文 / 張 偉 黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司

黃陵礦業(yè)煤矸發(fā)電有限公司目前運行的有5臺循環(huán)流化床鍋爐，其中，一期3臺75t/h的循環(huán)流化床鍋爐，二期2臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐，在建的三期即將投運2臺1057t/h循環(huán)流化床鍋爐。在初期運行中，一、二期鍋爐都或多或少地發(fā)生過結焦事故。本文就循環(huán)流化床鍋爐結焦問題，提一些看法和建議。

1 設備簡介

黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司一期3臺75t/h循環(huán)流化床鍋爐2004年6月投產(chǎn)運行。屬單汽包、自然循環(huán)、高溫水冷旋風分離器、固態(tài)排渣、循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐采用半露天、半懸掛（前吊后支）布置、全鋼架結構。二期2臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐2008年建成投產(chǎn)，鍋爐由一個膜式水冷壁爐膛，兩臺汽冷式旋風分離器和一個由汽冷包墻包覆的尾部豎井（HRA）三部分組成。鍋爐減溫系統(tǒng)采用除鹽水噴水減溫，鍋爐爐膛為全膜式水冷壁懸吊結構。脫硫系統(tǒng)采用爐膛與煤混加石灰石的方式，鍋爐排渣系統(tǒng)采用滾筒式冷渣機，自動排渣系統(tǒng)。

2 鍋爐結焦后造成損失

我公司鍋爐運行中曾發(fā)生幾起結焦事故，每次結焦事故發(fā)生后，均停爐5～10天，二期每天每臺爐產(chǎn)生的經(jīng)濟效益在20萬元左右，一期在5萬元左右，而且每次的點爐費用一期為2萬元左右，二期在4萬元左右，每次鍋爐結焦事故的發(fā)生給電廠帶來的經(jīng)濟損失大約在20～60萬元。

3 鍋爐結焦的原因分析

鍋爐結焦就是爐膛料層中的顆粒（包括底料和煤）因燃燒時產(chǎn)生大量的熱不能被及時地排出，使其溫度超過灰渣的變形溫度而產(chǎn)生粘結成塊的現(xiàn)象。局部結焦后，所形成的小渣塊會迅速粘結成一大塊，甚至布滿整個料層，使處于流化狀態(tài)料層布風遭到破壞，料層不能正常沸騰，只得被迫停止運行。

下面就鍋爐結焦原因進行分析。

3.1 床料流化異常對結焦的影響

循環(huán)流化床鍋爐床料流化不良是引起結焦的主要原因。由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒床料主要是由0～12mm的煤矸石、中煤組成，一旦流化循環(huán)不好就很容易引起床料局部堆積，堆積的床料本身溫度較高，加上床料還含有未燃燒完全的煤顆粒，繼續(xù)氧化燃燒，放出熱量，集聚下來沒有散熱或者是傳熱量很小，從而使該部分床料的溫度急劇上升，當溫度超過了灰渣的灰熔點時就會產(chǎn)生結焦現(xiàn)象。

當燃燒的煤顆粒度與其床料顆粒的相對速度到零時，燃燒顆粒傳熱速率迅速加快，床局部溫度急劇升高，造成爐膛內(nèi)的灰與煤質顆粒熔合一起，一旦熔合的固體塊形成，臨近的惰性床料被其粘結，因而增大了粘結塊，當床溫大于固體顆粒粘結溫度時，即使床層表觀氣速大于最小流化速度，床層也將結塊，最小流化速度在床層溫度大于固體顆粒粘結溫度時失去了傳統(tǒng)上定義流化床流化的意義。此時的流化風速比臨界風速大很多。

在循環(huán)流化床鍋爐運行中，當流化風速低于爐料的臨界流化風速時，物料在床內(nèi)燃燒放熱，熱量來不及向鍋爐受熱面?zhèn)鬟f，就使燃燒周圍的物料加熱，使其溫度急劇上升，當溫度超過灰渣灰熔點溫度時，就產(chǎn)生鍋爐整床高溫結焦。

