循環流化床鍋爐結焦原因分析及預防措施

李 輝

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100）

0 引言

在現代工業生產中，循環流化床鍋爐具有十分重要的作用，不但能夠實現清潔型燃燒，并且較比其他鍋爐具有更高的燃燒效率。但是在實際使用過程中，存在的結焦現象一直是困擾相關工作人員的關鍵問題。因此，為了保證循環流化床鍋爐運行的安全穩定，提高其運行產生的經濟效益，有必要對循環流化床鍋爐的結焦情況進行科學合理的分析，并采取有效的預防措施進行處理，從而避免循環流化床鍋爐結焦現象的發生。

1 循環流化床鍋爐結焦的原因

1.1 設計構造原因

針對循環流化床鍋爐的設計構造方面進行分析，起到均勻布風作用的布風板或風帽結構會對循環流化床的流化質量造成影響。因此，一旦在設計過程中沒有對風帽等相應結構進行科學設置，導致缺少風帽或風帽設置不均勻，就會造成風板布風的不均勻，從而促使部分料層沒有進行流化而出現結焦的情況[1]。同時，返料閥如果沒有經過科學設計，在運行過程中，極可能因返料風造成內部燃燒物的劇烈燃燒，加劇返料溫度，進而出現返料器的結焦。

1.2 燃料原因

燃料方面也是循環流化床鍋爐出現結焦的重要原因之一。如果燃燒的煤質具有較低的灰熔點，則會在爐膛內出現互相粘結的情況，使其燃燒的熱量不能及時進行傳遞，最終導致結焦。同時在鍋爐點火升溫的過程中，煤質投放過多、過快以及并未進行加風等操作都會造成爐膛內的溫度急劇升高，從而使灰粒軟化形成結焦。此外，煤質的顆粒較大或煤質的變化程度較大也會相應造成影響，形成結焦[2]。

1.3 返料原因

在循環流化床鍋爐的運行中，返料器一旦出現返料堵塞的情況，或者沒有對返料放灰過程進行有效控制，導致返料難以返回鍋爐內的情況，都會對床溫造成影響，從而因床溫過高而形成結焦。并且返料自身的溫度如果過高，在返料器中也會造成結焦現象的出現。

1.4 運行參數原因

針對運行參數方面來講，其影響主要體現在2 個方面：①風量參數，如果一次風量較小，低于臨界流化風量，就會因料層的不良流化造成鍋爐內局部溫度的迅速升高，從而形成結焦，并且風煤比例一旦沒有經過合理配置，也會因溫度過高造成結焦[3]；②料層壓差，如果料層壓差的數值過大，就代表料層過厚，極有可能因流化不良而造成結焦，臨界流化風量和料層厚度的關系如圖1 所示。

圖1 臨界流化風量和料層厚度的關系

1.5 人員操作原因

在循環流化床鍋爐的實際運行中，人員操作方面一旦出現失誤，同樣會造成結焦現象的出現。針對這一方面來看，主要的影響因素是操作人員工作的經驗、責任心以及處理相關問題的能力。例如在實際的運行操作中，操作人員存在不適當的操作行為，或者單純依據一個或幾個參數進行操作，并沒有進行整體考慮，都會引起相應事故。

2 循環流化床鍋爐結焦的危害

2.1 影響鍋爐的出力

在循環流化床鍋爐的運行工作中，一旦出現結焦情況，在水冷壁結渣之后，就會致使大量的渣滓在水冷壁上形成附著，降低受熱面內汽水混合物的吸熱能力。在這種情況下，如果燃料量維持不變，就會造成鍋爐的蒸發量降低，從而影響鍋爐的出力[4]。同時，當爐膛出口的溫度、蒸汽出口的溫度以及管壁溫度到相繼升高時，如果出現結焦現象，就會提高通風阻力、增強引風機的處理情況，進而在達到最大值時，鍋爐的出力將會受到影響降低。

2.2 降低鍋爐效率

降低鍋爐效率這一方面的危害主要體現有：①在鍋爐受熱面出現結焦之后，會降低水冷壁的吸熱量，造成煙氣溫度的升高，從而使鍋爐的排煙溫度持續上升，從而降低鍋爐的熱效率；②在燃燒器出口出現結焦情況后，會導致氣流出現偏斜的情況，使鍋爐內的燃燒情況惡化，從而使鍋爐內未完全燃燒的熱損失量增大，降低鍋爐效率；③在鍋爐爐膛出口形成結焦，會增大鍋爐內的通風阻力，增大用電量，降低鍋爐運行的經濟效益。

