浅谈循环流化床锅炉的结焦问题_机械论文发表

浅谈循环流化床锅炉的结焦问题

朱耀春

摘要：作为一种燃料适应性强，低污染，操作简单的一种锅炉，CFB锅炉近10年来发展很快，技术也越来越成熟，但由于其固有的一些特点，运行中仍经常出现问题。结焦就是循环流化床锅炉运行中较为常见的故障，它直接影响到锅炉的安全经济运行。笔者根据几年来的流化床锅炉运行经验，谈谈关于循环流化床锅炉结焦的一些体会，供循环流化床锅炉运行人员参考。

关键词：CFB锅炉，结焦，流化

1 CFB锅炉运行的基本原理

CFB锅炉以携带大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为重要特征，其中固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮状态并强烈掺混的燃烧方式。炉膛出口的分离器将炉膛出口的绝大部分高温固体颗粒收集，由其下部的回料阀将他们再次送入炉膛参与燃烧。循环的燃烧方式，延长了物料在炉膛内的燃烧时间。在这种燃烧方式下，炉膛内的温度水平受到煤燃烧过程中灰熔点的限制，料层温度过高，使灰渣熔化形成高温结焦，温度过低容易形成低温结焦，不利于煤的稳定燃烧，因此CFB床层温度一般控制为850～900℃，这一温度正好和石灰石脱硫剂的最佳反应温度一致。

2.1 金陵石化热电运行部两台CFB锅炉设计结构

锅炉型号：220-9.8/540, 本锅炉为高压、单汽包、自然循环、常压循环流化床锅炉，采用高温旋风分离器、室外布置、单炉体、微倾斜炉底。CFB锅炉主要由四部分组成：燃烧室、高温旋风分离器、床料回送装置、尾部对流烟道。在燃烧室的还原区域布置有床料回送装置，烟气返回口，在还原区上方布置有二次风口，敷设了耐磨耐火材料，燃烧室上部与前墙垂直布置有二级过热器。燃烧室后布置了两个高温的旋风分离器，在旋风分离器的锥体下部布置密封输送回路，通过回料腿与燃烧室相连接。

2.2锅炉的设计工况参数

工况A: 100%负荷：石油焦50%（热量比）+煤50%（热量比）;工况B:100%负荷：煤100% 。在实际的工况中，掺入的石油焦比例经常会变化，需要司炉根据不同的掺入比例调整好一二次风配比，石灰石粉的量，床温，床压等参数，确保CFB锅炉在最佳效率状态。下面先从结焦原因入手。

CFB锅炉结焦原因：

结焦是局部或整体温度超过烧结温度或灰熔点温度，结焦分为低温结焦、高温结焦和渐进性结焦三种。当床料中含碳量过高，如不及时调整风量或返料量来控制床温，床温将急剧上升，超过灰熔点，便会产生高温结焦。在低负荷或点火过程中容易发生低温结焦。运行中的床温、床压和流化都正常情况下出现的缓慢长大的焦块称渐进性结焦。结焦还由于燃料中大颗粒占的比重过大（D>10mm）以及一些设备和操作上的原因。设备和操作上原因主要有：1，燃烧时,监视或调整不当造成超温；2,一次风量过低(特别是投煤后),低于临界流化风量；3，点火升压过程中煤加的过快、过多或加煤后没有加风；4，煤种煤质变化幅度过大；5，压火操作不当或压火再启动过程中操作缓慢,造成物料流化不良而结焦；6，浇注料大面积脱落或炉膛内有异物破坏床料流化；7，回料装置返料不正常或堵塞；8，负荷增加过快、操作不当；9，床温表不准导致操作人员误操作；10，风帽损坏渣漏至风箱造成布风不均；11，放渣过多造成料层太薄或者出现出渣自流未及时调整或者调整不当；12，未及时放渣致使料层太厚；13，锅炉启动过程中风帽堵塞过多；14，锅炉运行中长时间风煤配比不当；15，表计的错误特别是一次风量和一次风机风门开度引起的误判断；16，长时间低负荷运行或长时间油煤混烧等。

结焦的现象：

1，床温整体或者局部急剧上升；2，氧量指示下降甚至为0；3，一次风机电流、风量减小；4，炉膛负压增大；5，引风机电流减小；6，床料不流化,燃烧在料层表面进行；7，一个床压测点或几个床压测点不是运行中的波动数值而是静止的；8，一个床温测点或几个温压测点比正常床温均值低100～200℃；9，在床压正常的情况下出现风室压力升高，当因为结焦而床料穿孔时风室压力降低很多；10，炉膛压差下降；11，结焦较严重时锅炉负荷下降。

结焦的处理：

结合我部的几次结焦情况和兄弟单位的情况，低温结焦一般在点炉投煤过程中或者长期低负荷运行过程中。锅炉启动中出现较严重结焦情况后，首先应立即切断给煤，此时床压较低，通过给料线人工加沙或粒度合适的床料；再次通过调整一次风量，加强对床料的脉冲，脉冲过程中视床温和床压情况适当排渣，通过观察孔观察炉内流化情况特别是两个侧墙的流化，如果在一次风量加大到床层穿孔两个侧墙仍然有大量板结不流化，当床温明显下降（小于 800℃），可快速停炉以避免炉内大量未燃尽燃料在压火过程中发生结焦。局部高温结焦处理方法在不压火的情况下脉冲床料，大面积高温结焦只有停炉处理。

