0、前言
    內(nèi)蒙古京海煤矸石發(fā)電責(zé)任有限公司2x330 MW電站工程是京蒙“十一五”重點(diǎn)合作項(xiàng)目之一，也是目前國(guó)內(nèi)乃至世界上已投產(chǎn)的最大循環(huán)流化床。兩臺(tái)機(jī)組分別于2010年8月2日和10月4日，順利地通過(guò)168 h滿負(fù)荷試運(yùn)，投入了商業(yè)運(yùn)營(yíng)。自投產(chǎn)以來(lái)，兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)峰能力強(qiáng)，燃燒穩(wěn)定性較好。由于這種大型循環(huán)流化床結(jié)焦的情況對(duì)于燃煤鍋爐不常見(jiàn)，為此重點(diǎn)介紹一下2010年8月11日，該公司l號(hào)爐發(fā)生低溫結(jié)焦而被迫停爐的事故，從而為正確處理大型化循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦提供參考。
1、設(shè)備介紹
    循環(huán)流化床鍋爐燃燒作為一種潔凈煤燃燒技術(shù)，是一種介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的燃燒方式。該公司一期工程2×330 MW機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)，鍋爐型號(hào)DC1177/17.4 -Ⅱ1，系循環(huán)流化床、亞臨界、單爐膛、一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐。鍋爐主要由1個(gè)膜式水冷壁爐膛、3個(gè)汽冷式旋風(fēng)分離器、3個(gè)“U”型回料閥、1個(gè)汽冷包墻包覆的尾部對(duì)流煙道(HRA)組成。采用水冷單布風(fēng)板爐膛結(jié)構(gòu)，小直徑鐘罩式風(fēng)帽。富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    鍋爐共布置10個(gè)給煤口，全部布置于爐前，在前墻水冷壁下部收縮段沿寬度方向均勻布置。爐膛底部是由水冷壁管彎制圍成的水冷風(fēng)室，水冷風(fēng)室兩側(cè)布置有一次熱風(fēng)道，進(jìn)風(fēng)型式為從風(fēng)室兩側(cè)進(jìn)風(fēng)，空預(yù)器一二次風(fēng)出口均在兩側(cè)，爐膛下部左右側(cè)的一次風(fēng)道內(nèi)分別布置有2臺(tái)點(diǎn)火燃燒器，6個(gè)排渣口布置在爐膛后水冷壁下部，分別對(duì)應(yīng)6臺(tái)滾筒式冷渣器。
    在爐膛上部后墻布置3個(gè)內(nèi)徑8.5 m的汽冷式旋風(fēng)分離器，每個(gè)汽冷式分離器回料腿下布置一個(gè)回料閥，回料閥為氣力式自平衡型，回料器采用一分為二的形式，流化風(fēng)由高壓流化風(fēng)機(jī)供給。尾部采用雙煙道結(jié)構(gòu)，前煙道布置了3組低溫再熱器，后煙道從上到下依次布置有2組高溫過(guò)熱器、2組低溫過(guò)熱器，向下前后煙道合成一個(gè)，順煙氣流動(dòng)方向依次布置有2組螺旋鰭片管式省煤器和臥式空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器采用光管式，一、二次風(fēng)道分開(kāi)布置，沿爐寬方向雙進(jìn)雙出。
2、結(jié)焦過(guò)程
2.1運(yùn)行工況
    2010年8月8、9日期間．1號(hào)機(jī)組運(yùn)行工況：ccs（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）投入運(yùn)行，負(fù)荷維持在185MW，給煤量150t/h．水冷風(fēng)室壓力12.5 kPa，床壓維持在9 kPa，床溫維持在830℃，爐膛出口溫度710℃，氧量5%，排煙溫度150℃，一次風(fēng)量維持235 km3/h（臨界流化風(fēng)量180 km3/h）。
2.2結(jié)焦現(xiàn)象和過(guò)程
2.2.1結(jié)焦現(xiàn)象