3 循環流化床鍋爐結焦的現象及分類

3.1 循環流化床鍋爐結焦的現象

循環流化床鍋爐結焦的現象主要有2 種：①局部結焦現象，主要表現為結焦部分的床溫指示值偏高，爐膛出口溫度、煙氣含氧量、稀相區以及排煙溫度指示值偏高；②鍋爐大面積結焦現象，主要表現為床溫指示值已經達到最大，一次風機電流擺動程度較大、指示值較高，一旦稍微開啟風擋板，電流指示值就會快速增長[5]。

3.2 循環流化床鍋爐結焦的分類

循環流化床鍋爐結焦現象主要能分成3 類：①高溫結焦，是指整體床溫過高，在流化正常時形成的結焦，此類結焦現象面積較大，甚至會覆蓋整個爐體；②低溫結焦，是指整體床溫較低，在低于灰渣變形溫度時，因局部高溫或低溫燒結而形成的結焦情況。此類結焦現象通常在啟動和壓火的床層中出現，并且還有可能出現在返料器和換熱器中；③漸進性結焦，是指因布風系統的設計存有缺陷，或安裝出現漏洞，從而使相關參數超出設計數值，風帽錯裝等情況引發的結焦現象，其在實際運行過程中，較難發現[6]。

4 循環流化床鍋爐結焦的預防措施

為了確保循環流化床鍋爐能夠安全穩定的運行，并帶來相應的經濟效益。主要可以通過6 點預防措施來避免鍋爐結交現象的發生。

（1）對煤炭的自身的結焦性質進行改變，同時確保投入鍋爐中燃燒煤炭的質量以及顆粒度符合相關設計要求，在基礎上做到結焦現象的預防。

（2）在循環流化床鍋爐啟動前，必須對風室、風帽等設備裝置進行仔細的檢查，對其內部存有的雜物進行清理。并且在鍋爐啟動時，必須進行液流實驗，從而確保鍋爐床層具有平均的風量分布，流化性能良好。

（3）鍋爐在啟動的過程中，必須要加快啟動速度，從而降低煤、氣混合的燃燒時間。在鍋爐啟動點火之后，一旦床溫達到投放煤炭的溫度，應立即投放年煤炭，在燃燒狀況穩定之后，及時斷油。同時在處理事故時，也要立即進行斷油操作，降低煤油混合燃燒時間，預防結焦的產生。

（4）在鍋爐點火的過程中，一旦床溫達到相應要求，一般情況下高于500 ℃后，就可以向鍋爐內投放適量的煤，從而提高爐內溫度。在此過程中，要對投放速度和投放量進行精準把控。如果出現煤炭的不完全燃燒情況，就會導致爐內碳含量增高，從而產生爆燃現象，加劇爐內溫度。在此情況下，就極易發生結焦現象。同時，如果發現料層溫度上升趨勢較快，就要及時降低煤的投放量或停止投放，并采取適量增加風量的措施，避免形成結焦。

（5）在循環流化床鍋爐的運行過程中，要對返料溫度進行嚴格把控，一般情況下不應超過1000 ℃+T%。如果返料溫度過高，極有可能在返料器內形成結焦，尤其是在使用無煙煤作為燃料的情況下，更容易因出現后燃情況，致使無法有效控制溫度，進而形成結焦。針對返料溫度來講，可以通過對煤投放量以及風量的調整進行調節，在溫度較高時，可以采用降低投放量，增大風量的措施。并且要對返料器進行細致的檢查，一旦發現堵塞情況，要及時進行清理處理，確保返料器暢通無阻。

（6）要對料層差壓進行控制，一般情況下處于（5～7）kPa 最佳。工作人員可以采用鍋爐低放渣管對底料進行排放，從而起到有效的調節作用。并且如果料層差壓出現異常，超出標準范圍，就意味著鍋爐內流化不正常，極有可能存在結渣。針對這種情況，可以在短時間內增大風量，將結渣吹散并排出。如果存在無法清查的情況，要立即停止運行，進行相應檢查。

5 結語

造成循環流化床鍋爐出現結焦的因素有很多，包括設計方面、制造方面、運行方面等多種主觀或客觀因素。一旦鍋爐出現結焦就會對運行的安全性和穩定性造成不利影響，甚至在一定程度上還會導致鍋爐設備的嚴重損壞。因此，相關部門和人員必須對循環流化鍋爐的結構設計進行優化，并嚴格把控運行過程中的相關參數，結合實際檢修過程的經驗，對結焦原因進行分析，從而提出有效的預防措施，避免出現結焦的情況，保證鍋爐的穩定安全運行。