循环流化床锅炉结焦原因分析及预防措施

2022-09-11

引言

循环流化床锅炉技术是高效、节能、高负荷、低污染的燃煤新技术，在我国工业燃烧煤炭应用中占有极其重要的地位。循环流化床锅炉采用液态化燃烧，通过密相区和稀相区组成的燃烧室及高温气固分离器和返料系统组成的循环回炉部分来实现燃料的燃烧。循环流化床锅炉技术是基于国家保护环境，节能减排的战略思想发展起来的技术，受到工业领域大小企业的广泛关注。我国的循环流化床锅炉技术是结合国外的先进技术研发而成的适合我国国情发展的燃煤新技术，随着广泛应用取得经验的增多，我国的循环流化床锅炉在技术的改进和革新上有了长足进步，发展潜力巨大，然而在结焦状况的解决方面还有不小的挑战。

1. 循环流化床锅炉技术的发展现状

二十世纪六十年代，我国开始将流化床锅炉技术应用工业领域，为燃煤技术的发展提供了新的发展方向。迄今为止，流化床锅炉技术经过了五十多年的发展，已经初步成熟，基本能满足工业生产的需要。循环流化床锅炉技术是在鼓泡床锅炉(沸腾炉)的基础上发展出来的较为先进的技术，在这之前，旧锅炉的改造和新锅炉的研发为此提供了数据和丰富的经验。

在将流化床锅炉技术投入使用的初期，由于国家的经济和科技发展还有一定的缺陷，这一阶段的任务主要是工厂旧锅炉的改造，在此基础上发展出了鼓泡床锅炉(沸腾炉)。鼓泡床锅炉的煤炭利用率很低，对环境污染较为严重。随着国民经济的发展，流化床锅炉技术进入了新阶段，对鼓泡床锅炉进行技术革新和升级，提高了燃料利用率，并在此基础上研发出了新型锅炉，进一步提高了生产效率。近年来，循环流化床锅炉技术进入了工业生产领域，使得我国的工业生产发展突飞猛进，生产效率急剧提高，对生态环境的危害大大降低[1]。目前，在研发工作人员的努力下，循环流化床锅炉技术被大规模应用，该技术的发展前景十分广阔。但是，在循环流化床锅炉的长期使用过程中，经常会出现结焦现象，今后的循环流化床锅炉技术发展过程中，解决这一问题是该技术的发展新方向。

2. 循环流化床锅炉在使用过程中的结焦原因

(1)燃料燃烧不充分

在循环流化床锅炉的运行过程中，如果燃煤的灰熔点比较低，把煤颗粒投入炉膛熔化后，煤颗粒变成液态或者软化状况，煤颗粒之间会发生黏结，煤燃烧的热量就不能充分发挥出来，从而产生结焦。

(2)循环流化床锅炉运行参数的设置不当

使用循环流化床锅炉时，如果流化床一次风量过小或者将风量减小到低于流化极限，料层流化不理想，床温会出现局部过高的状况，从而出现局部结焦，随着黏结状况的加剧，结焦范围会扩大[2]。

(3)返料过程造成堵塞

如果在循环流化床锅炉运行过程中，返料风比较小，或者发生返料器造成堵塞以及料层差压高等状况，返料就不能按照正常程序返回到锅炉之内，从而导致床温过高而产生结焦现象。

(4)循环流化床锅炉的结构影响

循环流化床锅炉的结构组成中，布风板、风帽等结构组件如果设计或者布置不合理，风帽有损坏等状况，布风板的布风就会不均匀，从而导致料层流化不均匀产生结焦。除此之外，如果返料阀的设计不科学，返料风有可能会引起阀体内的燃烧，返料器中将会发生结焦现象。

(5)相关工作人员经验不足

循环流化床锅炉的运行管理需要相关工作人员具有一定的专业知识和经验。如果相关工作人员对于循环流化床锅炉运行过程中的状况处理经验不足，就会较容易由于不规范操作引起锅炉结焦。

3. 循环流化床锅炉结焦状况的预防措施

在循环流化床锅炉的使用过程中，要解决和预防结焦现象的发生，相关工作人员应当从多方面考虑和分析结焦原因，通过多元化的技术手段进行干预，从而减少和消除结焦状况，促进循环流化床锅炉的正常运行。对于循环流化床锅炉结焦状况的预防措施主要有以下几个方面：

第一，对于循环流化床锅炉的燃煤进行焦结特性的调整，调整燃煤的颗粒度等，让入炉的燃煤的品质更加稳定。

第二，每次在循环流化床锅炉启动运行之前，对于锅炉的风帽、风室等结构部位进行认真仔细的检查，将其中的杂物、灰尘进行打扫和清除。起动程序之前，首先做冷态流化的相关实验，检查分析流化床层的布风是否均匀，确保循环流化床锅炉运行时保持良好的流化状态。

