循环硫化床锅炉的结渣与优化研究

循环硫化床锅炉的结渣与优化研究

张亮

国家电投集团江西能源销售有限公司 江西 南昌 330117)

摘要：循环流化床锅炉，也称为密相式循环流化床锅炉，是近20年来迅速发展起来的一种新型高效清洁燃烧设备。与传统的燃煤锅炉相比，循环流化床锅炉具有燃烧效率高、燃烧强度大、SO2排放量少、不污染环境等优点，得到了广泛的推广和应用。在循环流化床锅炉运行中，结渣是一个普遍存在的问题。据不完全统计，约有80%以上的循环流化床锅炉有结渣现象，结渣量约占总灰渣量的20%~30%，严重影响了锅炉运行的经济性和安全性。其主要原因在于：（1）煤种的选择；（2）燃烧方式；（3）煤质和灰分；（4）燃烧设备和燃烧器；（5）分离器；（6）其他因素等。而要防治锅炉结渣，应从上述各个方面着手，采取相应措施。本文结合实践经验就循环流化床锅炉结渣问题做了一些探讨。

关键词：循环硫化床；锅炉；的结渣

一、循环硫化床锅炉的结渣机理分析

循环流化床锅炉结渣的原因主要是由于煤质特性和炉内燃烧工况不稳定造成的，具体来说是由于煤中的灰分含量高，超过了灰熔点，在较高的温度下形成硬渣而无法被风机吹起。当炉膛内的流化气流速度较大时，这种情况尤为突出。因此，炉内结渣可以分为两种：一种是由于煤粉颗粒大且呈不规则形状，在高温下易粘结成块而造成结渣；另一种是由于炉膛内物料浓度过高或温度过低而造成结渣。在循环流化床锅炉运行中，由于各种原因引起的物料浓度过高、温度过低，造成炉膛内物料浓度分布不均匀、温度分布不稳定，都可能造成炉膛内结渣。

1.1结渣形成的基本原理

在循环流化床锅炉燃烧过程中，当床料被加热到一定温度后，由于床料中的灰分颗粒在高温下发生熔融反应，形成液相和固相，同时生成大量的熔渣。在炉膛内，熔渣吸附在炉墙或水冷壁表面，使炉膛内的温度升高，当温度超过一定值时，熔渣便开始熔化、滴落下来并逐渐形成炉壁或水冷壁的结渣。当炉膛内温度过高时，熔渣会与金属壁面直接接触而产生严重的粘结，使锅炉难以继续运行。若温度继续升高到一定值时，熔渣会被金属壁面熔化而脱离炉膛表面。可见结渣形成的基本原理是：床料在高温下熔化而粘结在炉墙或水冷壁表面；金属壁面和熔渣间直接接触而产生粘结。

1.2结渣对锅炉运行的影响

炉膛内的结渣是由多种因素引起的，如煤质、灰分、床温、一次风量和二次风量等。而锅炉结渣对锅炉的危害主要是使受热面结焦，尤其是床层下部的受热面，容易发生炉膛出口烟温高和水冷壁结焦，使锅炉运行不稳定，同时也容易引起水冷壁的热偏差，使水冷壁管的磨损加剧。严重时会引起管壁超温。锅炉受热面结渣后，一方面由于热偏差大而使锅炉运行调节困难，另一方面由于结渣影响了传热效果，使排烟温度升高。另外，炉膛出口烟温过高会引起炉内构件受热不均和损坏。另外，在炉膛出口结渣还可能造成尾部受热面磨损、堵灰等现象，从而造成水冷壁管的泄漏和爆管事故。

1.3结渣的分类及特点

结渣的产生主要与锅炉内的燃烧物质、燃烧条件以及灰渣的物理化学性质有关。结渣的分类主要有两种，一种是化学结渣，另一种是物理结渣。化学结渣主要是由于锅炉内燃烧物质中的某些成分在高温下发生化学反应，生成了一些粘稠的物质，这些物质在锅炉内壁上冷却后形成结渣。物理结渣则是由于锅炉内的高温物质在冷却过程中，由于温度梯度大，在锅炉内壁上形成结渣。结渣会在锅炉内形成一层厚厚的层状结构，这层结构会减少锅炉的内壁面积，从而减少了燃烧物质的接触面积，影响了锅炉的热交换效率，降低了燃烧效率。同时，结渣还会引起锅炉内压力的不均匀，可能导致锅炉变形甚至破裂，对锅炉的安全稳定运行构成了威胁。

