，返料布風板與返料灰排灰管間無縫隙，以防止返料灰落入返料風室堵塞返料風管線。

7 循環流化床鍋爐結焦的預防措施

結焦是循環流化床鍋爐的較為常見的故障，它直接影響到了鍋爐的安全經濟運行，為了避免由于結焦而給公司帶來的經濟安全損失，司爐人員應在操作中總結經驗，嚴格牢記操作規程，做好預防措施：

（1）在每次點火打底料前應進入爐膛內認真檢查風帽是否有阻塞，清理雜物。

（2）在每次開爐時要認真做好布風板均勻實驗。

（3）對于煤質要嚴格把關：

a.干燥基固定碳Fcd≧50%；

b.灰分軟化溫度ST≧1200℃；

c.粒度≦13mm；

d.干燥基無灰基揮發分Qnet，v，ad ≧14-20%。

（4）點火前應認真檢查底料，判斷底料的含碳量是否超標，如超標應立即更換底料，以防結焦。

（5）點火初期不啟動返料風機，待返料充滿返料器溫度達到900℃時再啟動返料風機，以確保有足夠的返料灰可進入爐膛，控制床溫。

（6）點火時要認真檢查油槍霧化是否良好，做油槍霧化實驗，若霧化不良要清洗有槍頭，若因霧化不良導致點火失敗要用壓縮空氣吹掃，若底料滲油過多應更換底料，以防結焦。

（7）點火升溫過程中，床溫達到550℃可少量向爐膛投煤，要循序漸進，投煤不能過快、過多，若投入爐膛內的煤過多，爐膛底部含碳量過高，在加大一次風量時，床溫猛升，灰渣溫度會超過灰熔點溫度，造成爐內結焦。

（8）在低負荷運行時，如果床溫急劇下降，除因斷煤外還很有可能是床料堆積，如判斷是床料堆積應加快冷渣機轉速，將料層差壓控制在正常床壓范圍之內，要做到加負荷時先加風再加煤。

（9）在循環流化床鍋爐壓火時，應先停止返料風機，二次風機，再停給煤機，然后迅速分別全關一次風機和引風機的風門，要爐膛內與空氣隔絕以防爐內料層二次燃燒造成結焦。

8 結束語

在循環流化床鍋爐運行當中，應確保鍋爐的安全經濟運行，嚴格按照操作規程，控制風煤比，調整料層厚度。認真巡檢現場運行狀態，及時發現問題解決問題，以防止結焦事故的發生。

參考文獻：

[1]劉德昌，陳漢平等.循環流化床鍋爐運行及事故處理[M].中國電力出版社.

[2]云南冶金云芯硅材股份有限公司.硅料廠供熱車間蒸汽鍋爐崗位作業指導書[S].