沙青林

（云南銅業(yè)股份有限公司冶煉加工總廠 物資采購(gòu)部，云南 昆明 650000）

提高循環(huán)流化床鍋爐性能的幾點(diǎn)措施

沙青林

（云南銅業(yè)股份有限公司冶煉加工總廠 物資采購(gòu)部，云南 昆明 650000）

分析了循環(huán)流化床鍋爐存在的一些常見(jiàn)問(wèn)題的原因，介紹了根據(jù)理論和實(shí)踐得到的提高燃燒效率、防止磨損、密封、防堵塞、防泄漏、防結(jié)焦等一些改善循環(huán)流行化床鍋性能的有效措施。對(duì)于改善循環(huán)流化床鍋爐的可靠性及使用效率具有一定的指導(dǎo)作用。

循環(huán)流化床鍋爐；燃燒效率；密封；結(jié)焦

0 引言

循環(huán)流行化床鍋爐技術(shù)是近十幾年來(lái)迅速發(fā)展的一項(xiàng)高效低污染清潔燃燒枝術(shù)。由于高可靠性，高穩(wěn)定性，高可利用率，最佳的環(huán)保特性以及廣泛的燃料適應(yīng)性，特別是對(duì)劣質(zhì)燃料的適應(yīng)性，該技術(shù)在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和廢棄物處理利用等領(lǐng)域已得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用。但因循環(huán)流行化床鍋爐自身結(jié)構(gòu)、工作原理等因素，也存在許多缺點(diǎn)，本文針對(duì)循環(huán)流行化床鍋爐一些不足之處，提出切實(shí)可行的改善技術(shù)措施。

1 循環(huán)流行化床鍋爐概述

固體粒子經(jīng)與氣體或液體接觸而轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃屏黧w狀態(tài)的過(guò)程，稱為流化過(guò)程。流化過(guò)程用于燃料燃燒，即為流化燃燒，其爐子稱為流化床鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐的基本作用是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成蒸汽的熱能，轉(zhuǎn)換過(guò)程中采用了循環(huán)流化床這種氣固接觸燃燒方式。鍋爐采用單鍋筒，總體上分為前部及尾部?jī)蓚€(gè)豎井。前部豎井為總吊結(jié)構(gòu)，四周有膜式水冷壁組成。自下而上，依次為一次風(fēng)室、密相床、懸浮段，尾部煙道自上而下依次為高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器及省煤器、空氣預(yù)熱器。尾部豎井采用支撐結(jié)構(gòu)，兩豎井之間由立式旋風(fēng)分離器相連通，分離器下部聯(lián)接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內(nèi)部均設(shè)有防磨內(nèi)襯，前部豎井用敖管爐墻，外置金屬護(hù)板，尾部豎井用輕型爐墻，由八根鋼柱承受鍋爐全部重量。鍋爐采用床下點(diǎn)火煤氣，分級(jí)燃燒。

循環(huán)流行化床鍋爐雖然具有燃燒效率高、煤種適應(yīng)性廣、有害氣體排放濃度低、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，但存在灰渣熱量損失大、風(fēng)機(jī)電耗高、水冷壁易磨損、點(diǎn)火時(shí)間較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

2 改善鍋爐相關(guān)性能的技術(shù)措施

2.1 提高鍋爐燃燒效率的措施

實(shí)踐證明，高溫旋風(fēng)分離是建立明顯熱灰循環(huán)系統(tǒng)、提高鍋爐燃燒效率最好的分離手段。采用高效絕熱蝸殼旋風(fēng)分離加水冷料腿結(jié)構(gòu)和自然循環(huán)方式，冷卻效果好，既能提高了鍋爐的燃燒效率，又保證了運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

2.2 防磨措施

由于處于不同區(qū)域結(jié)構(gòu)的磨損原因、程度不同，所以針對(duì)不同結(jié)構(gòu)提出了相應(yīng)的防磨措施。主要有以下幾點(diǎn)：

（1）燃燒室底部：一次風(fēng)、二次風(fēng)吹動(dòng)固體顆粒在燃燒室底部密相區(qū)（即風(fēng)-煤-爐渣強(qiáng)烈混合的區(qū)域）烈翻騰運(yùn)動(dòng)，為了防止固體顆粒直接撞擊水冷壁而造成磨損，將整個(gè)密相區(qū)水冷壁管的內(nèi)表面焊接上密布銷釘，覆蓋高強(qiáng)度耐火澆注料，高強(qiáng)澆注料燒結(jié)后，可以長(zhǎng)期可靠使用，從而杜絕了燃燒室底部密相區(qū)水冷壁的磨損。

（2）爐膛部分：鍋爐運(yùn)行中，沿膜式壁內(nèi)側(cè)有一層下降灰流，稱為內(nèi)循環(huán)灰。該部分灰沿膜式壁向下流動(dòng)，對(duì)磨損來(lái)說(shuō)是縱向沖刷。另外，下降的流速也較低，所以對(duì)膜式壁的磨損很輕微?？紤]到爐膛內(nèi)貼壁回流灰會(huì)對(duì)水冷壁和流化床耐火材料結(jié)合部造成磨損，因此可采用兩種防磨措施：①采用最新的水冷壁管子讓彎技術(shù)，在四面水冷壁與耐火材料結(jié)合處使管子向外讓開(kāi)一定距離，使管子避開(kāi)磨損區(qū)域；②對(duì)密相區(qū)和稀相區(qū)的交接部位采用超音速噴涂耐磨合金材料。這樣兩項(xiàng)防磨措施共用，確保了水冷壁的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