3.2 灰渣的灰熔點對結焦的影響

灰熔點越低，越容易結焦。結焦分為高溫結焦和低溫結焦，當床層整體低于灰渣變形溫度，而局部超溫或低溫燒結而引起的結焦叫低溫結焦；高溫結焦是指整體床溫高而流化正常時形成的結焦現(xiàn)象?；胰埸c與灰渣中的成分含量有關，灰渣中堿金屬鉀、納含量較高時灰熔點較低。

3.3 燃料特性對結焦的影響

我公司鍋爐使用的燃料以煤矸石、煤泥和低熱值中煤為主，煤的制備是用二級齒板破碎系統(tǒng)，經(jīng)破碎后的煤粒設計為15mm以下，經(jīng)過多年的運行經(jīng)驗，要確保鍋爐運行正常，燃燒充分、反料穩(wěn)定、設備使用周期長，必修控制煤質的顆粒度在5～10mm范圍內(nèi)。如果大于15mm的顆粒或者明顯偏大，超過了設計要求，將導致顆粒沉積，影響流化與運行，造成結焦事故。

3.4 密相區(qū)燃燒份額對結焦的影響

燃燒份額是指每一燃燒區(qū)域中燃燒量占總燃燒量的比例。由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒主要發(fā)生在密相區(qū)和稀相區(qū)，這兩個區(qū)域的燃燒份額之和接近于1，其中密相區(qū)的燃燒份額會影響到料層溫度控制、爐內(nèi)傳熱以及鍋爐連續(xù)安全運行，所以密相區(qū)燃燒份額是我們最關心的一個參數(shù)。在其他條件不變的情況下，當密相區(qū)燃燒份額增加，也就是燃煤在密相區(qū)放熱份額增加時，為保持密相區(qū)出口溫度不變，必然增加密相區(qū)的吸熱量，相應增加密相區(qū)的受熱面積。如果密相區(qū)的受熱面再無法增加，則會使密相區(qū)出口煙溫提高，即帶入稀相區(qū)的焓增加。如果該部分不能有效被稀相區(qū)受熱面吸收或被煙氣帶走，則密相區(qū)的熱平衡就被破壞，從而使爐膛溫度升高，出現(xiàn)高溫結焦。

4 鍋爐結焦事故的防控措施

4.1 鍋爐點火過程中的控制

鍋爐點火過程中要求流化良好，在鍋爐點火后期,投煤時要特別注意，此時溫度較高，加入的煤大部分還沒有著火，一旦著火，溫度會上升較快，如果控制不好，就很容易結焦。所以在點火后期，要確保床料流化，給煤時不能大量給煤，而是采取少量范圍給煤；盡量避免床料中有小焦塊，如有小焦塊，要盡量用鉤子鉤出；盡量縮短小風量運行過程時間，以避免造成“低溫結焦”。在點火后期，不可大量添加發(fā)熱量低的劣質煤種（是指熱值小于3200大卡的混合煤），否則會使爐料燃燒不充分，控制不了溫度的上升的速度。采用油槍點火的，后期就要控制好油量，不可把燃油突然開大或突然關小，盡量控制好床料的溫升速度。往往在鍋爐點火過程中的一點操作失誤就會導致鍋爐結焦事故。

4.2 不可隨意減少風量的調整控制

風量過大會帶走床層發(fā)熱量，造成床溫下降，但并不意味著必須減風，要根據(jù)具體情況而定。如果床溫在800～850℃區(qū)間，足以使該煤種著火，應該酌量加煤，并注意氧量的變化，當氧量下降時，酌情減煤，而床溫持續(xù)上升時，可適當增大鍋爐一次風機檔板閥位5%～8%，在該床溫下即可穩(wěn)定運行，劇烈地加風或者減風都是不允許的。我公司鍋爐的一、二次風都是從鍋爐的一次風機出來的，開大二次風門，其實也就相當于關小一次風門，在運行過程中，突然開大二次風門，一次風量就減少了，當一次風量低于爐料的流化風量時，就使爐料沉積從而產(chǎn)生結焦。

4.3 注意料層差壓的變化

正常運行的循環(huán)流化床鍋爐，料層差壓是持續(xù)、均勻地變化，料層劇增或劇減是不正常的，應該分析原因，特別是料層差壓劇增，往往是結焦的前兆。2013年6月13日，2#爐就是由于其料層不穩(wěn)定，間斷樸灰、斷灰，料層差壓劇增，加之運行人員有操作不及時，造成結焦。因此，運行人員在監(jiān)視運行過程中要時刻注意觀察料層差壓的變化，一旦突變，就要立即采取措施，才可避免結焦事故的發(fā)生。

