張亞萌

(陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

循環(huán)流化床鍋爐具有對燃料適應(yīng)性強(qiáng)、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)整范圍寬、運行穩(wěn)定、污染物排放量少、灰渣便于綜合利用等優(yōu)點，因此得到廣泛的推廣和應(yīng)用。在目前我國燃煤與環(huán)保矛盾日益突出的情況下，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)已成為電廠首選的高效、環(huán)保、節(jié)能的新型燃燒技術(shù)。但由于循環(huán)流化床自身的特點，運行中時常會出現(xiàn)結(jié)焦問題。一旦發(fā)生結(jié)焦，如處理不當(dāng)，結(jié)焦問題就會越來越嚴(yán)重，最終被迫停爐，嚴(yán)重影響鍋爐設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行。

1 設(shè)備簡介

西北地區(qū)某礦務(wù)局自備矸石電廠有2臺75 t/h的循環(huán)流化床鍋爐，在啟動和運行過程中均發(fā)生過結(jié)焦停爐事故。該電廠裝機(jī)容量為2×12 MW，2臺低倍率循環(huán)流化床鍋爐均由四川鍋爐廠設(shè)計制造，型號為CG-75/3.82-MX5。爐膛為全膜式水冷壁懸吊結(jié)構(gòu)，燃燒室底部布置3個水冷布風(fēng)板，配有3個等壓風(fēng)室，每個風(fēng)室配有1套螺旋給煤機(jī)，并在每個給煤口布置播煤風(fēng)。

2 結(jié)焦事故過程

2005-12-15，電廠對停運狀態(tài)的2號爐進(jìn)行啟動。床溫達(dá)到924 ℃時投返料，發(fā)現(xiàn)床溫快速下降；減小返料閥開度后，床溫繼續(xù)下降至680 ℃；通過投油槍將床溫升至743 ℃，床壓達(dá)3.7 kPa；再投煤，床溫升至866 ℃后便開始下降，床壓也開始下降；放渣時出現(xiàn)放渣管出渣不利的問題，只能停爐除焦。

2006-05-10T08:20，正常運行的1號爐在放渣時發(fā)現(xiàn)2個連續(xù)放渣管堵住，風(fēng)室風(fēng)壓較高，達(dá)13 kPa左右。啟動事故放渣管放渣后發(fā)現(xiàn)，事故渣管卡死關(guān)不住，無法強(qiáng)行關(guān)門，被迫停爐壓火操作。09:30，1號爐再次啟動。啟動后，風(fēng)室風(fēng)壓較低，為3.5～3.8 kPa，后墻3點測溫顯示不一致，分別為890 ℃，1 000 ℃，1 150 ℃，判斷床面已部分結(jié)焦。當(dāng)前后墻溫度下降至550～630 ℃時，啟動油槍點火。10:30，點火啟動，加大給煤量，突然發(fā)現(xiàn)1號爐風(fēng)室風(fēng)壓增至1.3 kPa，左右床溫差達(dá)到400 ℃，且含氧量已達(dá)2.9 %，并且后墻右側(cè)床溫居高不下，料層差壓急劇增加，判斷床面可能已大面積結(jié)焦，被迫停爐。

3 結(jié)焦原因分析

3.1 燃料特性

(1) 燃料的灰熔點降低。當(dāng)煤質(zhì)變化或燃燒時床內(nèi)還原性氣體增多時，會造成灰熔點降低，易在燃燒時熔化成液態(tài)或軟化狀態(tài)，引起結(jié)焦。熔點過低時，在床溫較低水平下也會導(dǎo)致低溫結(jié)焦。

(2) 燃料粒徑超標(biāo)。電站的設(shè)計燃用煤煤粒度為8 mm以下。運行過程中對煤樣進(jìn)行了一次篩分，其粒度大于8 mm，明顯超過了設(shè)計要求。粗顆粒煤的流化性差，影響了流化質(zhì)量。

3.2 料層溫度

料層溫度過高，超過煤的灰熔點溫度時易發(fā)生高溫結(jié)焦；料層溫度過低，則燃燒不穩(wěn)定，若操作不當(dāng)易引起局部高溫，造成低溫結(jié)焦及滅火。

(1) 當(dāng)鍋爐的負(fù)荷增大(或減小)、燃料量增加(或減少)時，未能適當(dāng)調(diào)整流化風(fēng)量，造成流化工況不良，會導(dǎo)致料層溫度升高(或減小)。

(2) 當(dāng)返料風(fēng)過小或返料閥故障時，導(dǎo)致返料量減少或堵塞，會引起料層溫度升高；相反，返料風(fēng)量過多，會引起料層溫度降低。

(3) 若燃燒控制不好，密相區(qū)燃燒份額增大，會使床溫升高；稀相區(qū)燃燒份額增大，會導(dǎo)致返料溫度高，也會引起床溫升高。

(4) 若出現(xiàn)煤質(zhì)變差、流化風(fēng)量過大等情況，會導(dǎo)致床溫過低、燃燒不穩(wěn)定，如果操作不當(dāng)，甚至?xí)鸨?。爆燃期溫升加快，爆燃時間延長，會造成鍋爐局部超溫結(jié)焦。

