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鍋爐爐膛結焦有哪些原因如何處理

來源：集控圈

結焦的原因與處理

結焦的現象

1，在結焦開始的過程中，一隻或幾隻熱電偶溫度指示與平均值差值超過150℃以上。如果此時平均整體床溫在開始階段溫度呈現快速上升趨勢，但最高溫度值沒有超過1100℃，而在減煤加風後不少溫度點則瞬間同時呈現快速下降趨勢，此時一般為輕度的整體低溫結焦或出現溝流形态的局部高溫結焦；但如果發現此時爐膛上部以及各段煙氣溫度逐漸下降，但絕大多數床溫呈快速上升，甚至狀态達到完全失控直至1150℃以上時，可以肯定是發生了料層整體嚴重的高溫結焦，停爐後清理起來就會非常困難。

而返料系統包括返料器在内也會出現類似的情況，其結焦程度和反映出來的現象與料層結焦很類似，但唯一遺憾的是多數返料系統溫度測點布置得不夠多，影響到了對問題的判斷，建議各電廠增加一些相關測點。

2，在床壓正常情況下，水冷風室和一次風壓力增大而二次風壓力下降，爐膛各段不正常地呈現負壓逐漸增加、包括分離器、爐膛上部在内的各段煙氣阻力和包括點火風道在内的各段一次風道阻力下降，且一次風量逐漸減小。

3，一個或幾個床壓指示值為靜态讀數，呈現遲滞不動的狀态，讀數不能表現出應有的正常運行波動情況。

4，一次風機、點火增壓風機、和電流逐漸減小，而二次風機、播煤風機和高壓流化風機電流有所增加，引風機電流變化不太明顯略有下降。

5，爐本體振動變小且聲音發悶，一次風機因憋風而發出更低沉的鼓風噪音。

6，結焦現象未消除時，因流态化的破壞使得增減煤量已不能抑制床溫的變化。

結焦的原因和處理

産生結焦的主要原因

産生結焦的原因有以下幾點：

a 床溫過高或局部存在高溫明火，超過物料灰熔點時就形成結焦。當石灰石給料量很高或燃煤的固有灰熔點較低時，容易産生低灰熔點結焦。

b 運行過程中長時間風煤比太低，調整又不及時。

c 煤質突然發生變化時來不及加風，就容易産生瞬間升溫結焦。

d 床料過粗、床壓過高、一次風率低等造成的流化不好。

e 回料不正常的大量塌灰現象。

f 油煤混燒時間過長使低燃盡率焦油、未燃物劇增，或者床上油燃燒器霧化不好出現料層滲油，容易造成油料與顆粒抱團聚燃而形成結焦。

g 料層溫度、風室風壓或各段其他相關測點指示故障，導緻對燃燒溫度和流化程度的誤判斷，表管堵塞、洩漏、變送器失靈、DCS數值計算錯誤等。

料層流态化過程異常結焦的原因與處理

造成結焦的衆多原因中，流态化的不充分往往是最首要的問題。對于那些因省油而習慣于采用弱流化甚至低于臨界流化風量點火啟動的CFB用戶來說，這一點表現得極為常見。很多情況下，人們會發現在結焦前夕加大煤量反倒降低床溫；而增大一次風量且減少煤量甚至停煤後，床溫反倒快速上升。

這是應為在流化不好的情況下，料層沉積的冷燃料顆粒物不能與上部高溫物料燃燒環境形成理想的熱量交換，無法達到着火溫度，除非流化得到加強。

在不少情況下，如果隻是輕微局部結焦且料層厚度不很厚時，可以降低一些負荷并減少煤量，通過若幹次快速增減一次風量形成強弱流态化的反複過程，運用人為翻床“逗火”來刺激料層，有時可以達到挽救到正常流化燃燒的程度。小焦塊在床面上伴随着連續不斷的顆粒間反複摩擦和高溫流化爆裂過程，逐漸可以将小尺寸焦塊排出落渣管，最終形成正常穩定的物料循環流化，達到穩定運行狀态。分享鍋爐知識，關注微信公衆号鍋爐圈。事實上，很多CFB爐在運行很長時間後仍然可以排出一些顯著的小焦塊，停爐後在料層表面也會出現如同漂浮在水面上的泡沫塑料碎塊一樣的一些小焦塊，這就說明隻要焦塊足夠疏松且尺寸有限，不太會明顯破壞流化。

