循环流化床锅炉结焦原因及预防策略

张 波

（神华神东电力有限责任公司新疆米东热电厂，新疆乌鲁木齐 830019）

1 循环流化床锅炉结焦事故机理

机组在运行中，循环流化床锅炉经常会出现结焦事故，不管是在正常的运行中还是在点火加压启动时，都无法避免出现结焦事故。在循环流化床锅炉密相区里，由于流化被破坏，导致燃烧温度超过了灰熔点而发生结焦。这种结焦情况不仅会发生在锅炉内，还会发生在旋风分离器和返料机器中。工作人员要注意的是，一旦锅炉发生结焦现象，就要立即关闭锅炉，这对整个生产环节中的工艺、安全、盈利和运行有重大影响。

在锅炉运行中，燃料的温度变化先后顺序是，先出现变形，再软化，最后再熔化温度。比如在使用煤的时候，煤的灰渣熔化温度高达1 000℃以上时，而两台循环流化床锅炉的燃烧室内的温度低于灰渣熔化温度时，一定要将运行温度控制在灰熔点温度之内，且比燃烧室内的温度要低，同时要保持良好的流化状态，从而减少床料结焦事故的发生。

2 循环流化床锅炉结焦事故原因

2.1 受到返料的影响

如果返料器出现了不正常的情况，很可能是由于返料风或流化风太小造成的。

（1）由于材料层高放循环灰不受控制外泄而导致返料不能正常到达锅炉内，从而产生高温结焦。

（2）如果操作人员继续加煤维持炉内的温度和压力时，循环流化床在压力和温度的双重影响下，使其温会急速升高，而出现严重的结焦。

（3）在启动锅炉时，如果先放入煤再投入流化风机，会导致大量的循环物料突然回到锅炉内，使得温度急剧下降至200多度。而由于床温的降低，壁炉中的煤颗粒会减慢燃烧甚至停止燃烧。如果操作不当的话，连续加煤，导致流化床的温度再次升高，这将导致炉内温度进一步降低。

（4）如果意识到循环流化床的温度不能上升，煤也停止了，就会有大量的燃料在炉子里堆积起来。当燃料油将温度升高到煤颗粒的燃点时，炉内堆积的大量燃料会迅速燃烧，使温度过高进而发生结焦现象。

2.2 运行参数的影响

锅炉运行中，如果由于风量太小或风量降低到流化极限以下，会使物料层的流动性变差，局部的温度也会变高。

（1）当发生局部结焦，周围的煤颗粒也会黏在一起，使得结焦的范围更大了。导致此种原因的结焦是因为在启动中，料层太低，风量太小，从而无法实现良好的流动。

（2）压差值可以用来作燃烧室内物料层厚度的参数。在锅炉使用中，物料层的薄厚程度会影响到锅炉的流化质量，当物料层变得过厚时，会导致锅炉的流化性变差，造成炉内产生结焦甚至熄火，如表1所示。

表1 锅炉参数

2.3 温度控制不及时造成超温

循环流化床锅炉在运行中，其实际的颗粒温度高达1 000℃左右，超过了床温测点测得的温度。由此可知，实际的温度要比床温测点测出来的温度要高出很多，再加上一部分的颗粒会产生黏结，这就不可避免地出现焦块，使得体积逐步增大。若对循环流化床锅炉的温度控制不严，当发生燃烧故障时，循环流化床锅炉的床温变化是比较快的。当炉内的物料较多，热容积很大时，而床温没有得到及时控制时，会很容易产生结焦现象。

2.4 燃料特性和灰熔点对结焦的影响

（1）锅炉使用的燃料在制作成分上，多少会有一定比例混杂了灰成分，而一般在劣质煤里面比较多。灰分在变化过程中会出现三个临界温度，限时变形，再是软化，最后才是熔化。如果灰分熔点越低，越会出现结焦现象。在一定温度下，煤颗粒出现了液化现象时，煤颗粒之间会黏结，从而导致煤颗粒自身的燃烧热量不能被完全散发出来，最终导致出现结焦事故。

（2）锅炉运行中，料层含碳量过多，导致料层的总温度上升，使煤中的灰分颗粒达到了一定熔点，导致结焦。与此同时，如果煤种多，燃料处理系统在选煤过程中找不到规律，再加上煤颗粒非常大或非常粗糙时，会对床层的流化产生极大影响，最终导致炉内的温度上升而引起结焦，如图1所示。

