循環流化床鍋爐結焦原因與對策分析

文_楊瑯 山西西山熱電有限責任公司

1 國內循環流化床鍋爐發展情況

20 世紀60 年代末，國內開始針對流化床鍋爐中的沸騰爐進行研究和開發，至70 年代，我國先后研制出4t/h、6．5t/h、10t/h、35t/h、130t/h 等各種容量的鼓泡式流化床鍋爐。1980年代，我國投運的鼓泡流化床在數量上已經接近3000 臺。經過對鼓泡流化床鍋爐的不斷研究，研究者們詳細研究了CFB 鍋爐的燃燒特性、磨損、傳熱、密封性和選材等問題，明確了其工藝流程，為CFB 鍋爐今后的發展提供了寶貴的經驗。

2 循環流化床鍋爐

2.1 CFB鍋爐概況

CFB 燃燒技術在工業生產中的應用時間不超過20 年，具有大尺寸、大容量等特點，類似于煤粉爐， CFB 燃燒技術幾乎可以實現容量不受限制，屬于一種新型節能型燃燒技術。循環流化床鍋爐與普通鍋爐相比，在實際運行過程中，其整個燃燒過程都是在流化狀態下進行的。循環流化床鍋爐在實際燃燒過程中排放的氮氧化物量很小，且能實現大范圍的負荷調節，燃燒后的灰渣也能得到很好的綜合利用，具有較強的燃燒適應性，且環境友好。循環硫化工藝在我國未來燃煤技術領域將得到長期的應用，且實際應用范圍較廣，完全可以實現低污染、高效率燃燒。

2.2 CFB鍋爐的組成

CFB 鍋爐的燃燒系統主要是由布風板、燃燒室、除塵器等設備組成。和其它常規鍋爐相比，循環流化床在布置方式和受熱面結構等方面與傳統煤粉爐十分相似，但其燃燒系統又有其自身的特點，同時與傳統煤粉爐相比，它的煤制系統和底灰排放系統也有很大的不同。

2.3 循環流化床燃燒的原理與特性分析

循環流化床鍋爐在實際應用過程中，能有效地發揮強化燃燒作用，且燃燒過程中不易產生結渣，溫度也較低。CFB 鍋爐在具體的運行過程中，溫度一般都在850 ～1050℃之間。由于煤回渣在鍋爐燃燒過程中的實際變形溫度比循環流化床鍋爐高100～200℃，故循環流化床鍋爐在實際燃燒過程中不易出現結渣現象。

循環流化床鍋爐實際燃燒效率高，常規鍋爐實際燃燒效率可達85%～90%，但循環流化床鍋爐在實際運行過程中其燃燒效率一般可達95%以上，且在運行過程中發生變化的情況下，可維持持續高效燃燒。

循環流化床鍋爐在實際使用過程中，具有低污染排放、環保性能良好的特點。若能將 CFB 鍋爐目前的溫度控制在830 ～850℃之間，則可以有效地控制它在實際燃燒過程中排放的氮氧化物。

3 循環流化床鍋爐結焦原因分析

3.1 煤質的影響

如果在生產的過程中，使用的煤灰熔點比較低，煤顆粒在爐膛當中較高的溫度下，呈現熔融態或者液態，會出現相互連接等情況，自身燃燒的過程中釋放出來的熱量無法及時進行傳遞，就會出現結焦等問題。在生產實踐過程中，這種情況并不多見。由于在設計鍋爐的時候，設計煤種相對較為穩定，灰熔點的范圍也是相對固定的，在煤燃料采購的過程中會有相應的分析報告，所以在生產的時候很少會產生這種問題。然而，燃料的影響依然是鍋爐產生結焦的一個重要原因。

3.2 煤粒徑的影響

由于循環流化床鍋爐在燃燒的過程中對燃煤粒徑具有較高的要求，如果燃煤粒徑無法符合需要，就有可能導致循環流化床鍋爐的經濟運行情況產生影響，煤顆粒相對較粗，風阻較大，而且床層加厚。在運行的時候一定要及時進行排阻，讓床層厚度降低，這樣在排阻的過程中就會造成床層厚度進一步變薄，床層被吹穿，而造成局部溫度升高，產生鍋爐結焦等情況。燃煤粒徑細會造成飛灰可燃物進一步增加，導致床灰中溫度較高，在運行的過程中可能會導致引風機的功率進一步提高，無法合理控制床料厚度層床而產生超溫結焦，國內在進行循環流化床鍋爐燃料燃煤粒徑控制的過程中，由粗到細，再到精細，這也是對鍋爐結焦進行深入分析之后形成的相關要求。通常條件下，循環流化床入爐煤設計粒徑需要控制在0 ～13mm，依照結構的不同合理的進行控制，然而很少有超過20mm 入爐粒徑的。