第三，循环流化床锅炉起动过程中，应当尽可能地加快速度，这样做的目的是为了将油煤混合燃烧的时间尽量减少[3]。在对循环流化床锅炉进行点火时，当流化床的温度升高到投煤标准时，要立即进行投煤，保持锅炉的燃烧状态。当锅炉燃烧稳定后进行断油。当发生事故时，为了减少油煤混合燃烧的时间应当及时断油，从而防止结焦现象的发生。

第四，在循环流化床锅炉在起动的过程中，为了防风反窜，相关工作人员应当保证锅炉的返料装置充满灰，此时才能进行投入。在点火的初始阶段，不能投返料风，当返料装置充满底料细灰时方可开启返料风。对于返料风的时间把握一般在点火后的三十分钟，保证床内物料充足。

第五，在循环流化床锅炉的点火过程中，当流化床的温度升高到500℃以上时，为了使流化床温度继续升高，可以投入少量的燃煤。投煤时不能过快、过猛，应当保持少量间断的投入。如果在加煤过程中，加入燃煤的量过多，燃煤不能充分燃烧，床料中的含碳量会急剧上升，此时如果再进行加大风量，使得锅炉中的燃煤剧烈燃烧，流化床的温度将会快速上升，反而有可能超过灰软化所需要的温度，从而导致循环流化床锅炉超温结焦。根据经验，当点火投煤的过程中底料发生局部发亮或者温度猛然上升的状况，基本可以判定底料有结焦的可能性，此时应当尽快减少投煤量，然后增加风量，防止底料结焦。

第六，对于循环流化床锅炉的床温控制，应当保持在850℃到950℃的范围内，最高温度不能超过1000℃。对于床温的控制可以采用调整风量和煤量的比例。由于燃煤的颗粒变粗或者质量不过关，床温会受到影响而产生波动，此种情况下应当适当提高风量，对床层进行流化，控制床温。这样能够有效防止大颗粒的沉积而造成的超温结焦[4]。当床温出现不平衡时，相关工作人员应当按照就高不就低来进行相应的处理。根据国内外的循环流化床锅炉使用的先进技术和经验，一般情况下流化床发生结焦现象的温度远远低于煤粉炉温度。因此应当控制床温最高不能超过1000℃。

第七，循环流化床锅炉运行过程中返料温度应当严格控制。返料温度最高也是1000℃，超过这个温度界限，返料器中将会发生结焦。对于返料温度的控制可以通过给煤量和返料风的调节来进行。当返料温度过高时，相关工作人员可以加大返风量、减少给煤量，并且检查返料器，保证返料器正常而防止结焦。

第八，合理进行料层差压的控制也是防止结焦的有效措施。循环流化床锅炉的料层差压应当保持在7kPa-9kPa范围内。料层差压的调节可以通过底料的排放来进行。

第九，循环流化床锅炉的运行过程中，风量和煤量的配比和一次、二次风的配比应当合理控制。循环流化床锅炉运行时一次风量要高于对应料层厚度的风量最低临界值。

第十，循环流化床锅炉压火程序的进行应当先关闭返料阀风和二次风机，停止给煤机运行，当料层温度降到正常温度的50℃之下时，关闭一次风机、引风机，然后关闭送风门，从而使料层隔绝空气。这个程序的进行应当保证动作迅速才能达到最好的效果。

第十一，循环流化床锅炉中的高温分离器的含氧量要始终保持在3%-5%以上，此时飞灰可燃物的含量将会有效降低，从而防止返料器和分离器内的二次燃烧。除此之外，相关工作人员应当在循环流化床锅炉运行过程中关注返料状况。

第十二，保证循环流化床锅炉中的施工质量和相关的材料质量，杜绝材料塌落导致的结焦现象。

4. 结束语

综上所述，在目前，循环流化床锅炉技术应用状况良好，与工业生产发展基本能够适应配合，在国家经济发展进程中地位举足轻重。但从长远来看，循环流化床锅炉在应用过程中仍然有一定的缺陷，结焦问题时有发生。随着国民经济需求的日益增长和人们环境保护的提高，循环流化床锅炉技术还有可优化的空间。相关技术人员必须通过各种技术手段加强对于循环流化床锅炉的结交现象的预防，从而在未来更好地促进工业生产的可持续发展，进而促进社会文明长足进步。

摘要：循环流化床锅炉技术是当前我国应用较为广泛的工业化程度最高的洁净煤燃烧技术，因其燃烧效率高、燃料适应性广、负荷调节范围大等优点，在未来的工业利用上有着广阔的发展空间。但是在循环流化床锅炉的运用过程中，结焦现象时有发生，对于其原因分析和此种问题的预防措施研究至关重要。基于此，本文首先介绍了循环流化床锅炉技术的发展现状，随后分析了循环流化床锅炉在使用过程中的结焦原因，最后探讨了未来循环流化床锅炉结焦状况的预防措施。以此来供相关人士交流参考。

关键词：循环流化床锅炉,结焦原因,预防措施