一般正常流化的料層，其粘滞層厚度不應超過100mm，控制不住粘滞層厚度就無法避免結焦、溝流、分層等一切流化的不利趨勢。而無論對多大的CFB爐型，都應當整體控制住布風闆上方料層1.2～1.6m的所謂“流态化燃燒核心區”流态化低溫燃燒所涉及顆粒的溫度、三維流動狀态、布風均勻性和播煤均勻性，沒有這一區域充分的流态化燃盡的開始，就沒有整台CFB爐内的各段着火、燃燒、燃盡過程的順利進行。

測量上，應當非常重視布風闆上方各點床溫的分布，精确測量 500mm左右高度的“着火轉化點溫度”和110mm左右高度的“充分燃燒區域溫度”，可以間接地通過這些溫度的變化率和絕對溫度的分布情況來診斷核心區域乃至整個密相區的料層流化情況的好壞，結合給煤、風壓、風量和各個數值的脈動，清晰地描述出一個整體的物料循環流化狀态的基本輪廓。利用這樣一個原理，在實踐中可以解決不少流态化引起的燃燒問題。

造成流化不良的主要原因如下：

a一次風量不足，低于最低完全流化風量。

b 各段布風闆前一次風側的顯著漏風，包括膨脹節和防爆門破裂、法蘭連接不嚴密、預熱器嚴重漏風、一次風道和點火風道破損、一次風機故障。

c 燃料或底料顆粒尺寸過大或過小、料層厚度太高、物料顆粒篩分不良、高水分燃料比例過高。

d 返料器出現異常的大灰量返灰甚至塌灰，燃用成灰特性極好的細微粉質末煤或返料器下灰不流暢時最容易出現這種情況。

e 給煤量或石灰石粉量太多，料層厚度增加太快，而排渣量又太小。

煤種變化和劣質煤、煤氣、生物質摻燒引起的結焦

常規煤質變化的問題

對于煤種變化所引起的結焦，多數情況下除了顆粒度異常帶來的流化問題以外，更多的反映在調節不及時所引起的風煤比不當超溫。在CFB鍋爐從優質煤轉換成一般較差煤種時，煤的燃燒活性變差，而形成粘滞層厚度和密相區未燃盡碳的速度加快，其同溫度下堆積比重的加大造成所需要的最低流化風量會大一些。而在開始一段時間的正常溫度下，簡單的比例調節并不能及時感覺到床溫的變化趨勢，當積碳增加且粘滞層加厚而一次風并沒有針對劣質煤加大時，就可能會帶來結焦傾向。

從較差煤種轉變成優質煤時，往往問題不是太大。優質煤活性好燃盡快，隻要控制住溫度變化趨勢，一般就沒啥問題，錯誤往往犯在人為的惰性上，此時勤調細調就成了關鍵。

極低熱值劣質煤摻燒

當褐煤摻燒比例過高或純燒褐煤時，燃料比重下降到0.62～0.75g/cm3,成灰特性差且料層厚度迅速被減薄，根本無法正常蓄積床料。有些褐煤機組甚至處于不能進行排渣的地步，使得密相區燃燒份額下降，分離器和爐膛上部燃燒份額加大，上部煙溫和分離器返料器附近溫度升高，使得分離器結焦可能性增大，而料層的溫度有所下降。

煤矸石和油頁岩都屬于難破碎硬質燃料，堆積比重也較高，達到1.1～1.5g/cm3。摻燒或純燒這樣的煤質時，就很容易呈現塊狀物的沉降狀況，實際密相區高度也有所增高，一次風流化風量要比一般小顆粒劣質煤來的更大一些，此時密相區燃燒份額加大，穩定過程的床溫顯著升高，料層結焦的可能性就加大了。

