循环流化床锅炉结焦的原因、危害及预防

    本文针对石家庄高新热电几台循环流化床锅炉历年来结焦情况进行全面分析，根据循环流化床锅炉的特性，结合多年实际运行经验，提出了机组运行时预防锅炉结焦的有效措施及事故处理。从而对结焦问题提出了处理方法和预防措施，并在实践应用中取得了良好的效果，为高新热电循环流化床锅炉的安全稳定运行提供了依据，同时带来了经济效益，在同类型循环流化床锅炉运行中有很好的借鉴作用。

一、设备简介

    石家庄高新热电公司共有五台循环流化床锅炉，#1、2炉为杭州锅炉厂早期生成的75t/h循环流化床锅炉，1995年投产;#3、4炉为无锡锅炉厂生产的75t/h循环流化床锅炉，2000年投产;#5炉为无锡锅炉厂生产的220t/h循环流化床锅炉，2005年投产。本文只对无锡锅炉厂生产的循环流化床锅炉进行分析论述。锅炉的物料分离器采用绝热式高温旋风分离器，回料器采用“U”型阀系统。

    锅炉结焦事故会给电厂带来较严重的经济损失，我厂投运以来发生过几起结焦事故，每次结焦后，均要停炉几天进行冷却清焦，每台炉为此造成的直接间接经济损失20-50万元，所以防止锅炉结焦事故是我厂技术人员研究的一个重要课题。

二、结焦的分类

    循环流化床锅炉结焦的直接原因是床料局部或整体温度超出灰熔点或烧结温度。一般将结焦分为高温结焦和低温结焦。

所谓低温结焦就是当床层整体温度低于灰渣的变形温度，由于局部超温或低温烧结引起的结焦。低温焦块的特点是带有许多嵌入的未烧结的颗粒。低温结焦不仅会在启动过程或压火过程时出现在床层内，有时也可能出现在炉膛以外，如高温旋风分离器的灰斗内或回料器内，灰渣中碱金属钾、钠含量较高时易发生低温结焦。

    高温结焦是指床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦。当床料中含碳量过高而未能及时调整风量或返料量时，就可能出现高温结焦。高温结焦的特点是面积大，甚至波及整个床面，而且从高温焦块表面上看，基本上是熔融的，冷却后质块坚硬，并夹杂少量气孔。

    对流化床锅炉来说，结焦按照部位分为炉床结焦和返料器的结焦两种情况，炉膛内的结焦按照结焦时的工况可分为点火过程中结焦和运行过程中结焦。

三、各种结焦的介绍

第一类 返料器结焦

返料器结焦一般都发生在运行当中。

1、返料器结焦的现象

(1) 床温难以控制，稍增给煤，床温就上升很快，稍微减煤，床温就很快下降，

(2) 返料器温度先升高而后逐渐地降低。

(3) 返料风压增大。

(4) 主汽流量降低、主汽压力下降。

(5) 炉膛差压下降，料层差压减小。

(6) 炉膛上部温度降低，排烟温度升高。

(7) 循环灰放不下来。

2、原因分析

(1) 燃煤煤质差是造成结焦的主要原因。

(2) 返料器漏风严重，返料风压不够，或波动过大，或返料中断。

(3) 返料器中有异物，将返料器出口堵塞或影响返料风。

3、如何避免

(1) 为防止返料器结焦，必须严格控制返料温度不大于1000℃。

(2) 放循环灰时不能过多，以免破坏流化燃烧状况，造成细粉抽入循环回路二次燃烧。

(3) 运行中严格监视返料器的上下部温度和返料风压的变化，发现异常及时处理。

(4) 运行中定期巡检返料器底部检修孔、观察孔等处法兰是否漏风，否则冷风漏入易造成返料器内部结焦。

(5) 当一侧返料器堵塞时，必须压火进行疏通，防止循环工况破坏后，另一侧返料器温度升高，造成结焦。

(6) 合理调整返料风量或加装增压风机，避免返料风量、风压过小，返料流化差堵塞，导致结焦。

第二类炉膛内结焦

炉膛内结焦又分为点火过程中结焦和运行中结焦

(一)炉膛内点火过程中结焦

1、炉膛内结焦的现象

(1) 从观察孔看可以看到有明亮耀眼的火星;