3.3 料層厚度和均勻性

料層過厚，會造成風(fēng)阻增大、流化惡化，料層溫度不能及時散出，溫度升高，導(dǎo)致結(jié)焦；料層過薄或不均勻，會使氣流在料層中分布不均勻，出現(xiàn)溝流，也會影響到流化質(zhì)量，從而引起結(jié)焦。

在放渣門出現(xiàn)問題時，如放渣量過多，會造成床料過薄。若給煤機(jī)給煤不均勻、循環(huán)系統(tǒng)返料量過多、返料點設(shè)計不合理、放渣量少或不及時等，均會導(dǎo)致料層的厚度和均勻性不正常。

3.4 布風(fēng)裝置

布風(fēng)裝置會影響到布風(fēng)的均勻性。布風(fēng)不均，會導(dǎo)致爐內(nèi)流化不良，在床層內(nèi)出現(xiàn)溝流，產(chǎn)生局部結(jié)焦。如，風(fēng)帽損壞、風(fēng)帽口被雜物卡住或被焦塊堵塞，會造成布風(fēng)板布風(fēng)不均，部分料層不流化，也會出現(xiàn)結(jié)焦。

3.5 運行操作水平

若升爐前床料厚度過大或過小，啟動過程中操作人員對床壓、床溫等參數(shù)監(jiān)視不嚴(yán)，未能及時發(fā)現(xiàn)問題；或者運行時操作人員沒有及時發(fā)現(xiàn)局部結(jié)焦并且將其消除，都可能導(dǎo)致大面積結(jié)焦而停爐。

在首次試投煤時，操作人員若發(fā)現(xiàn)床溫不升反降，但未能及時停止給煤；當(dāng)煤質(zhì)變差時，操作人員未能根據(jù)煤質(zhì)的變化相應(yīng)提高床溫再投煤，都會加劇結(jié)焦現(xiàn)象。

在投返料時，若返料閥開度過大，床溫會迅速下降。爐床內(nèi)煤粒因床溫下降而減慢，甚至停止著火燃燒。若操作失誤，不停煤反而加煤，爐內(nèi)積累的大量可燃質(zhì)會迅速燃燒使床溫失控進(jìn)而出現(xiàn)結(jié)焦。

運行中，若長時間風(fēng)、煤配比不當(dāng)，或操作不當(dāng)使鍋爐長期超負(fù)荷運行或負(fù)荷增加過快等，都會造成結(jié)焦事故。

4 預(yù)防結(jié)焦措施

(1) 在每次鍋爐啟動前，應(yīng)認(rèn)真檢查風(fēng)帽、風(fēng)室，清理雜物。啟動時，應(yīng)先進(jìn)行冷態(tài)流化試驗，確認(rèn)床層布風(fēng)均勻，流化良好。

(2) 加強(qiáng)對入爐煤質(zhì)量和顆粒度的監(jiān)測，盡量保證入爐煤的煤質(zhì)，并且保證篩分比符合要求。

(3) 在點火過程中，投煤速度和投煤量、流化風(fēng)量、返料風(fēng)量、返料閥開度、料層升溫等一定要按照操作規(guī)程進(jìn)行。在升爐過程中，應(yīng)盡量縮短啟動時間，否則因油煤混燒時間過長，調(diào)整不當(dāng)極易發(fā)生結(jié)焦。操作人員應(yīng)認(rèn)真監(jiān)測床溫和床壓等參數(shù)，做到及時發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，防止事故擴(kuò)大。

(4) 床溫控制。在運行過程中，一般應(yīng)將料層溫度控制在850～950 ℃。如料層溫度過高，應(yīng)適當(dāng)減少給煤量、相應(yīng)增加一次風(fēng)量并減少返料量，使料層溫度降低；如料層溫度過低，應(yīng)采取相反的方法，使料層溫度升高。一旦料層溫度低于700 ℃，應(yīng)做壓火處理，待查明原因并排除后再啟動。

(5) 料層厚度控制。在運行過程中，應(yīng)根據(jù)床層壓差控制料層厚度。要嚴(yán)密監(jiān)視料層差壓值，當(dāng)差壓值增大時，應(yīng)減小送煤量，同時通過爐底放渣的方法來調(diào)節(jié)。

(6) 保證流化質(zhì)量。在運行過程中，保證合理的風(fēng)煤比及一、二次風(fēng)的配比，保證流化質(zhì)量和合理分配燃燒份額。

(7) 放渣時應(yīng)遵循“勤放、少放、連續(xù)均勻”的放渣原則，開度應(yīng)控制在1/2開度之內(nèi)，放渣時保證渣管按循環(huán)順序放渣。對事故放渣管應(yīng)勤檢查，保證其運行正常。

(8) 若結(jié)焦嚴(yán)重，應(yīng)立即停止投煤，并加大一次風(fēng)量對爐膛進(jìn)行流化，將焦塊吹散，并冷卻爐膛，減少結(jié)焦的嚴(yán)重性，縮短打焦的時間。

5 結(jié)束語

盡管循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦原因眾多，但只要能保證良好的流化質(zhì)量，同時保證合理的風(fēng)煤比，嚴(yán)格控制床溫及料層差壓等運行參數(shù)，循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)焦事故是可以預(yù)防的。

1 馮俊凱.循環(huán)流化床燃燒鍋爐[M].北京：中國電力出版社，2003.

2 牛 勇.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備[M].北京：中國電力出版社，2007.