图1 结焦原因

3 解决环流化床锅炉结焦的有效措施

3.1 对煤的质量进行严格控制

在运行时，要保证煤的稳定性，特别是矸石、煤颗粒大小等，必须符合相关要求。点火前应对流化进行测验，控制好底料的厚度和流化变化，使得底料的厚度和流化符合合格标准。另外，必须保证锅炉内部的空气动力始终处于一个良好状态中，从而能够控制经由旋风分离器处理过的二次燃烧，有效防止旋风分离器、回料器和燃烧室因为温度过高而出现焦炭问题，减少结焦现象。

3.2 点火期间，控制好投煤量

（1）在初始点火阶段，当循环流化床锅炉的温度达到了投煤的温度时，工作人员要及时把煤放到锅炉中去，控制好煤的投放量，等到煤燃烧稳定后，可以适当停止投放油。

（2）在应对各种突发的故障时，应根据实际情况来考虑是否需要停止加油，以缩短煤油的混合燃烧时间。避免出现结焦问题。

（3）在火刚刚点着时，如果投入了大量的煤会使得循环流化床的温度一下上升，造成爆燃。

（4）在刚开始投放煤炭时，可以进行少量间隔性进行供煤，严禁太快太猛。在温度低于700℃时，尽量采用点动投煤的方式进行供煤，一定要参考氧气量的实际变化数值，控制供煤量，选择最佳的投煤时间。

（5）在点火的初期，工作人员要保证锅炉内空气的分布均匀。在点火结束后，在恰当的时间把锅炉里面的废渣清除干净，从而不会因为煤渣等而影响锅炉的正常运行。

（6）为了避免低温烧焦现象的发生，锅炉内易结焦区域要保持良好的流化状态，从而让煤颗粒混合均匀。

3.3 严格规范相关的操作步骤

在循环流化床锅炉的运行中，相关人员要严格遵守相关的操作流程，从而减少锅炉引发故障，避免因返料阀内的某些死角而导致结焦。同时，严格检查回料阀内的充气量，使回料阀内的充气量不超过锅炉总风量的1%，从而避免将回料阀部分区域中未燃烧完的煤颗粒返回到回料阀的某些区域中出现复燃而结焦。

3.4 低负荷运行时的处理措施

在运行过程中，如发现床温突然下降，那么除了考虑到断煤之外，还要考虑到可能是床料的沉积而引发的。此时，如果在循环流化床锅炉内放入大量的煤，会使沉积现象加剧，流化的质量会成倍恶化，出现局部结焦。这主要是因为床料出现沉积时，没有及时打开冷渣排放管对废渣进行排渣处理，而当温度处于正常后，应当调整到较高负荷下运行即可。

3.5 加快启动速度，避免结焦

在使用循环流化床锅炉时，工作人员应尽可能缩短启动时间，避免因油和煤长期在一起混合燃烧，以及操作不当而产生的结焦现象。如果在锅炉内放入大量的煤，却不能完全被燃烧，那么就很容易与一些未燃烧的油黏结在一起，最终在高温下变成局部焦炭。当启动时间过长时，煤和油也会处于混合燃烧状态中，再加上调整不到位，锅炉就会出现结焦。

3.6 严格控制好床温

循环流化床锅炉的温度是采用独特的床面垂直分布的形式来测量的，这样能及时发现局部过热而引发的结焦现象。在使用过程中，通过热电偶测点来检查是否有异常情况出现。一旦发现异常，应尽快采取应对措施来解决。当循环流化床的温度过高时，必须立即增加一次风量或减少燃料，从而使得床层的温度降低。另外，还要根据温度的变化，进行风量和投煤量的增减，使得床温的变化不会太大，避免造成结焦。

4 结束语

在循环流化床锅炉运行当中，要使锅炉能够安全运行，还要严格按照相关的流程控制好风煤比，调整好料层的厚度，仔细检查现场运行情况，发现问题及时解决，防止结焦事故的发生。在循环流化床锅炉的运行过程中，影响到运行安全稳定性的一个问题就是锅炉结焦问题。另外，为了循环流化床技术能得以不断发展，要对循环流化床锅炉的结焦原因进行进一步的分析，提出有效的策略去避免结焦现象的发生，从而减少锅炉在运行中结焦现象的发生。