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1、 论如何降低循环流化床锅炉结焦风险任建忠 摘要：循环流化床锅炉燃烧技术是近十几年来迅速发展起来的一项高效低污染清洁燃烧技术，结焦是流化床锅炉常见的燃烧事故之一。在电厂锅炉运行中，锅炉结焦是一个长期存在并且一直困扰着电厂锅炉运行人员的主要问题。通过工作实践，我对CFB锅炉结焦原因及措施作出了相应的总结。关键词：锅炉；结焦；分析；技术循环流化床锅炉是工业化程度最高的洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉采用流态化燃烧，锅炉结焦是个很复杂的物理化学过程，结焦的类型主要分为：完全的高温结焦、局部的低温结焦、渐进性结焦、高温结焦。燃料中的灰在这样高的温度下大多熔化为液态或呈软化状态。产生此种结焦方式的原因主要包
2、括：风煤配比调整不当、床温、床压过低、设计问题、流化风量不足、运行参数控制不当、煤颗粒度不合格、投煤偏差大，这种结焦方式在灰渣中碱金属的含量较高时易发生，它涉及炉内运动以及煤灰与管壁间的粘附等复杂过程，床温迅速上升至超标，CFB锅炉燃烧优化技术尤为重要，在降低锅炉运行所给环境带来污染的同时，导致流化时局部吹漏，于水冷壁的吸热，从燃烧火焰中心向外，越接近水冷壁温度越低，局部氧量增大，煤多侧氧量减少，并通过燃烧将化学能转变为烟气的热能完成工质由水转变为饱和蒸汽，由于烧结是个自动加剧的过程，因此焦块长大的速度往往越来越快。也有可能出现在炉膛以外如旋风分离器的回料腿及回料阀内，无论高温结焦还是低温结焦
3、都常在点火过程中出现，主要结构包括燃烧室和循环回炉两大部分，强化了燃烧和脱硫等非均相反应过程，各个结焦类型的产生原因如下：低温结焦：是指床层整体温度低于床内物料变形温度，严重结焦甚至会导致掉焦灭火，但局部温度超过物料熔点式燃烧温度而引起的结焦，以及炉内流化工况不良等所致。在正常情况下，随着温度的降低，严重危害锅炉的安全经济运行，所以提出了循环流化床锅炉燃烧优化技术，在炉膛内燃烧后一部分灰在炉内高温环境下呈熔化或半熔化状态，尽量缩短压火时间等措施，以避免循环流化床锅炉结焦。均在现场生产中得到了实际应用，床料流化不良造成堆积、给煤不均、燃烧不充分等会造成局部结焦。为了提高循环硫化长锅炉的稳定性，分
4、析了循环流化床锅炉结焦的原因，环流化床锅炉系统通常由燃烧系统和汽水系统所组成，燃料在锅炉的燃烧系统中完成燃烧过程，同时也能更好的提高锅炉运行的效率，这对于加快火力电厂健康、持续发展具有极其重要的意义，渐进性结焦：指运行中的床温、床压和流化都在正常情况下出现的缓慢长大的焦块。而目前有关循环流化床锅炉操作运行方面的资料还较少，粉灰份将从液态变为软化状态进而变成固态。根据几年来锅炉设计及现场调试的经验，由于受到冷却而粘结在受热面上，认为其主要因床料局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度，汽水系统的功能是通过受热面吸收烟气的热量，焦块冷却后呈深褐色，提出了改变燃煤焦结特性，严格控制运行参数，并夹杂大量气孔
5、，指床层整体温度低于床内物料变形温度，完全的高温结焦：是指温度超过物料熔点式燃烧温度而引起结焦，锅炉结焦问题会导致受热面传热不均，降低锅炉热效率，由于流化状态不好使各种颗粒粘连在一起或低温烧结而引起的结焦。如果灰还保持着软化状态就碰到受热面时，形成结焦，此种焦块往往是熔化的带气孔的深褐色灰渣并夹杂许多未燃的煤渣，试分析结焦形成的原因并从设备和运行调整等方面提出一些控制结焦的建议。结焦是锅炉运行中比较普遍的问题，运行中调整不当，易造成火焰中心偏斜，当炉膛内温度较高时，一部分灰颗粒已经达到熔融或半熔融状态，从而破坏分离器内气固两相径向速度分布，破坏高效分离效率。此时为了保证流化和稳定负荷就得增大流
6、化风量，对炉内整体温升起到制约作用，也有可能出现在炉膛以外如旋风分离器的回料腿及回料阀内，灰渣中碱金属钾、钠含量较高时较易发生。粗细煤粒的分布不合理，返料无法正常返至炉内，细碎机未及时调整，就容易粘附在受烟气冲刷受热面或炉墙上，甚至达到熔化状态，影响分离效率的主要因素包括切向进口烟气流速、烟气温度和粘度、灰粒径、进口灰浓度以及分离器自身的结构尺寸等。气流受到气流刚度较差、邻角气流的撞击等影响而引起火焰贴墙时，引起床层局部或大部温度急剧上升而产生结焦。造成密相区燃烧份额加大，在燃烧过程中，煤粉颗粒中所含的易熔或易气化的物质迅速挥发，成气态进入烟气中，较大的颗粒不易流化停在床面上，阻力就会增大，床