    結(jié)焦前鍋爐出現(xiàn)了5次爐膛負(fù)壓波動(dòng)大的現(xiàn)象，波動(dòng)值分別為-723 Pa、一l 090 Pa、- 661Pa、-627 Pa、-1110 Pa，有2次觸發(fā)引風(fēng)機(jī)自動(dòng)切至手動(dòng)，引風(fēng)機(jī)自動(dòng)聯(lián)跳二次風(fēng)機(jī)自動(dòng)，導(dǎo)致ccs切至功率回路運(yùn)行（該公司熱工邏輯規(guī)定爐膛負(fù)壓波動(dòng)超過(guò)-1000 Pa，引風(fēng)機(jī)自動(dòng)切至手動(dòng)）�？拷�前墻有2個(gè)床溫測(cè)點(diǎn)溫度有升高現(xiàn)象，最高溫度分別達(dá)到1110℃和l206℃。鍋爐床溫溫升率在沒(méi)有進(jìn)行大的調(diào)整的情況下有4次大的波動(dòng)，分別達(dá)到12.I℃/min、6.12℃／min、6. 26℃/min、7.32℃/mln。6臺(tái)冷渣器陸續(xù)有輕微下渣不暢、堵渣的褒象。
2.2.2結(jié)焦過(guò)程
    (1)8月IO日，1號(hào)機(jī)組ccs投人運(yùn)行，負(fù)荷維持在200 MW，給煤量160 t/h，水冷風(fēng)室壓力13 kPa，床壓維持在8,5 kPa，床溫維持在840℃，爐膛出口溫度740℃，氧量5%，排煙溫度155℃，一次風(fēng)量240 kNm'/h。引風(fēng)機(jī)有2次大的波動(dòng)分別為-868 Pa和- 523 Pa。床溫溫升率有2次大的波動(dòng)分別為7.1℃/min和7.2℃/min。6臺(tái)冷渣器接連出現(xiàn)排渣不暢的問(wèn)題，經(jīng)捅渣處理后，從冷渣器事故放渣管放出多子L易碎的低溫焦塊，僅有2、3、5號(hào)冷渣器能堅(jiān)持排渣。
    (2)8月11日，由于只有3號(hào)冷渣器能正常排渣，其它冷渣器堵渣，1號(hào)機(jī)組因?yàn)榇矇焊唛_(kāi)始降負(fù)荷運(yùn)行，具體時(shí)間、負(fù)荷和床壓之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表l所示。
2.3結(jié)焦檢查情況
    8月12日，l號(hào)爐低溫結(jié)焦停爐冷卻后，專業(yè)人員到爐內(nèi)進(jìn)行了全面檢查，拍攝了具有典型意義的焦塊照片，如圖l所示。
    爐內(nèi)低溫結(jié)焦檢查情況匯總?cè)缦拢?br />     (1)打開(kāi)爐膛人孔檢查發(fā)現(xiàn)床面沒(méi)有大的高低不平現(xiàn)象，床面平整度在正常范圍內(nèi)，床料厚度達(dá)到1100mm(正常運(yùn)行時(shí)床料厚度為850mm)。
    (2)床面沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大面積的成片焦塊。
    (3)床料清理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在水冷布風(fēng)板以上200 mm的厚度都是大的顆粒，直徑都在30mm左右，最大可達(dá)50 mm。
    (4)床料內(nèi)發(fā)現(xiàn)了直徑在300mm的疏松的帶有許多嵌入的未燒結(jié)顆粒的低溫焦塊，焦塊的數(shù)量有30塊左右，形狀大小不一。
    (5)床料內(nèi)有部分脫落澆注料，經(jīng)查是給煤口和二次風(fēng)口的澆注料脫落所致，這些脫落的澆注料卡在風(fēng)帽和風(fēng)帽之間，使床面內(nèi)四處區(qū)域不能很好的流化。
    (6)下二次風(fēng)口變形嚴(yán)重，前后墻下二次風(fēng)口都有不同程度的變形，較嚴(yán)重的已由原來(lái)的圓筒形變成波浪形。
    (7)爐膛內(nèi)給煤口有3個(gè)變形嚴(yán)重，下部鐵板已翹起，多數(shù)給煤口周?chē)�有很�(chē)?yán)重的積碳、結(jié)焦現(xiàn)象。
    (8)有5個(gè)風(fēng)帽脫落，30多個(gè)風(fēng)帽松動(dòng)。
    (9)冷渣器下渣口被焦塊和大的床料顆粒堵塞。
3、低溫結(jié)焦的原因分析
    (1)停爐后檢查發(fā)現(xiàn)，大顆粒的床料過(guò)多，厚度達(dá)到200mm，容易使流化不均形成低溫焦。
    (2)床壓過(guò)高，設(shè)計(jì)床壓為7 965 Pa，正常運(yùn)行時(shí)床壓一直維持9 kPa左右，加之后來(lái)排渣困難，床壓一直維持在11kPa居高不下。
