浅析循环流化床锅炉结焦事故原因及预防

浅析循环流化床锅炉结焦事故原因及预防

吝晓伟

(神华国神集团亿利电厂内蒙古鄂尔多斯014300)

摘要：流化床结焦有着设计、安装和运行等多方面的主客观原因，作为设计安装部门，应力求解决结构隐患，优化结构设计，而作为运行人员，则应努力提高循环流化床的理论水平，用心积累操作经验。运行中勤动眼、勤动脑，根据各种不同实际情况灵活机动处理，不断提高运行水平，以充分发挥循环流化床这一清洁燃烧技术的优势。

关键词：循环流化床；结焦；原因；预防

1、循环流化床锅炉结焦事故机理

循环流化床结焦事故是在锅炉机组运行中最常见的事故，无论在正常运行当中、点火启动与压火启动过程中都会经常发生。在循环流化床炉膛密相区内，由于流化工况破坏，燃烧温度超过灰熔点而造成结焦。燃烧结焦不仅发生在炉膛，也会发生在旋风分离器和返料器内。一旦发生结焦事故就要停炉处理，对全厂工艺及安全，经济及都带来很大影响。

在循环流化床锅炉运行当中，燃料中的灰分变化分为变形温度，软化温度和熔化温度三个阶段，例如我司所用的云南产地所产的煤的灰渣的熔化温度在大概在1200℃左右，而我司两台循环流化床锅炉燃烧室内温度控制范围在850-950℃，如果控制运行温度低于灰熔点温度300-400℃，保持良好的流化状态和正常的流动，就不会造成床料结焦事故。

2、循环流化床锅炉结焦的危害

2.1流化不畅

当循环流化床锅炉风量调整不当，流化不均匀时或燃烧室温度在某一时段超过灰熔点温度时，会引起燃烧室内局部结焦，造成风帽堵塞，布风板布风不均匀，从而导致更大面积的结焦使锅炉运行不畅而停炉。

2.2排渣管堵塞

当循环流化床锅炉工况调整不当，燃料内含碳量燃烧不完全时煤渣落入排渣管中，由于负压的左右，煤渣在排渣管中二次燃烧、结块，同时会导致排渣管堵塞、排渣不畅而停炉。

2.3返料堵塞导致炉膛结焦

由于返料器内耐火材料坍塌堵塞或返料风过小，使大量返料灰堆积在返料器中不能进炉膛，这时炉膛内床温升高，但蒸汽的汽温汽压会随之下降，如再通过加煤来维持负荷会加速床温的升高，最终导致锅炉高温结焦。

3、循环流化床锅炉结焦分类及现象

3.1低温结焦现象

低温结焦的表现为密相区内的温度显示偏差大，个别测点温度极低，炉膛出口负压波动大，蒸汽负荷减小，冷渣机排渣不畅。

3.2高温结焦现象

床温急剧上升，达到或超过煤的灰熔点温度，床压异常.布风板阻力增大，氧量波动大，伴随有爆燃现象，一次风机、引风机电流相对减小，带负荷能力降低，燃烧在料层表面进行，从观察孔观察有明显的火焰且呈现白色，排渣困难。

4、CFB锅炉结焦原因分析

4.1结焦的理论分析

流化床锅炉运行中的结焦类型分析结焦是流化床锅炉运行中较常见的问题，产生结焦最直接的原因是局部或整体温度超出灰熔点或烧结温度，一般分为高温结焦和低温结焦两种类型。

当床层整体温度低于灰渣变形温度而由于局部超温或低温烧结而引起的结焦叫低温结焦。它产生的焦块是较松散的，常带有许多嵌入的未烧结颗粒，强度低易击碎。低温结焦不仅会在锅炉启动过程或压火时在床内出现，也常出现在炉膛以外的各设备中，如高温旋风分离器的灰斗、外置换热器、返料机构及冷渣器内。灰渣中碱性氧化物（如Na2O和K2O等）含量较高时较容易发生。避免低温结焦的最好方法是保证结焦易发地带流化良好，颗粒间混合迅速，从而使颗粒间的温度均匀，避免局部的颗粒温度高于整体温度，从而可防止低温结焦。有些情况下，在炉内补充一定量的无发热量的床料也有助于避免低温结焦。

高温结焦是指床层物料流化良好，物料间温度均匀，但整体温度较高，达到煤灰的熔融温度而形成的结焦现象。当给煤量过大，而风量又未及时调整时常出现高温结焦；返料机构故障致使温度较低的返还物料减少时，物料对床温的冷却作用减弱，也常出现高温结焦；高温结焦的特点是面积大，甚至涉及整个床面，而且从高温焦块表面上看基本上是熔融的，冷却后呈深褐色并夹杂少量气孔，质坚块硬，不易破碎，一旦发生高温结焦现象，清理难很大。

