張 波

（神華神東電力有限責(zé)任公司新疆米東熱電廠，新疆烏魯木齊 830019）

1 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦事故機(jī)理

機(jī)組在運(yùn)行中，循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦事故，不管是在正常的運(yùn)行中還是在點(diǎn)火加壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，都無(wú)法避免出現(xiàn)結(jié)焦事故。在循環(huán)流化床鍋爐密相區(qū)里，由于流化被破壞，導(dǎo)致燃燒溫度超過(guò)了灰熔點(diǎn)而發(fā)生結(jié)焦。這種結(jié)焦情況不僅會(huì)發(fā)生在鍋爐內(nèi)，還會(huì)發(fā)生在旋風(fēng)分離器和返料機(jī)器中。工作人員要注意的是，一旦鍋爐發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，就要立即關(guān)閉鍋爐，這對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的工藝、安全、盈利和運(yùn)行有重大影響。

在鍋爐運(yùn)行中，燃料的溫度變化先后順序是，先出現(xiàn)變形，再軟化，最后再熔化溫度。比如在使用煤的時(shí)候，煤的灰渣熔化溫度高達(dá)1 000℃以上時(shí)，而兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒室內(nèi)的溫度低于灰渣熔化溫度時(shí)，一定要將運(yùn)行溫度控制在灰熔點(diǎn)溫度之內(nèi)，且比燃燒室內(nèi)的溫度要低，同時(shí)要保持良好的流化狀態(tài)，從而減少床料結(jié)焦事故的發(fā)生。

2 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦事故原因

2.1 受到返料的影響

如果返料器出現(xiàn)了不正常的情況，很可能是由于返料風(fēng)或流化風(fēng)太小造成的。

（1）由于材料層高放循環(huán)灰不受控制外泄而導(dǎo)致返料不能正常到達(dá)鍋爐內(nèi)，從而產(chǎn)生高溫結(jié)焦。

（2）如果操作人員繼續(xù)加煤維持爐內(nèi)的溫度和壓力時(shí)，循環(huán)流化床在壓力和溫度的雙重影響下，使其溫會(huì)急速升高，而出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)焦。

（3）在啟動(dòng)鍋爐時(shí)，如果先放入煤再投入流化風(fēng)機(jī)，會(huì)導(dǎo)致大量的循環(huán)物料突然回到鍋爐內(nèi)，使得溫度急劇下降至200多度。而由于床溫的降低，壁爐中的煤顆粒會(huì)減慢燃燒甚至停止燃燒。如果操作不當(dāng)?shù)脑挘B續(xù)加煤，導(dǎo)致流化床的溫度再次升高，這將導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)溫度進(jìn)一步降低。

（4）如果意識(shí)到循環(huán)流化床的溫度不能上升，煤也停止了，就會(huì)有大量的燃料在爐子里堆積起來(lái)。當(dāng)燃料油將溫度升高到煤顆粒的燃點(diǎn)時(shí)，爐內(nèi)堆積的大量燃料會(huì)迅速燃燒，使溫度過(guò)高進(jìn)而發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象。

2.2 運(yùn)行參數(shù)的影響

鍋爐運(yùn)行中，如果由于風(fēng)量太小或風(fēng)量降低到流化極限以下，會(huì)使物料層的流動(dòng)性變差，局部的溫度也會(huì)變高。

（1）當(dāng)發(fā)生局部結(jié)焦，周圍的煤顆粒也會(huì)黏在一起，使得結(jié)焦的范圍更大了。導(dǎo)致此種原因的結(jié)焦是因?yàn)樵趩?dòng)中，料層太低，風(fēng)量太小，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好的流動(dòng)。

（2）壓差值可以用來(lái)作燃燒室內(nèi)物料層厚度的參數(shù)。在鍋爐使用中，物料層的薄厚程度會(huì)影響到鍋爐的流化質(zhì)量，當(dāng)物料層變得過(guò)厚時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鍋爐的流化性變差，造成爐內(nèi)產(chǎn)生結(jié)焦甚至熄火，如表1所示。

表1 鍋爐參數(shù)