    (3)每臺(tái)給煤機(jī)的4路播煤風(fēng)管變形嚴(yán)重，導(dǎo)致播煤風(fēng)量和風(fēng)壓不足，爐膛內(nèi)的下煤口不能很好地將煤播散到爐膛內(nèi)，大量的煤存積在給煤口附近，形成焦塊。
    (4)爐內(nèi)給煤口和下二次風(fēng)口澆注料脫落，造成局部流化不良而結(jié)焦。
    (5)石灰石的投入也加劇了形成低溫焦的過(guò)程，尤其在低負(fù)荷和床料局部流化不好的情況下，石灰石的煅燒會(huì)吸收附近床料的熱量，在這個(gè)過(guò)程中極易形成低溫焦。
    (6)我公司一次風(fēng)量一直保持在220 km3/h以上，遠(yuǎn)大于180 km3/h的臨界流化風(fēng)量，正常的物料流化可以保證，但清理床料發(fā)現(xiàn)有幾處因澆注料脫落而使部分區(qū)域很難流化的情況。這些部位供風(fēng)不足，床溫偏高，物料產(chǎn)生粘結(jié)，從而容易形成焦塊。
    (7)布風(fēng)板阻力較低（一般布風(fēng)板阻力應(yīng)為整個(gè)料層阻力的25~30%，該公司布風(fēng)板阻力特性試驗(yàn)正在核算中），布風(fēng)不均，致使?fàn)t內(nèi)流化不良從而形成焦塊。
    (8)檢查返料器發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有澆注料脫落現(xiàn)象。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)返料器的料位經(jīng)常波動(dòng)，返料器的溫度在高負(fù)荷時(shí)偏差較大，在低負(fù)荷的時(shí)候偏差較小。分離器的出口溫度和分離器差壓正常運(yùn)行時(shí)也有偏差。分析認(rèn)為返料量的偏差也是導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)局部床溫過(guò)高結(jié)焦的原因之一。
    (9)風(fēng)帽的脫落和松動(dòng)造成布風(fēng)板布風(fēng)不均，部分料層流化不好形成焦塊。
    (10)燃煤、床料熔點(diǎn)太低，在床溫較低水平下就可導(dǎo)致結(jié)焦。
4、結(jié)焦的處理
    (1)預(yù)防是處理結(jié)焦的最好辦法。
    (2)盡量在焦塊形成的早期通過(guò)各種參數(shù)的變化來(lái)判斷是否結(jié)焦，做到早發(fā)現(xiàn)，早處理。
    (3)如果確定爐內(nèi)已經(jīng)結(jié)焦，應(yīng)大幅度的加、減一次風(fēng)量，通過(guò)一次風(fēng)量的波動(dòng)來(lái)打散焦塊，處理鍋爐結(jié)焦時(shí)應(yīng)盡量保持較高的一次風(fēng)量。
    (4)加強(qiáng)排渣，加大床料置換，把流化不好的床料和焦塊及時(shí)排出。
    (5)適當(dāng)降低床溫，特別是啟動(dòng)過(guò)程中，投煤時(shí)應(yīng)防止床溫急劇上升，特別是局部床溫的嚴(yán)重超溫。
    (6)適當(dāng)加大下二次風(fēng)，減少上二次風(fēng)，進(jìn)而增大一次風(fēng)的穿透力達(dá)到打散焦塊的目的。
    (7)及時(shí)化驗(yàn)煤質(zhì)情況，加強(qiáng)煤質(zhì)調(diào)配和管理。
    (8)在低負(fù)荷時(shí)盡量減少石灰石的投入量，防止二次結(jié)焦。
    (9)經(jīng)調(diào)整后結(jié)焦仍無(wú)改善，應(yīng)果斷請(qǐng)示停爐。
    (10)停爐過(guò)程中應(yīng)加大排渣量，為再次啟動(dòng)爭(zhēng)取時(shí)間。
5、預(yù)防低溫結(jié)焦的措施
    作為國(guó)家重點(diǎn)推廣的新型、高效、低污染、清潔燃燒技術(shù)，循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦困擾不容忽視。不論是哪種原因引起的結(jié)焦，一旦焦塊在床料中存在，隨著時(shí)間的推移焦塊將會(huì)越來(lái)越大，造成流化困難，堵塞排渣管，最后被迫停爐。它產(chǎn)生的嚴(yán)重后果不但給公司造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還帶來(lái)了重大的安全隱患。這就要求運(yùn)行人員要有較好的綜合判斷能力，時(shí)刻注意各種參數(shù)的變化，做好運(yùn)行分析，盡量做到早發(fā)現(xiàn)，早處理。具體預(yù)防措施如下：
