循环流化床锅炉结焦原因及预防策略

李振东

摘要：循环流化床锅炉在运行中具有很好的适应性，且燃烧快、污染排放量不高。近几年，我国的循环流化锅炉虽然在设计、制造、安装等方面积累了丰富的经验，但是，在调试运行过程中，也出现了一些不可避免的问题，其中，结焦事故就是运行过程中最常见的问题。在锅炉运行时，必须保证锅炉在安全的状态下运行，严格遵守操作流程，对投煤量进行控制，调整好料层的厚度。对运行现场进行监管，一旦发现问题应该采取有效的措施，避免结焦事故更加严重。分析了循环流化床锅炉结焦事故机理及其结焦原因，提出了预防结焦的有效措施。

关键词：循环流化床;锅炉结焦;预防策略

引言

生物质能是除煤、石油和天然气之后的第四大能源。我国每年生物质能资源可折合15亿t标准煤，主要包括农业废弃物、林业废弃物和生活垃圾等。生物质能由于具有资源丰富、可再生、分布广泛等优点，受到广泛关注。生物质发电兼具经济、生态与社会等综合效益，不仅能大大减少我国能源结构中对煤炭资源的依赖程度，而且可废物利用，有利于社会可持续发展。目前循环流化床掺混多种生物质废弃物燃烧过程中，由于生物质含有较多的氯和钾等元素，导致生物质锅炉内严重结焦、积灰。

1循环流化床锅炉结焦原因

1.1锅炉运行氧量

锅炉风量配比是影响锅炉结焦的重要因素之一。锅炉正常燃烧运行时，氧量一般控制于6%～9%之间，充足的氧分保证锅炉燃烧处于非还原性气氛，避免灰渣熔融点降低。但很多时候，由于垃圾组分的不稳定性，易出现锅炉负荷快速上升，一次风未及时响应的情况，此时炉膛燃烧气氛由非还原性转变为还原性，致使灰渣熔融点降低，增加了结焦的可能性。另外，在停止二次风机向炉膛供风或二次风量较少时，烟气中的未燃尽颗粒物未得到有效湍动和充分燃烧，导致颗粒沉降而积聚在管束或炉墙表面，造成积灰结焦。

1.2炉内燃烧状况

锅炉在运行过程中若入炉煤种与设计煤种相差过大，煤飞灰熔点过低;锅炉负荷过高，炉内断面热负荷、容积热负荷、燃烧器区域热负荷过高;煤粉细度较粗、均匀性下降，会导致惯性动量过大或局部热负荷过高;一、二次风速与风量分配不当，煤粉提前燃烧或局部缺氧;锅炉吹灰不及时造成焦子集聚长大;锅炉两侧氧量偏差大或总体氧量偏小，炉内还原性气氛强;炉内空气动力场不均等都是造成锅炉结焦的原因。

1.3床料流化受阻导致结焦

a）循环流化床锅炉燃料的组分主要是粒径为10mm左右的煤燃料和灰渣，而流化不顺畅则会导致废料在流化排放管及燃料中堆积。床料中堆积的这部分废渣本身就具有較高的温度，再加上其余没有燃烧部分的煤燃料，如果继续进行燃烧，则会使得锅炉内部O2含量急剧下降，热量大量产生并且无法顺利排放，使得锅炉内部温度急剧升高，而当这个温度达到废渣的熔点时就会使得废渣变形，进而结焦。b）假设煤燃料与废渣同步燃烧，提升了燃料的导热性，使得煤燃料与废渣混合起来。如果形成的固体粒径较大，则会黏结旁边一部分的废渣，粒径越来越大。当流化床的温度高于黏结成块所需要的温度时，也会发生结块现象。c）在锅炉工作过程当中，如果床料的流化速度未能达到其临界值，此时燃烧放出热量但未能正常传递到锅炉的耐热面，就会使得周围的其余燃料燃烧，造成温度急剧升高，也易结焦。

1.4废渣熔点过低

高温结焦是指锅炉内部燃烧温度高，但其余各项功能正常所产生的结焦;而低温结焦是由某一部位温度过低烧结所导致的。燃烧床的温度整体来说没有达到废渣的变形温度，而废渣的组分是影响其熔点的直接因素，尤其是废渣中包含一些金属时对其熔点的影响尤为显著。因此，废渣熔点过低，当温度稍微升高时就会导致结焦情况出现。

2循环流化床锅炉结焦预防策略

2.1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。

2.2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。

2.3合理控制运行氧量

通过控制一、二次风比例来控制锅炉运行的氧量，通过控制炉膛氧量即可控制炉内是处于氧化还是还原性气氛，这将对锅炉的结焦有非常大的影响，如炉内运行氧量偏低炉内将处于还原性气氛，灰熔点将会下降，锅炉会很容易结焦。但增加氧量与控制锅炉出口NOx的和保证锅炉经济性相矛盾，锅炉运行时的氧量控制要着眼于煤种燃烧时表现出的主要矛盾，综合考虑经济性、NOx、结焦等多方面因素，经过试验选择合理的氧量。

2.4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。

2.5合理组织炉内燃烧

通过控制一、二次风的风门开度合理调配一、二次风的风速、风量以及锅炉运行氧量，确保空气和煤粉的良好混合，尽量避免水冷壁附近形成还原性气氛，控制锅炉的着火点、燃烧全过程的氧气供给和扩散角度，防止火焰刷墙，在保证主参数合格情况下控制炉膛出口烟温和受热面壁面温度。合理控制锅炉负荷和每层燃烧器出力，防止锅炉容积热负荷和断面热负荷超限。控制煤粉细度和均匀性在合理范围，防止出现惯性动量过大或局部热负荷过高的现象出现。加强锅炉吹灰，保证水冷壁壁面清洁程度。

结语

在循环流化床锅炉运行当中，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。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。

参考文献：

[1]刘芳初.浅析循环流化床锅炉结焦事故原因及预防[J].消费导刊，2018（26）：108.

[2]刘继业.循环流化床锅炉结焦原因分析及预防措施[J].科技，经济，市场，2016（8）：5-6.

[3]王建平.循环流化床锅炉结焦原因及防治方法研究[J].能源科技，2020，18（5）：56-59.