锅炉启动过程中结焦原因分析

李衍平

（华电国际莱城发电厂，山东 济南 271100）

0 引言

锅炉结焦是燃煤锅炉存在的主要问题之一。燃用劣质煤或是锅炉动力场出现偏斜、刷墙，会导致锅炉运行中出现结焦现象。锅炉启动过程中如果控制不好煤量，造成着火不良，同时也会发生锅炉结焦的问题。本文针对一起锅炉启动过程中发生的结焦事件进行原因分析，提出了防范措施。

1 设备基本情况

本文事件锅炉为465 t／h超高压参数循环流化床汽包炉，自然循环、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、钢架双排柱悬吊结构、燃煤、固态排渣。锅炉主要由炉膛、高温绝热旋风分离器、双路回料阀和尾部对流烟道组成。锅炉启动采用床上和床下结合的启动方式。床上、床下各布置4只启动燃烧器。油枪均为蒸汽雾化高能电子点火油枪，燃用0号轻柴油，油压为1.38 MPa。

2 现场检查情况

具备条件后，检修人员打开人孔门进行检查，发现该锅炉左侧有较多焦块。查阅启动过程有关操作及运行参数曲线，记录显示本次锅炉点火过程中，最初投运4只床下点火油枪。

5∶00 A分离器回料阀开始返料，回料温度由64℃升至124℃，左侧平均床温由848℃开始缓慢下降至626℃，运行人员增加给煤量提高床温。6∶07左侧床温开始明显上升，运行中单点最高温度达到1 040℃，由于床温高，运行人员依次切除1号、3号、2号床下点火油枪。

6∶17随着回料器料位的进一步增加，回料量逐步增大，A分离器回料阀回料温度由124℃升至166℃，左侧床温开始明显下降。6∶24炉膛左侧床温出现下降后，运行调整增加A给煤机出力。6∶41左侧床温平均降至406℃，之后“燃烧器密相区下部床温1”继续降低至244℃。

为提高床温，投入1号、2号床下点火油枪，前期加入的煤吸热后迅速燃烧，致使床温又迅速上升，运行人员切除运行的1号、2号床下点火油枪。6∶59左侧床温升至1 100℃，判断此时炉膛内局部已经结焦。7∶06运行人员立即采取加大流化风量并联系检修人员疏通就地排渣管等措施，但结焦焦块不能排出，机组被迫停运。

3 原因分析

3.1 爆燃结焦

锅炉压火时燃料加得多或停得晚，使压火后床料内燃料的含量过多，这时燃料中的碳在缺氧状况下不充分燃烧产生大量的CO，同时燃料在炉内高温干熘挥发出甲烷、氢气等可燃性气体。由于压火后床料表面温度降低，这些可燃性气体遇不到明火，便在锅炉炉膛内积聚。扬火时，随着风机的启动，床料开始流化，高温的床料从下面翻出，这时可燃性气体与明火接触，瞬间发生燃烧，如果可燃物的浓度在爆燃极限范围内，就会发生爆燃。为防止扬火时床温降得过快造成灭火，一般在启动风机前先加入少量的燃料，新进入炉膛的燃料不但会挥发出可燃性气体，同时会有大量的煤粉参与燃烧，这样不但会增大产生爆燃的机率，还会加剧爆燃的强度。

在本次机组启动过程中，锅炉点火启动最初投运4只床下点火油枪，在6∶07左侧床温开始明显上升后依次切除1号、3号、2号床下点火油枪。6∶17开始回料量逐步增大，致使炉内左侧床温持续明显下降，6∶24运行人员未采取先投油枪提高床温再加煤措施，而是直接增加A给煤机出力，导致床温进一步下降。6∶41左侧床温降至406℃后加入的燃煤已经不再着火，6∶54运行人员再次投入1号、2号床下点火油枪来提高床温，导致前期加入的积存燃煤突然剧烈燃烧[1]，左侧床温迅速上升。 6∶59左侧床温升至1 100℃，过高的床温导致炉床左侧局部区域出现结焦。

在锅炉启动投煤过程中，运行人员未能做到密切监视氧量和床温等参数变化，在床温下降后采取处理措施不当[2]，特别是在左侧床温低于520℃时未能及时投油并减少燃煤量，反而继续增加燃煤导致床温进一步下降。炉内燃煤燃烧不良并大量积聚，在床温下降到较低水平时再次投油，致使炉内积累的大量可燃质迅猛燃烧，使床温失控导致出现结焦。

3.2 煤质不达标

受环保压力影响，电厂开始组织高挥发份煤、低硫煤试烧。由于掺配的入炉煤种变化较大，尤其在试烧高挥发份煤种，且入炉煤掺烧的焦煤比例超过15%时，锅炉结焦掉焦造成的炉膛负压波动现象明显。

根据GB/T 219—2008《煤灰熔融性的测定方法》对所来高挥发分煤质进行了测量[3]，其灰熔融性结果如表1所示。掺配部分灰熔点低于设计值的煤源（设计燃煤软化温度不低于1 380℃），实际部分入炉煤软化温度仅为1 184℃，低于设计值。由于灰熔点低，导致煤种燃烧时极易结焦。

表1 煤灰熔融性检测结果表

4 暴露问题

1）运行规程执行不严格。如该电厂运行规程中明确机组冷态启动时，投煤操作规定“给煤以10%的给煤量（脉动）给煤，即给煤90 s后（以给煤口下煤为准），停止给煤，约3 min后观察床温的变化，如床温有所增加而氧量有所减小时，可证明煤已开始燃烧。再以“90 s给煤，停90 s”的脉冲形式给煤，床温按温升率4～6℃／min持续增加，氧量减小3%～4%，采用“较小的给煤量连续给煤”。但通过本次启动过程分析来看，并未得到严格执行落实，人员安全意识不强[4]。

2）防结焦措施制定不完善、不细致，对床温异常波动的处理措施针对性不强，对床温变化的操作不能量化，不能正确指导人员操作。之前该电厂制定的《防止锅炉启动过程中结焦的措施》中规定“启动过程中，严密监视回料阀返料情况，注意防范大量回料造成床温突降。若回料腿的温度明显上升而床温下降，可短时开大高压流化风泄压阀进行控制”。其中未明确具体规定参数变化程度大小及采取的相应操作措施。另外，启动过程中回料阀开始返料，之后出现床温波动大，属于正常现象，而此 时运行人员凭经验进行调整，未能规范调整。

3）基础管理不到位。在历次锅炉点火中都存在回料阀返料时床温降低的情况，技术管理人员对运行操作是否规范正确未有明确指导意见，也未对规程、防范措施有关内容及时修订完善。发现床温波动大的异常后，未及时分析判断炉内着火情况并采取有效措施[5]。

5 结语

为防止锅炉启动过程中再次发生结焦现象，应做到：及时清理炉膛内焦块，疏通结焦区域风帽；修订完善细化防止锅炉结焦措施，并纳入运行规程，正确指导运行人员操作；强化运行人员基本业务技能培训，切实提高人员操作水平。严格执行措施规定，全方位、多角度监视锅炉参数变化，综合分析参数异常，保证锅炉稳定燃烧；做好燃煤掺烧工作，科学掺烧，降低低灰熔点煤粉的比例，尽量选用接近设计值的煤种。