3.3 運行時操作員的操作水平的影響

從實際情況進行分析，在操作的過程中，不熟練的操作員和熟練的操作員在操作工藝水平方面具有較大的差距，如果操作不熟練，可能會造成鍋爐結焦等問題常常出現。在運行的過程中，如果給煤量相對較大，可能無法保證排渣過程中料層的厚度，如果過薄或者過厚都會出現較大的問題，與此同時，起爐是風和煤的配合不好，造成鍋爐床層當中具有較多的含煤量，如果床層溫度突然升高，可能會導致燃燒氣氛趨向于還原性氣氛，這樣煤在爐里容易出現軟化或者熔融的狀態而出現結焦。因為操作員在操作過程中熟練程度造成鍋爐結焦，在實際生產的情況下時有發生，這和企業的管理息息相關。

3.4 鍋爐輔助設備故障的影響

3.4.1 破碎設備的影響

如果破碎設備無法達到額定功率，可能會造成煤的粒徑粗細出現不均勻等情況，而造成下煤時產生堵塞等問題，致使鍋爐出現結焦。

3.4.2 熱工儀表測量精度的影響

熱計量儀表直接影響鍋爐結焦如壓力變送器、熱電偶等。熱電偶主要安裝在鍋爐爐內，用來測量鍋爐點火時的溫度。熱電偶運行一段時間后，由于磨損等原因而沒有及時進行更換和校正，會造成點火時爐溫反應不靈敏，使人過早或過晚加煤，造成鍋爐結焦等情況。

壓強傳感器是影響床層壓力的關鍵。一般來說，冷態測試時會發現臨界風量，這有助于操作員判斷鍋爐的運行狀態。但由于測壓變送器測量不準確，造成操作人員誤配風，導致鍋爐被床吹結焦。

3.5 鍋爐壓火操作的影響

鍋爐運行過程中，鍋爐壓火操作是非常常見的，主要指的是鍋爐在運行的時候產生些突發事件，比如說出現斷煤停電等情況，壓火的操作不當會導致鍋爐結焦。

4 循環流化床運行中結焦的預防措施

4.1 要做好點火之前的流化試驗

在進行流化實驗的過程中一定要對底料的流化和厚度情況進行檢查，保證其能達到要求，對鍋爐當中存在的空氣動力進行控制，方便進行二次燃燒，防止燃燒室回料器、分離器當中產生結焦等情況，與此同時還需要在提高播煤風壓及負荷較低的過程中，對鍋爐的兩側給煤情況進行控制，以防止爐膛產生低溫結焦等問題。

4.2 對床溫及床壓進行嚴格的控制

在進行床溫測量的過程中，應該采取垂直均布方式，可以及時找出超溫結焦的情況。另外還可以利用熱電偶進行監視，如果出現意外工況，可以及時采取合理措施進行處理。具體分析床溫上升的情況，需要對風量、給煤量進行細調微調，以確保其具有較好的流化狀態，通常條件下，床溫需要控制在850 ～950℃，保證其不超過1000℃。需要利用對風門配比進行調整以及控制反流量的方式對床溫進行控制，如果床溫超過標準值的時候，需要立刻排出煤渣，這樣可以降低機組出力情況，保證控制料層厚度，利用料層超差壓的方式進行控制。

4.3 加快啟動速度，避免鍋爐形成結焦

需要讓循環流化床鍋爐的啟動時間盡量減少，防止長時間出現混合燒油、煤的情況，在初期很少用煤時投入到鍋爐當中的一些煤無法得到完全的燃燒，在這種條件下，未燃燒的油灰和煤粘結在一起，易出現高溫結焦的問題。當初期點火可以和投煤溫度適應的時候需要立刻投煤，等到整個燃燒穩定之后，需要及時斷油，可以防止混料時間延長，有效避免出現結焦的問題，再投入返料的過程中，需要及時對返料的途徑是否通暢進行檢查，防止出現故障。

4.4 嚴格執行運行設備的規程

在運行的過程中，一定要嚴格依照設備的規程進行操作，比如說讓回料閥當中所含的充氣量控制在鍋爐內部總風量1%左右，這樣可以保證沒有燃燒的炭粒不會出現復燃等情況，避免回料閥當中產生結渣等問題，與此同時，給煤方式主要使用后進配備，這樣可以防止灰料口出現結焦。

5 結語

在循環流化床運行的過程中，可能會出現結焦的問題，原因多種多樣，主要包含了運行、設計、操作失誤等多種情況，制造單位一定要對設備的運行質量進行了解，及時進行回訪，解決出現的問題，優化設備。