煤泥、煤漿、可燃污泥或泥煤摻燒時，它們主要體現在于高達25%～40%的水分含量、極其細微的顆粒微末特點、較高的着火熱需求以及低熱值低放熱性質幾方面問題上。如果采用簡單處置方式，必然會帶來抛灑不夠均勻、分散和着火遲滞的壞處。分享鍋爐知識，關注微信公衆号鍋爐圈。高水分煤泥漿體的霧化噴嘴、流動參數、入爐選點位置和相關系統結構設計十分關鍵，其最終的霧化品質和播灑位置将影響到整個燃燒室密相區、稀相區和返料系統三個部分的燃燒份額，也可能出現霧化效果差帶來的床溫不均和流化異常，高床溫下極易出現異常的結焦傾向。

可燃氣體和生物質的摻燒

應該說，燃氣的摻燒所帶來結焦問題最輕微。氣體分子排斥性很強，單位質量的氣體彌漫在整個空間的體積遠遠大于液體和固體燃料，而且着火溫度很低、且燃燒迅速、火焰傳播速度驚人，幾乎在充足氧量下可以達到完全燃燒。因此，為防止料層低位結焦，不能讓燃氣着火燃燒位置過低，可适當地提高燃氣接入點高度，并限制單個燃氣噴嘴熱功率是避免床面結焦的關鍵。布置時建議超過6m高度且環繞爐子分散均勻布置，可以是前後牆，也可以是側牆或四周均勻分開送氣，出口流速不應低于35m/s，整體流量折算熱量不應超過總燃料量熱值的40%，且整體至少分為2個以上單獨分散氣體燃燒器，避免大熱功率偏燒,而偏燒最大的問題就是有可能引起局部床溫異常升高。單從防止爐膛上部挂焦和分離器結焦來看，又不能布置得太高，否則會引起床面以外的後續問題，為此，其最高布置位置有不宜超過布風闆上方15m左右。

因此，在選擇燃氣燃燒器高度時，按照布風闆上方10±3m左右高度來選擇布置位置是非常主要的一個考慮，火嘴熱功率選擇也要充分論證，過大過小都不好。這一點不僅有利于預防結焦，也更符合燃氣在CFB爐内整體燃燒過程中的均勻溫度、促進固體顆粒燃盡和提高整體穩燃能力的基本原則。

可燃物沉積引起的突發性爆燃結焦

在啟動過程或正常運行中，當料層厚度過高或者一次風量過小時，會造成料層的流化不良，産生布風闆表面很厚的“粘滞層”，而粘滞層内又存在着大量基本未燃盡的大顆粒煤塊。這些大顆粒煤塊在未流化的冷粘滞層内不能與上部流化較好的灼熱細物料進行充分的傳熱傳質。當沉底的煤粒得不到熱量交換時，隻能是暫時處于着火溫度之前的沉寂狀态，會随着給煤過程會越積越多。粘滞層厚度的增厚，反過來又會破壞原來流化很好的上部細顆粒層流化的傳質傳熱，直接導緻床溫的下降。

當減煤或停煤以後，如果上部實際床溫超過700℃以上，隻是DCS和表盤溫度測點位置沒有很及時地反映出内在實際溫度時，一旦及時增大一次風量使粘滞層迅速活化，則會在整體呈充分流化下，灼熱物料的傳熱傳質過程立刻得到強化，自然可以使原來存在于粘滞層内豐富的焦炭成分被快速引燃，焦炭一旦被引燃其化學反應熱量得以充分釋放，就會形成極短時間床溫的快速升高。這時，如果一次風沒有很好跟上或者“積碳”時間太久存量過大的話，高熱值的焦炭成分會在某一個引燃瞬間形成急劇的升溫率，當周圍的冷卻條件不能與之平衡的話，會使床溫迅速升至結焦程度甚至帶來爆燃事故。

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