浅谈锅炉结焦的成因及控制技术措施

浅谈锅炉结焦的成因及控制技术措施

摘要：循环流化床锅炉技术是近十几年迅速发展起来的一项高效、清洁燃烧技术。随着大量的循环流化床锅炉投入生产运行，循环流化床锅炉的运行特点逐渐为大家所掌握。但由于其固有的一些特点，运行中仍经常出现问题。结焦就是循环流化床锅炉运行中较为常见的故障，它直接影响到锅炉的安全经济运行。本文就流化床锅炉结焦的主要原因及如何预防循环流化床锅炉结焦进行了探讨。

关键词：锅炉；结焦；问题

Abstract: Circulating fluidized bed boiler technology in recent years the rapid development of a high efficient, clean combustion technology. With the development of circulating fluidized bed boiler of put into production, operating characteristics of the circulating fluidized bed boiler gradually as we grasp. But because of some of its inherent characteristics, often still problems in operation. Coke is more common faults in circulating fluidized bed boiler operation, it directly affects the safety and economic operation of the boiler. In this paper, main cause of coking in fluidized bed boiler and how to prevent the circulating fluidized bed boiler coking are discussed.

Key words: boiler; coking; problems

近年来，随着节能减排意识的提高和国内环保法治的不断完善，循环流化床锅炉作为高效清洁的燃烧技术，正在向大容量、高参数方向快速发展，相继投产了一批135MW级的440T/H的循环流化床锅炉，还有相当数量的300MW等级的1025T/H循环流化床锅炉投入运行。但在运行中锅炉的结焦问题是比较普遍存在的，结焦对锅炉运行的经济性与安全性均带来不利影响，严重的结焦会导致锅炉被迫停炉，极大地影响锅炉的安全性和经济性。

一、锅炉结焦的危害 1、锅炉热效率下降：受热面结焦后，使传热恶化排烟温度升高，锅炉热效率下降；燃烧器出口结焦，造成气流偏斜，燃烧恶化，有可能使机械未完全燃烧热损化学未完全燃烧热损失增大；使锅炉通风阻力增大，厂用电量上升。2、影响锅炉出力：水冷壁结焦后，会使蒸发量下降；炉膛出口烟温升高，蒸汽出口温度升高，管壁温度升高，以及通风阻力的增大，有可能成为限制出力的因素。3、影响锅炉运行的安全性：结焦后过热器处烟温及汽温均升高，严重时会引起管壁超温；结焦往往是不均匀的，结果使过热器热偏差增大，对自然循环锅炉的水循环安全性以及强制循环锅炉的水冷壁热偏差带来不利影响；炉膛上部结焦块掉落时，可能砸坏冷灰斗水冷壁管，造成炉膛灭火或堵塞排渣口，使锅炉被迫停止运行；除渣操作时间长时，炉膛漏入冷风太多，使燃烧不稳定甚至灭火。 二、锅炉结焦的原因分析

结焦分为高温结焦和低温结焦。高温结焦是由于运行中温度过高，床料燃烧异常猛烈，温度急剧上升，当温度超过灰的熔化温度T2时就会发生高温结焦。

低温结焦则是因为流化不良使局部物料达到着火温度，但此时的风量足以使物料迅速燃烧，但不能充分的沸腾移动，致使局部物料温度超过灰熔点T2，如不及时处理就会发生结焦。

1、高温结焦主要的原因是启动过程和正常运行中，给煤过多过快未及时加大一、二次风量，加减煤和风时大起大落，风和煤比例失调，监盘不认真或调整不当造成床料超温，放渣过多造成料层太薄，造成床温忽上忽落不稳定，返料器回送装置返料不正常或堵塞，运行中热工控制系统不完备，仪表配置不合理，测点不足，司炉盲目操作等。

2、低温结焦主要的原因是一次风过小和局部区域故障，在低于临界流化风量运行，点火前，没有常规做冷态临界流化试验，运行操作心中无数，在运行中没有根据床层压差值进行分析和放渣，造成料层太厚，造成流化形成泡状状态，局部区域故障系锅炉耐火材料脱落，耐火材料大面积脱落或炉膛内有异物,破坏高温返料器工作或锅炉床料流化不良，还有风帽损坏较多或风帽堵塞，渣漏至风室造成风量分配不均。均会导致物料不能充分流化，床料超温而结焦。

3、锅炉在压火期间，很易造成低温结焦的。因床料处于静止状态，如果锅炉本体及烟、风挡板不严密、特别在密向区漏风，灼热的床料中的可燃物获得氧气，便会产生燃烧。由于燃烧产生的热量不能及时带走，在扬火操作过程中，煤量加太多，流化风量不足也是使局部区域床料超温而结焦。