避免结焦的原则性方法不论高温结焦还是低温结焦，最根本的原因是煤灰的熔融温度达到了。因此，避免结焦根本原则是防止局部或整体床温升高到灰熔点，也就是要做到床层的热量收支平衡及床料间良好混合这两点。做到了床层的热量收支平衡才能保证整体床温在允许的范围内，做到了床料间良好混合才能证不出现局部结焦。

4.2结焦表现出来的现象

（1）密相区的温度表现最为明显，左右、前后温度测点偏差大，部分测点严重超温，床温上涨极其迅速。

（2）结焦初期（局部）料层差压下降，结焦严重时，料差急剧增加。

（3）放渣口经常堵塞，渣中有疏松多孔烧结性焦块。严重结焦时会从下渣法兰阀处大量喷灰。

（4）有时会造成返料不连续稳定，汽温、汽压、汽包水位、床温温变率剧烈反复波动。

4.3运行中造成结焦原因

（1）燃煤的灰熔点低，在床温较低水平下就可导致结焦。

（2）一次风过小，低于临界流化风量，物料流化率极低。

（3）风帽损坏，造成布风板布风不均，部分料层不流化。

（4）返料风过小造成返料器返料不正常或返料器堵塞，返料无法正常返至炉内，造成床温过高而结焦。

（5）压火时操作不当，冷风进入炉内。

（6）锅炉长期超负荷运行或负荷增加过快，操作不当。

（7）启炉前料层过薄，将造成床层部分被吹空，烟气短路，而另一部分却未能流化良好。

5、循环流化床锅炉结焦事故处理

5.1低温结焦处理

司炉人员一旦判断低温结焦，立刻采取果断措施，对于我司的大型循环流化床锅炉只能加大流化风量，使渣块在炉膛内高速流化，由于低温结焦的渣块比较松散，有可能借助风力，在床料的碰撞过程中打散渣块，从而从冷渣机中排出，若渣块将冷渣机堵塞，副司炉应及时连续捅渣，直到正常下渣为止。

5.2高温结焦的处理

司炉人员一旦判断可能结焦，应立即停止给煤，并大幅加大一次风量，降低床温，待温度恢复后再正常运行，若判断炉内已结焦，司炉可将根据最大额定电流增开一次风机风门，将炉子吹熄，然后停炉清渣，可减少因结焦对炉子的损害及可缩短打渣的劳动强度。

6、循环流化床锅炉结焦的预防措施

结焦是循环流化床锅炉的较为常见的故障，它直接影响到了锅炉的安全经济运行，为了避免由于结焦而给公司带来的经济安全损失，司炉人员应在操作中总结经验，严格牢记操作规程，做好预防措施：

6.1在每次点火打底料前应进入炉膛内认真检查风帽是否有阻塞，清理杂物。

6.2在每次开炉时要认真做好布风板均匀实验。

6.3对于煤质要严格把关：

a.干燥基固定碳Fcd≧50%；

b.灰分软化温度ST≧1200℃；

c.粒度≦13mm；

d.干燥基无灰基挥发分Qnet，v，ad≧14-20%。

6.4点火前应认真检查底料，判断底料的含碳量是否超标，如超标应立即更换底料，以防结焦。

6.5点火初期不启动返料风机，待返料充满返料器温度达到900℃时再启动返料风机，以确保有足够的返料灰可进入炉膛，控制床温。

6.6点火时要认真检查油枪雾化是否良好，做油枪雾化实验，若雾化不良要清洗有枪头，若因雾化不良导致点火失败要用压缩空气吹扫，若底料渗油过多应更换底料，以防结焦。

6.7点火升温过程中，床温达到550℃可少量向炉膛投煤，要循序渐进，投煤不能过快、过多，若投入炉膛内的煤过多，炉膛底部含碳量过高，在加大一次风量时，床温猛升，灰渣温度会超过灰熔点温度，造成炉内结焦。

6.8在低负荷运行时，如果床温急剧下降，除因断煤外还很有可能是床料堆积，如判断是床料堆积应加快冷渣机转速，将料层差压控制在正常床压范围之内，要做到加负荷时先加风再加煤。

6.9在循环流化床锅炉压火时，应先停止返料风机，二次风机，再停给煤机，然后迅速分别全关一次风机和引风机的风门，要炉膛内与空气隔绝以防炉内料层二次燃烧造成结焦。

7、结束语

在循环流化床锅炉运行当中，应确保锅炉的安全经济运行，严格按照操作规程，控制风煤比，调整料层厚度。认真巡检现场运行状态，及时发现问题解决问题，以防止结焦事故的发生。

参考文献：

[1]刘德昌,陈汉平等.循环流化床锅炉运行及事故处理[M].中国电力出版社.

[2]云南冶金云芯硅材股份有限公司.硅料厂供热车间蒸汽锅炉岗位作业指导书[S].