结焦的预防：

1，点火前：（1）疏通所有风帽，更换破损及变形的风帽，确保炉墙、排渣口、事故放渣口、旋风分离器、J阀内的浇注料无脱落或大的裂痕；（2）各床温床压测点等表计、油枪进退和雾化情况确保良好；一次风量、二次风量在点火前标定好；（3）清除风室内的床料，消除管道和风室漏风。布风板阻力应为整个料层阻力的20％～30％，也就是说，要达到750MM高度床料较好的流化的稳定性，其布风板压力要达到1.80～2.80KPA。如果空板阻力实验压力较低时应查明原因；（4）确保J阀内部流化良好，高压风机的风压和电流要相对应；（5）启动床料尽量选择筛选后的炉渣（我部两台CFB锅炉采用6cm的启动床料），尽量避免采用河沙作为床料，原因是河沙中的钠和钾的含量较高并且河沙在和未燃烧的油混在一起粘结性较强；（6）对给煤粒度要严格地控制，虽然我部CFB锅炉由猪尾巴式改为钟罩式风帽后对稍大颗粒的煤流化有所改善，但是大于10mm的颗粒含量还是不应大于2%；（7）确保点炉煤中氧化钠和氧化钾的含量不大于3%；（8）清除下煤口附近焦块和下煤管内板结的煤粉；（9）如果点火前煤仓有煤，即使原煤仓的煤质较好，点火前也要进行煤质分析，特别是停炉时间较长的情况下，煤仓的煤挥发份有一定的析出；（10）在给料层准备充足的焦炭，根据我厂运行的经验，在床温达到350℃时受限与油枪的出力，此时为了赶床温，必须通过给料线的检查孔投入焦炭。

2，运行过程中：(1) 点炉过程中当床温达到350℃时，通过两个给料线检查孔交替投焦炭，开始的时候速度慢，当床温升质450℃时投木炭的速度要加快，因为如果速度慢下来由于烟气带走密相区热量大于燃烧产生的热量，床温不但不升反而下降。整个点火过程中视风箱压力情况添加床料，确保风箱压力不低于9.5kpa。当床温达到550℃时可以通过两侧给料线交替脉冲投煤，投煤时重点关注的是氧量、床温和炉膛负压。刚开始脉冲投煤时，给料线的转速略微比最低转速高一点（10%～12%），给料线运行30秒后停下来，当氧量下降，炉膛负压变正，床温略微下降，说明煤已经开始燃烧。床温达到700℃时果断撤油（逐只对角解列油枪），减少油煤混烧的时间，连续投煤后带负荷要慢，对于浇注料的寿命和运行安全性都有一定的好处。在负荷低于180t/h前切记氧量不能长时间低于5%运行。（2）平时运行操作过程中特别是低负荷运行过程中如发现床温突然下降，除了断煤外，很可能是床料沉积，这时若增大给煤量，反而会加剧沉积，使沸腾床的流化质量变差，造成局部结焦。当判明是床料沉积时，加大一次风量的同时冷渣器进行排渣。待床温正常后，应适当调节至较高负荷下运行。运行过程中尽量不要出现长时间的低负荷运行。变负荷运行时，严格控制床温在允许的范围内，做到升负荷先加风后加煤，降负荷先减煤后减风，燃烧调整要做到“少量多次”的调节方法，避免床温大起大落。压火时先停止给煤，运行几分钟后停风机。压火期间，一定要紧闭各炉门以及所有风门和排渣门。停风机过程中为了确保J阀内部不结焦，应先停一次风机和二次风机，而不是利用连锁停各风机。一般炉膛差压控制在0.5kpa以上。运行中若炉膛差压突然降低，则表明物料循环可能中止，返料器发生了堵塞，此时床温也表现为不正常的升高。运行中只要认真监视炉膛差压，返料机构结焦是可以预防的。做好入炉煤的搭配，改变燃煤的结焦特性，对预防循环流化床的结焦具有明显的实用意义。

结语：循环流化床锅炉的两个核心是物料的流化和循环返料。如果因为流化差可以通过提高一次风量和调整料层厚度解决，如果返料出现问题应及时调整给料线和一二次风量的运行确保床温不在短时间内上升太快。再次，一旦出现结焦，处理要果断，不要使结焦事态扩大;还有，在点炉的过程中各岗位要协调工作好，特别是锅炉和燃料岗位。现场补充床料，加木炭过程中要有专人监督民工，严格执行主操的操作命令，争取做到最安全，最小成本启动锅炉。

参考文献：1、牛蔚然，魏国柱，刘志超；465t/h循环流化床锅炉结焦原因分析及控制；华东电力；2004年07期；

2、张红军，刘建明，毛建设；一起HG-440t/h循环流化床锅炉结焦事故分析及预防；华中电力；2005年01期；

3、中石化金陵分公司《热电运行部锅炉运行规程》