(2) 料层差压不正常的降低;

(3) 炉膛底部放渣口有的不能放出渣来。

2、原因：

点火过程中结焦主要是低温结焦，点火时由于底料中含有少量的可燃物，有时床温上升过程中加煤量掌握不好，一次风调整不及时致使床料流化不良造成局部超温结焦，严重时会逐渐扩大导致大面积结焦。如超温部位在放渣口附近，则会导致排渣不畅或堵塞，点火中断。

3、点火过程中结焦事故的预防及措施

(1) 锅炉点火前必须要做床料流化试验，掌握并记录最低流化风量，点火过程中要求保证流化良好，一次风量不低于最低流化风量。

(2) 在锅炉点火后期，投煤时要特别注意给煤量，此时床温达到燃煤的着火点附近，加热的燃煤大部分还没有燃烧，一旦着火，温度会很快上升，如果控制不好，就很容易发生结焦。所以给煤时不能大量给煤，而是采取间断式给煤，尽量防止床料中形成小焦块，如有小焦块，要尽量用钩子钩出，以免造成低温结渣。并且在点火后期，不可大幅调整燃油量，往往在点火过程中发生的操作失误就会导致锅炉结焦。

(3) 点火时要注意一次风量的调整，风量过大会带走床料的热量，造成床温下降，床温不易达到燃煤的着火点，延长点炉时间，浪费燃油。但是一次风量又不能过小，保证不低于流化风量，当床温到达500℃时，再酌量加煤，并注意氧量的变化，氧量下降较多时，酌情减煤，床温上升较快时，可适当加大一次风量，使床温平稳上升，直至燃烧正常。剧烈的加减风都是不允许的。

(4) 点火时要注意料层差压的变化，正常的点火过程料层差压是稳定的，投煤后稍有增长，料层大幅增减是不正常的，，应该分析原因，特别是料层差压剧增，往往是结焦的前兆，剧减时一般情况下结焦已经形成。所以司炉在点火过程中要注意观察料层差压的变化，一旦突变，要立即采取措施，迅速提高一次风量，宁可将火吹灭重新点火，也要避免炉床结焦事故发生。

(二)运行过程中炉床结焦

1、结焦现象

料层差压突然大幅下降，床料温度升高，主汽温度下降，主汽流量下降，底部放渣管放不出渣来。

2、结焦的原因

(1)床料流化对结焦的影响

循环流化床锅炉流化不良是引起结焦的主要原因。由于循环流化床锅炉的燃烧床料主要是由0-10mm的燃煤和灰渣组成，一旦流化不好就容易形成床料局部堆积，堆积的床料本身温度较高，加上床料中含有未燃烧完全的煤粒，继续氧化燃烧，放出热量，散发不出去，从而使该部分床料的温度急剧上升，当温度超过了灰渣的灰熔点时，就产生了结焦现象。在循环流化床锅炉运行中，当流化风速低于床料的临界流化风速时，物料在炉床内燃烧放热，热量来不及向锅炉受热面传递，使物料温度急剧上升，当温度超过灰渣的灰熔点温度时，就会产生炉床整床高温结焦。

(2)灰渣的灰熔点对结焦的影响

灰熔点越低，越容易结焦。灰熔点与灰渣中的成分含量有关，灰渣中碱金属钾、钠含量较高时，灰熔点较低，一般的煤种灰的熔点都在1300℃左右，只要保证大于流化风量就不会发生结焦，而灰熔点低的煤种，灰熔点仅在1000℃左右，循环流化床锅炉的床温一般控制在900-950℃，一旦超温，很容易达到灰熔点，风量稍微一低就会造成结焦。