    (1)保持床溫在790℃~920℃范圍內(nèi)，嚴(yán)禁床溫接近煤的變形溫度。
    (2)合理調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)配比，保證一次風(fēng)量大于臨界流化風(fēng)量。
    (3)在投煤停油過(guò)程中，應(yīng)緩慢加煤，使床溫平緩升高，嚴(yán)格控制床溫溫升率在規(guī)定范圍內(nèi)。
    (4)嚴(yán)格控制啟動(dòng)床料的含碳量和鈉、鉀含量，保證啟動(dòng)床料的顆粒度在規(guī)定范圍內(nèi)。
(5)在鍋爐停爐時(shí)應(yīng)盡量將床料中的殘煤燃燼。
    (6)及時(shí)了解煤的特性，控制煤的粒度在規(guī)定范圍內(nèi)。
    (7)鍋爐點(diǎn)火初期投煤時(shí)應(yīng)用脈動(dòng)投煤的方式，即啟動(dòng)對(duì)稱2臺(tái)給煤機(jī)并將其出力調(diào)至最小6 t/h，運(yùn)行5 min后停止給煤，監(jiān)視氧量和平均床溫以建立一個(gè)總體時(shí)間趨勢(shì)概念。在頭幾分鐘時(shí)間里，平均床溫會(huì)有所下降，隨后再升高，而氧量一開(kāi)始維持不變，隨后在平均床溫升高之前，開(kāi)始減小，根據(jù)這種趨勢(shì)重復(fù)上述脈動(dòng)給煤步驟。
    (8)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)石灰石投入后床溫的變化，防止局部床溫過(guò)低而結(jié)焦。
    (9)應(yīng)盡量縮短鍋爐啟動(dòng)時(shí)間，油煤混燒時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，如調(diào)整不當(dāng)極易發(fā)生結(jié)焦，尤其投煤初期煤油混燒階段，大量的煤投到爐內(nèi)不能完全燃燒，很容易和未燃的油粘在一起形成局部高溫。要求點(diǎn)火初期當(dāng)床溫達(dá)到投煤溫度時(shí)，應(yīng)立即投煤，燃燒穩(wěn)定后果斷斷油。
    (10)在啟動(dòng)初期，盡量減少返料器流化風(fēng)量，待自平衡建立后再增大流化風(fēng)量，這樣可以保證啟動(dòng)過(guò)程中床溫不會(huì)飛升，便于控制。
    (11)機(jī)組正常運(yùn)行調(diào)整時(shí)，盡量遵守“先加風(fēng)，再加煤，先減煤，后減風(fēng)”的負(fù)荷調(diào)整原則，防止因調(diào)整過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)煤配比不當(dāng)而結(jié)焦。
    (12)在下層播煤口增加了2路播煤風(fēng)，更能充分保證播煤效果和播煤的均勻性。
    (13)每次點(diǎn)火啟動(dòng)前應(yīng)檢查爐內(nèi)床料粒度分布及風(fēng)帽的損壞情況，同時(shí)點(diǎn)火前應(yīng)做流化質(zhì)量及臨界流化風(fēng)量試驗(yàn)，如清空床料還應(yīng)測(cè)定布風(fēng)板阻力，為正常運(yùn)行提供參考依據(jù)。富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
6、結(jié)束語(yǔ)
    循環(huán)流化床鍋爐低溫結(jié)焦有著多方面的主客觀原因，力求不斷地優(yōu)化整體設(shè)計(jì)，解決結(jié)構(gòu)隱患，提高運(yùn)行人員大型CFB鍋爐技術(shù)的理論水平，同時(shí)多借鑒同類(lèi)機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，分析產(chǎn)生結(jié)焦的原因，對(duì)癥處理，在實(shí)踐中不斷積累操作經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)防止結(jié)焦的技術(shù)措施，循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)焦是可以控制和防范的。