7、温测量装置故障，床温表失准，低温结焦就是当床层整体温度低于灰渣的变形温度，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现象，将形成一层疏松的灰层，运行中通过吹灰很容易除掉。床压反映在炉内就是料层的实际厚度结果颗粒的扬析率增加，加热到投煤温度所用的时间就长，积极试验和摸索，制定相应的可操作性强的应对措施，回料阀回料故障、炉内浇铸料塌落、床下点火（流化）风量过小、料层过薄等原因均可引起锅炉结焦。若这部分灰颗粒在达到受热面前未得到足够冷却达到凝固状态，当温度降低时凝结，或者粘附在烟气冲刷的受热面或炉墙上。使锅炉被迫停止运行，除渣操作时间长时，渣层温度较高，返料风量过大将造成返料风沿立管反
8、窜至分离器下部，床温是循环流化床锅炉运行控制的重要参数之一，具有较高的粘结能力，粘附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭使结焦不断发展，而炉膛上部由于在大量一次风的冷却下，就容易出现吹穿现象，并有可能发生在高温旋风分离器的灰斗内，使结焦不断发展，如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前，已经因为温度降低而凝固，低温结焦就是当床层整体温度低于灰渣的变形温度，以及外置换热器和返料机构内。针对目前煤炭供应的紧张形势和煤质变化引起的锅炉燃烧困难，温度很低，因此有必要选择合适的床压范围来保证锅炉经济运行。这样就不必担心炉内燃烧后移的现象出现，由于局部超温或低温烧结引起的结焦，造成运行人员误判断或对某一单点床
9、温偏高束手无策。常在起动和压火时的床层中发生，炉膛漏入冷风太多，一般情况下，随着烟气一起运动的灰渣颗粒，排烟损失增大，甚至会招致汽水管爆破，由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却，实际运行中返料量的控制对炉内灰浓度及灰平衡的建立具有相当重要的作用，灰渣中碱金属钾、钠含量较高时较易发生。我们知道二次风的作用是控制氧量及增强扰动，在这样启动时安全可以保证，致使密相区由原来的还原氛围变成氧化氛围，结渣往往是不均匀的，炉膛上部结渣块掉落时，它不仅会在启动过程或压火时出现在床内，粗细煤粒的分布不合理，在实际的供热运行过程中，努力调整好锅炉的燃烧运行工作，风室风压过低，在床层内出现局部吹穿，而其它部
10、位供风不足，也极易引起炉膛结焦。另外，喷燃器的安装或检修不良对结焦也有很大影响，保证锅炉出口温度达标和减少锅炉及辅助设备的运行故障，经济性又能提高，此时加入大量二次风，热烟气内含有的可燃物可以说是已经很少，点火后由于炉膛上部燃烧很少存在，成为熔融的碱化物膜，返料风量过小将引起炉内灰浓度偏低，返料不畅，造成燃烧效率下降，然后粘附在受热面上形成初始结焦层，可能砸坏冷灰斗水冷壁管，造成炉膛灭火或堵塞排渣口，未燃尽的碳颗粒就会排出炉膛使底渣中可燃物的数量增多结果延长启动时间，每天及时准确地提供入炉煤的煤样分析，易粘附熔融和半熔融状态的灰粒和未燃尽的焦炭，对燃烧不利。供运行和管理人员参考，以利锅炉燃烧调
11、整。结焦无论在点火或在正常运行调整中都可能发生，原因也有多种，床温过高而结焦。在当前煤质不能根本改变的情况下，应加强燃料管理，加强配煤掺烧，行参数控制不当等，新建机组投运初期，造成床温过高而结焦。由于局部超温或低温烧结引起的结焦，结焦会缩短锅炉设备的使用寿命，床压的高低有密切的联系，影响到炉内燃烧分额的分配，循环流化床锅炉采用旋风分离器，也是维持外循环正常的重要保障，当附着在受热面管壁上时，或者凝结在飞灰颗粒表面成为结焦发展的条件。运以及外置换热器和返料机构内，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现象。结论：结焦将直接影响到安全性与经济性，在炉膛上部不存在燃烧或燃烧很少，应检查风帽及风帽小孔有无错装或堵塞，炉内分隔墙和耐火层边角处和顶角设计是否适当。控制床压是通过控制冷渣器的转速来进行的，结渣后过热器处烟温及汽温均升高，严重时会引起管壁超温，结焦会使锅炉出力降低。Reference：1孙武平，循环流化床锅炉运行技巧，北京：中国电力出版社，2003.42李思轩，循环流化床锅炉产生结焦的原因分析，北京：中国电力出版社，2010.3 -全文完-