(3)燃料特性对结焦的影响

循环流化床锅炉设计燃料粒径特性为0-13mm，如果燃料中大于13mm的颗粒偏多，远超过了设计要求，粗颗粒容易沉积，影响流化与运行，严重时造成结焦。

(4)密相区燃烧份额对结焦的影响

燃烧份额是指每一燃烧区域中燃烧量占总燃烧量的比例。由于循环流化床锅炉燃烧主要发生在密相区和稀相区，这两个区域的燃烧份额之和接近于1，其中密相区的燃烧份额会影响到料层温度控制、炉内传热以及锅炉连续安全运行，所以密相区燃烧份额是我们最关心的一个参数。在其他条件不变的情况下，当密相区燃烧份额增加，也就是燃煤在密相区放热份额增加时，为保持密相区出口温度不变，必然增加密相区的吸热量，相应增加密相区的受热面积。如果密相区的受热面积再无法增加，则会使密相区出口烟温提高，即带入稀相区的焓增加。如果该部分焓不能有效被稀相区受热面吸收或被烟气带走，则密相区的热平衡就被破坏，从而使炉床温度升高，出现高温结焦。

(5)运行参数的影响

a. 料层差压

料层差压是一个反映床料厚度的参数，在锅炉运行中，料层厚度的大小会直接锅炉床料流化的质量，如果料层过厚，有可能引起床料流化不好，造成锅炉床料结焦或灭火，料层太薄了又燃烧不稳且带不上负荷，因此司炉要特别注意料层差压及风室风压，通过控制放渣量保持合理稳定的料层，不可将料层积累太厚或放的太薄。

b. 料层温度

锅炉正常运行时，在保证不发生结焦的情况下，尽量提高床温，床温的提高有利于煤的燃烧和燃尽，但令一方面要低于灰熔点100-200℃，同时，为适应环保的要求，最大程度的提高脱硫效率，降低硫化物和氮氧化物的排放，该厂的循环流化床锅炉要求控制在850-950℃，且尽量保持在下限。

(6)加减负荷时的控制

加减负荷时，要求严格执行“升负荷时先加风再加煤，减负荷时先减煤后减风”的操作思路。在加减煤时，不能突然大加大减，燃烧调整时要做到“勤调细调”避免床温大起大落。

(7)严格控制燃煤质量

运行中，尽量燃用灰熔点高的煤种，尽量不选用含钾、钠高的煤种。同时，因该厂采购煤种较杂，还应该采取配煤的方式来控制入炉煤的品质，根据各炉的运行情况及时调整燃煤的配比，使锅炉运行达到最佳状态。

(8)返料影响

返料风过小，或返料器由于耐火材料脱落而堵塞，或因料层差压高影响循环灰进入炉膛等原因，返料无法正常返入炉床，都会可能造成床温过高而结焦。若此时再通过加煤来维持汽压汽温，则床料在返料未回炉膛及加煤的双重作用下，会急剧上升导致床料结焦。若运行中返料温度过高，可能会造成返料器内结焦。

(9)结构方面的影响

布风板设计不良、风帽布置不合理或风帽损坏，造成布风板布风不均，会造成部分床料不流化而产生结焦。

四、结焦的处理

    锅炉结焦的处理是一种既危险又艰难的工作。如果是返料器结焦，应采取压火处理，然后打开返料器底部入口门，将返料灰放出后，由于返料结焦堵塞，所以返料器中积存了大量的高温返料灰，打开入口门后，返料器中的高温返料灰会像流体一样流下来，因此要特别注意防止烫伤，返料灰放完后，用工具将结焦打掉清出，并检查清理干净小风帽上的焦块杂物，然后用强光手电照射返料器内部检查，确保返料器畅通，内壁无挂焦，然后将底部入口门封闭，重新进行扬火启动。

    如果是点火过程中材料结焦，应立即停止点火，由于此时炉内温度不是太高，可在只保留引风机运行的情况下，打开炉门观察，如果是轻微结焦，用长柄耙子将床料中的焦块耙出，然后关闭炉门，重新进行点火工作;如果结焦严重，结焦面积太大，无法耙出，则停止点火，将床料冷却后全部清理出来，然后重新添加床料后，再进行点火工作。

    如果运行中发生床料结焦，应立即停炉，并保留引风机和一次风机运行，当床温吹至300℃以下时，停止所有风机运行，打开锅炉人孔门自然通风冷却，当温度降至允许人员进入时，安排人员进行清焦处理，然后重新上料点火。

五、结束语

    循环流化床锅炉的结焦事故是可以预防和避免的，只要认真监盘，加强巡检，发现异常及时查出原因，对症下药，就可以预防结焦事故的发生。