2.3 溫度控制不及時(shí)造成超溫

循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行中，其實(shí)際的顆粒溫度高達(dá)1 000℃左右，超過(guò)了床溫測(cè)點(diǎn)測(cè)得的溫度。由此可知，實(shí)際的溫度要比床溫測(cè)點(diǎn)測(cè)出來(lái)的溫度要高出很多，再加上一部分的顆粒會(huì)產(chǎn)生黏結(jié)，這就不可避免地出現(xiàn)焦塊，使得體積逐步增大。若對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的溫度控制不嚴(yán)，當(dāng)發(fā)生燃燒故障時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐的床溫變化是比較快的。當(dāng)爐內(nèi)的物料較多，熱容積很大時(shí)，而床溫沒(méi)有得到及時(shí)控制時(shí)，會(huì)很容易產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。

2.4 燃料特性和灰熔點(diǎn)對(duì)結(jié)焦的影響

（1）鍋爐使用的燃料在制作成分上，多少會(huì)有一定比例混雜了灰成分，而一般在劣質(zhì)煤里面比較多?；曳衷谧兓^(guò)程中會(huì)出現(xiàn)三個(gè)臨界溫度，限時(shí)變形，再是軟化，最后才是熔化。如果灰分熔點(diǎn)越低，越會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。在一定溫度下，煤顆粒出現(xiàn)了液化現(xiàn)象時(shí)，煤顆粒之間會(huì)黏結(jié)，從而導(dǎo)致煤顆粒自身的燃燒熱量不能被完全散發(fā)出來(lái)，最終導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)焦事故。

（2）鍋爐運(yùn)行中，料層含碳量過(guò)多，導(dǎo)致料層的總溫度上升，使煤中的灰分顆粒達(dá)到了一定熔點(diǎn)，導(dǎo)致結(jié)焦。與此同時(shí)，如果煤種多，燃料處理系統(tǒng)在選煤過(guò)程中找不到規(guī)律，再加上煤顆粒非常大或非常粗糙時(shí)，會(huì)對(duì)床層的流化產(chǎn)生極大影響，最終導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)的溫度上升而引起結(jié)焦，如圖1所示。

圖1 結(jié)焦原因

3 解決環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的有效措施

3.1 對(duì)煤的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制

在運(yùn)行時(shí)，要保證煤的穩(wěn)定性，特別是矸石、煤顆粒大小等，必須符合相關(guān)要求。點(diǎn)火前應(yīng)對(duì)流化進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，控制好底料的厚度和流化變化，使得底料的厚度和流化符合合格標(biāo)準(zhǔn)。另外，必須保證鍋爐內(nèi)部的空氣動(dòng)力始終處于一個(gè)良好狀態(tài)中，從而能夠控制經(jīng)由旋風(fēng)分離器處理過(guò)的二次燃燒，有效防止旋風(fēng)分離器、回料器和燃燒室因?yàn)闇囟冗^(guò)高而出現(xiàn)焦炭問(wèn)題，減少結(jié)焦現(xiàn)象。

3.2 點(diǎn)火期間，控制好投煤量

（1）在初始點(diǎn)火階段，當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐的溫度達(dá)到了投煤的溫度時(shí)，工作人員要及時(shí)把煤放到鍋爐中去，控制好煤的投放量，等到煤燃燒穩(wěn)定后，可以適當(dāng)停止投放油。

（2）在應(yīng)對(duì)各種突發(fā)的故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)考慮是否需要停止加油，以縮短煤油的混合燃燒時(shí)間。避免出現(xiàn)結(jié)焦問(wèn)題。

（3）在火剛剛點(diǎn)著時(shí)，如果投入了大量的煤會(huì)使得循環(huán)流化床的溫度一下上升，造成爆燃。

（4）在剛開(kāi)始投放煤炭時(shí)，可以進(jìn)行少量間隔性進(jìn)行供煤，嚴(yán)禁太快太猛。在溫度低于700℃時(shí)，盡量采用點(diǎn)動(dòng)投煤的方式進(jìn)行供煤，一定要參考氧氣量的實(shí)際變化數(shù)值，控制供煤量，選擇最佳的投煤時(shí)間。