4.4 結焦事故前兆的緊急處理

（1）應迅速切斷給煤機，并維持正常水位，若有必要可停一次風機，停止給爐膛供氧氣，監(jiān)視氧量參數(shù)。

（2）采取大風量吹送流化床物料的方法來降低床溫，以達到間接完成消滅焦塊的效果。否則，等造成大面積結焦時再來處理，就已經(jīng)來不及了，只能作停爐處理。

4.5 床層溫度的控制與調節(jié)

鍋爐正常運行時，盡量提高床溫，床溫的提高有利于煤的燃盡；但另一方面要低于床料的變化溫度100～200℃，對于我公司的循環(huán)流化床鍋爐，床溫要控制在900～950℃。調節(jié)床溫的方法有：①在一定負荷下風量不變的情況下，用調節(jié)給煤量的手段來調節(jié)床溫。②在一定負荷下給煤量不變的情況下，用增減一次、二次風量及引風的手段來調節(jié)床溫。③對于在負荷變化較大的情況下，必須同時調整給煤量與送風量。

4.6 鍋爐循環(huán)灰的調整

當反料器投入正常后，有利于床溫的穩(wěn)定和汽溫的正常，運行人員在調整時，當料層差壓增大時，盲目放循環(huán)灰，造成大量高溫循環(huán)灰（900℃以上）外泄，使流化床內(nèi)物料成分改變，床溫波動，最后造成結焦。在運行中，要常檢查返料器是否運行正常。

4.7 控制好給煤粒度

燃煤粒度要求粒度大的不能太多，破碎機出煤的粒度要嚴格控制，大于10mm以上的煤粒絕不能多于2%，否則要查明原因，進行處理。燃運車間輸煤工人要檢查自己上的煤粒情況，運行人員也要經(jīng)常檢查給煤機的進煤情況，發(fā)現(xiàn)問題要及時與輸煤工溝通處理。

4.8 加減負荷的控制

加減負荷時，要求嚴格按“升負荷時先加風再加煤，減負荷先減煤后減風”的操作思路。在加減煤時，不能突然增加或減少很多，只能緩慢加減。燃燒調節(jié)時，要做到“少量多次”的調節(jié)方法，避免床溫大起大落。對鍋爐設備造成損害。

4.9 控制好料層的厚度

一般運行人員根據(jù)風室壓力進行控制料層厚度，要求風室壓力在10.0～12.5kPa之間，床壓高時，通過排渣來控制；床壓低時，通過不排渣來控制。排渣時根據(jù)料層差及時少放勤放，排出的渣有渣塊時要及時匯報鍋爐操作人員，排渣結束時應認真檢查，確認排渣門關閉嚴密后，方可離開現(xiàn)場。在排渣量過程中，鍋爐監(jiān)視操作人員要特別注意床料差壓與風室壓力，不可把料層排得太低、太薄。

4.10 嚴格控制燃煤質量

我們盡量燃用發(fā)熱量在3200kcal、灰熔點高、水分少的煤種，盡量不選用煤質粒度大的煤種。在運行中，還應該采取配煤的方式來控制入爐煤的品質要求。對洗煤廠洗出的中煤、煤矸石于少量原煤進行配比，根據(jù)鍋爐運行情況及時調整煤的配比，使鍋爐運行達到最佳狀態(tài)。

4.11 煤質化驗人員與鍋爐運行操作人員的配合

在正常運行中，燃料化驗人員要對鍋爐燃煤定期進行取樣分析，及時給鍋爐運行人員提供準確的分析數(shù)據(jù)，有利于鍋爐運行人員，根據(jù)有關數(shù)據(jù)進行燃燒調整。鍋爐運行人員也要密切關注自己所燒的煤的情況，一旦煤質有變化要及時調整，否則當煤的熱值一旦發(fā)生很大的變化時，給煤量不做調整，好煤就容易結焦，差煤就容易滅火停爐。