三、防止锅炉结焦的技术措施

1、一定要保证良好而稳定的入炉煤质，特别是粒度、细度、矸石、熔点等指标一定要严格控制。点火前一定要认真做好流化试验，就地观察底料流化情况及厚度，确保合格。良好的炉内空气动力场，可有效控制旋风分离器的二次燃烧，避免燃烧室、旋风分离器、回料器的超温结焦。

2、对流化床锅炉应尽量缩短启动时间，否则油煤混烧时间过长，调整不当极易发生结焦，尤其投煤初期煤油混烧阶段，大量的煤投到炉内不能完全燃烧，很容易和未燃的油粘在一起形成局部高温结焦。点火初期当床温达到投煤温度时，应立即投煤，燃烧稳定后果断断油，包括在事故处理过程中，及时地断油，使煤油混燃时间缩短，防止结焦。开始投煤量较大会出现床温飞升的现象，启炉时点动给煤的时间较长会造成可燃物的积累从而引起爆燃现象，对挥发份较低煤的点火及运行过程应十分注意可燃成分的积累以免造成爆燃现象，刚开始投煤时，不得过快过猛，遵循少量间断的原则，先单台给煤机点动少量给煤等确认炉膛氧量下降、床温上升才可再次并逐渐延长点动给煤时间、增加给煤量。在700℃以前，最好采用点动给煤，禁止连续给煤，投煤时机可参照氧量的变化进行，在750℃以前，投煤量一定不能超过15t／h。

3、为保证安全稳定运行，应在点火过程中保证布风均匀性，并注意在点火过程后期适时排渣。避免低温结焦，最好的办法是保证易发地带流化良好，颗粒混合迅速均匀或处于正常的流化状态，这样温度均匀，可防止结焦。

4、严格执行各厂家的运行规程，确保回料罗茨鼓风机设备安全运行。避免回料阀内因局部死区而出现结渣的现象。回料阀的充气量应严格控制在1％的锅炉总风量之内，以防止未燃碳粒在局部区域复燃，避免回料阀内结渣。

5、循环流化床锅炉结焦有着设计、制造和运行等多方面的主客观原因。设计、制造单位，还应进行质量回访，总结经验，力求不断完善设计，解决结构隐患，优化整体设计。对于运行检修人员需应努力提高大型循环流化床锅炉技术的理论水平，同时多借鉴同类机组的运行经验，分析产生结焦的原因，执行各项防止结焦的技术措施，在实践中不断积累操作经验。如此，循环流化床锅炉的结焦还是可以控制和防范的。

6、组织合理而良好的炉内空气动力场是防止结焦的前提燃烧中心温度高达1400~1600度。当灰渣撞击炉壁时，若仍保持软化或熔化状态，易黏结附于炉壁上形成结渣，尤其是在有卫燃带的炉膛内壁，表面温度很高，又很粗糙，更易结渣，而且易成为大片焦渣的策源地。因此必须保持燃烧中心适中，防止火焰中心偏斜和贴边。

7、控制合理的炉内过量空气系数a：过量空气系数a增加，受热面的积灰、结渣趋势减弱。主要归因于炉膛出口烟温降低，炉膛壁面处的烟温降低。过量空气系数过低容易造成氧量不足，在炉内出现还原性气氛，熔点较高的Fe2O3还原为熔点较低的FeO，从而使灰熔点大大降低，这样就增加了结渣的可能性。

保证空气和燃料的良好混合，避免在水冷壁附近形成还原性气氛，防止局部严重积灰、结渣：当一、二次风的位置、风速、风量设计不合理时，尽管炉内总空气量大，但仍会出现局部区域的炽热焦碳和挥发分得不到氧量而出现局部还原性气氛。当煤粉炉烟气含氧量低于3时，由于局部缺氧，将会使CO含量急剧增加。

四、结语

循环流化床锅炉由于环保性能好，以成为火力发电厂和工业锅炉领域的热点。在流化床锅炉运行中，良好的流化质量是防止结焦的关键，同时运行中应认真调整好煤量和风量关系，严格控制床温及料层差压等运行参数，流化床锅炉结焦是可以避免的，锅炉的安全运行就可以得到保证。

参考文献：

【1】循环流化床锅炉交流会论文集（2），中国电力出版社，2002

【2】岑可法等.循环流化床锅炉原理设计及运行.北京：中国电力出版社，1998

【3】杨建华，屈卫东，杨义波等.新乡火电厂440t/h循环流化床锅炉技术

特点．中国电力出版社，2002

【4】440t/h超高压再热CFB锅炉说明书，东方锅炉股份有限公司，中国电力出版社，2000.