（5）在點(diǎn)火的初期，工作人員要保證鍋爐內(nèi)空氣的分布均勻。在點(diǎn)火結(jié)束后，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間把鍋爐里面的廢渣清除干凈，從而不會(huì)因?yàn)槊涸榷绊戝仩t的正常運(yùn)行。

（6）為了避免低溫?zé)宫F(xiàn)象的發(fā)生，鍋爐內(nèi)易結(jié)焦區(qū)域要保持良好的流化狀態(tài)，從而讓煤顆?；旌暇鶆?。

3.3 嚴(yán)格規(guī)范相關(guān)的操作步驟

在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行中，相關(guān)人員要嚴(yán)格遵守相關(guān)的操作流程，從而減少鍋爐引發(fā)故障，避免因返料閥內(nèi)的某些死角而導(dǎo)致結(jié)焦。同時(shí)，嚴(yán)格檢查回料閥內(nèi)的充氣量，使回料閥內(nèi)的充氣量不超過(guò)鍋爐總風(fēng)量的1%，從而避免將回料閥部分區(qū)域中未燃燒完的煤顆粒返回到回料閥的某些區(qū)域中出現(xiàn)復(fù)燃而結(jié)焦。

3.4 低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的處理措施

在運(yùn)行過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)床溫突然下降，那么除了考慮到斷煤之外，還要考慮到可能是床料的沉積而引發(fā)的。此時(shí)，如果在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)放入大量的煤，會(huì)使沉積現(xiàn)象加劇，流化的質(zhì)量會(huì)成倍惡化，出現(xiàn)局部結(jié)焦。這主要是因?yàn)榇擦铣霈F(xiàn)沉積時(shí)，沒(méi)有及時(shí)打開(kāi)冷渣排放管對(duì)廢渣進(jìn)行排渣處理，而當(dāng)溫度處于正常后，應(yīng)當(dāng)調(diào)整到較高負(fù)荷下運(yùn)行即可。

3.5 加快啟動(dòng)速度，避免結(jié)焦

在使用循環(huán)流化床鍋爐時(shí)，工作人員應(yīng)盡可能縮短啟動(dòng)時(shí)間，避免因油和煤長(zhǎng)期在一起混合燃燒，以及操作不當(dāng)而產(chǎn)生的結(jié)焦現(xiàn)象。如果在鍋爐內(nèi)放入大量的煤，卻不能完全被燃燒，那么就很容易與一些未燃燒的油黏結(jié)在一起，最終在高溫下變成局部焦炭。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，煤和油也會(huì)處于混合燃燒狀態(tài)中，再加上調(diào)整不到位，鍋爐就會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦。

3.6 嚴(yán)格控制好床溫

循環(huán)流化床鍋爐的溫度是采用獨(dú)特的床面垂直分布的形式來(lái)測(cè)量的，這樣能及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部過(guò)熱而引發(fā)的結(jié)焦現(xiàn)象。在使用過(guò)程中，通過(guò)熱電偶測(cè)點(diǎn)來(lái)檢查是否有異常情況出現(xiàn)。一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)盡快采取應(yīng)對(duì)措施來(lái)解決。當(dāng)循環(huán)流化床的溫度過(guò)高時(shí)，必須立即增加一次風(fēng)量或減少燃料，從而使得床層的溫度降低。另外，還要根據(jù)溫度的變化，進(jìn)行風(fēng)量和投煤量的增減，使得床溫的變化不會(huì)太大，避免造成結(jié)焦。

4 結(jié)束語(yǔ)

在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行當(dāng)中，要使鍋爐能夠安全運(yùn)行，還要嚴(yán)格按照相關(guān)的流程控制好風(fēng)煤比，調(diào)整好料層的厚度，仔細(xì)檢查現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，防止結(jié)焦事故的發(fā)生。在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中，影響到運(yùn)行安全穩(wěn)定性的一個(gè)問(wèn)題就是鍋爐結(jié)焦問(wèn)題。另外，為了循環(huán)流化床技術(shù)能得以不斷發(fā)展，要對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)焦原因進(jìn)行進(jìn)一步的分析，提出有效的策略去避免結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少鍋爐在運(yùn)行中結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生。