二、循环硫化床锅炉结渣预防优化措施探讨

对于循环流化床锅炉来说，结渣问题主要是由于燃料的结焦引起的。由于煤质的变化、燃烧方式不当、运行中操作不当及设备缺陷等原因，造成了锅炉的结渣问题。循环流化床锅炉在运行过程中结渣主要是指燃烧过程中，炉膛内出现一层或数层较厚的灰渣，给锅炉带来较大的危害，影响了锅炉正常运行。

2.1优化燃料燃烧，减少结渣生成

燃料在炉内的燃烧过程分为燃烧、传热、流化三个阶段，而对于循环流化床锅炉，由于燃料粒径较大，而床料相对较薄，当炉膛温度超过燃料的着火温度时，就会造成燃料的不完全燃烧而产生大量的灰渣。所以在选择燃料时应尽量选择发热量大的煤种。同时应根据煤的灰分含量、发热量、燃烧强度等指标，选择合适的煤种。一般来说，煤中灰分含量越大，发热量越低，着火温度也越低。当床料中灰分含量大于9%时，则易产生结渣现象。而煤中灰分含量较高时，燃烧温度则要比灰分低很多，同时也会使煤的着火时间缩短，不利于正常燃烧而产生结渣现象。

2.2合理调节锅炉运行参数，降低结渣风险

在循环流化床锅炉的运行过程中，会产生大量的飞灰和炉渣，若不能及时地对这些物料进行处理，则会对锅炉的运行安全造成影响。因此，必须加强对飞灰和炉渣的控制。为了保证锅炉正常燃烧，防止结渣，必须对锅炉运行参数进行合理地调节，并根据实际情况及时地调整炉膛压力。应通过对锅炉运行参数进行合理的调节，来有效地降低结渣风险。为保证锅炉能够正常燃烧，通常需要对锅炉运行的相关参数进行合理调节。主要包括：二次风配比；给煤量和给煤机转速；一次风量；烟风配比；风室压差；床压等。

2.3定期清洁和维护设备，防止结渣堵塞

在循环流化床锅炉（CFBC）的运行过程中，定期清洁和维护设备是防止结渣堵塞、保证锅炉高效稳定运行的关键措施。以下是对设备进行维护和管理的详细步骤：

1）分离器清理与检查：分离器是CFBC锅炉中的重要部件，用于将床层中的固体颗粒与气体分离。定期清理分离器内壁，去除可能形成的结渣，对于防止堵塞至关重要。检查分离器内壁的磨损情况和分离效果，及时更换或修复磨损严重的部件，确保分离器的正常运行。

2）煤仓底部进料情况检查：煤仓是储存燃料的地方，底部进料不畅可能导致燃料积聚，进而引起结渣。定期检查煤仓底部的进料阀和输送管道，确保煤料顺畅进入锅炉，防止煤料结块和结渣。

3）床料结渣物清理：床料是CFBC锅炉中的关键组成部分，它携带燃料和氧气在床层中流动。定期清理床料中的结渣物，保持床层的流化性能，对于锅炉的热效率和运行稳定性至关重要。

4）出料阀、下料阀、返料风帽检查：这些部件是控制床层物料流动的关键，其密封性能直接影响到锅炉的运行效率和安全性。定期检查这些部件的密封情况，防止物料泄漏或堵塞，同时确保返料风的正常吹拂，促进床层物料的良好流动。

5）燃烧器烟道积灰清理：燃烧器的烟道内积灰会影响排烟通畅，增加能耗，甚至可能导致锅炉故障。定期检查燃烧器烟道，清理积灰，保持烟道的畅通，对于锅炉的燃烧效率和环境保护具有重要意义。

通过上述措施的定期实施，可以有效预防和控制循环流化床锅炉的结渣问题，保障锅炉的安全、高效运行。

结语

通过本论文的研究，深入探讨了循环硫化床锅炉结渣问题的成因和解决方法，为相关领域的研究和实践提供了有益的参考。希望本研究能够为循环硫化床锅炉的稳定运行和长期发展提供有力支持。

参考文献

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