（3）燃燒室部分：該部分處于流化床的濃相區(qū)及過(guò)渡區(qū)，灰濃度高，設(shè)計(jì)采用在膜式壁管上焊接銷釘澆鑄耐磨澆注料來(lái)防磨。

（4）爐膛下部與燃燒室上部結(jié)合處：由于貼壁灰流的存在，該處如不采取防護(hù)措施將出現(xiàn)局部磨損，采取措施避免灰流在結(jié)合部形成渦流，從而避免了磨損。

（5）燃燒室出口部位：這里可采取與燃燒室底部密相區(qū)相同的防磨措施。

（6）省煤器部分：省煤器設(shè)置在對(duì)流管束后，灰濃度較低，灰粒較細(xì)，采用較低的煙氣速度。另外在易磨損的彎頭部分，采用防磨蓋板保護(hù)彎頭，管系的第一、二排及管子穿墻處，采用防磨瓦保護(hù)。

（7）預(yù)熱器部分：預(yù)熱器采用管式空氣預(yù)熱器，煙氣入口處采用了防磨套管作防磨保護(hù)。

2.3 密封措施

鍋爐密封的好壞及完善程度，直接關(guān)系到整個(gè)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的工作條件以及鍋爐的效率，因此，應(yīng)采取措施改善鍋爐密封性能。鍋爐需要專門設(shè)計(jì)密封位置大致有以下方面：

（1）爐膛出口到旋風(fēng)分離器，采用非金屬膨脹節(jié)和鋼板組件做密封。

（2）當(dāng)鍋爐熱態(tài)運(yùn)行以后，由于相鄰各組部件的受熱膨脹而可能導(dǎo)致組部件的損壞和變形，從而會(huì)產(chǎn)生漏風(fēng)、漏煙、漏灰的各個(gè)部位；旋風(fēng)分離器下部料腿與返料器交接部位、返料器下部與返料器交接部位，給煤機(jī)與給煤管結(jié)合部位，各二次風(fēng)管的分風(fēng)管與主風(fēng)管交接部位，均采用不銹鋼制成的膨脹節(jié)。鍋爐采用高溫旋風(fēng)分離循環(huán)燃燒系統(tǒng),爐膛燃燒室與風(fēng)室采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)連成一體，為全密封結(jié)構(gòu)。

各部件及結(jié)合處密封措施如下：

（1）燃燒室部分：燃燒室布置有二次風(fēng)口、給煤口、人孔及返料灰口，各開(kāi)孔處外側(cè)局部采用鋼板密封，與膜式壁全焊接，與連接件采用法蘭或焊接結(jié)構(gòu)。

（2）風(fēng)室部分：室布置有一次風(fēng)入口、燃燒器入口，風(fēng)室與連接件采用焊接結(jié)構(gòu)。

（3）爐膛出口與旋風(fēng)分離器結(jié)合處：由于爐膛采用懸吊結(jié)構(gòu)，鍋爐啟動(dòng)后該結(jié)合處有相對(duì)膨脹，采用滿足各方向膨脹量的非金屬膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)。

（4）返料器與燃燒室結(jié)合處：燃燒室采用膜式壁結(jié)構(gòu)與爐膛連成一體，起動(dòng)后向下膨脹，而返料器采用支撐結(jié)構(gòu)，故該連接處設(shè)有膨脹節(jié)，外部密封件采用不銹鋼質(zhì)多波紋膨脹節(jié)。

（5）二次風(fēng)分管與母管，給煤機(jī)與燃燒室亦相對(duì)膨脹，其膨脹結(jié)構(gòu)采用不銹鋼質(zhì)多波紋膨脹節(jié)。

2.4 防止底灰系統(tǒng)堵灰措施

為了防止底灰系統(tǒng)堵灰，確保除底灰渣系統(tǒng)正常運(yùn)行，采取如下措施：①流化床冷渣器出口四周合理布置風(fēng)帽，防止大顆粒堵塞排渣口；②冷渣器底部排渣閥前布置一級(jí)碎渣機(jī)，在異常工況下，當(dāng)排渣粒度較大時(shí)，可將鍋爐排渣破碎至系統(tǒng)氣力輸送所要求的粒度，避免大粒徑灰渣在輸送管路中沉積而引起堵塞；③冷渣器事故噴水通過(guò)霧化噴嘴噴入冷渣器，防止事故噴水進(jìn)入除灰系統(tǒng)，避免由此引起灰渣粘結(jié)而導(dǎo)致的輸送管路堵塞。

2.5 防止床溫超溫、結(jié)焦及鍋爐各受熱面結(jié)焦的措施

為防止床溫超溫、結(jié)焦及鍋爐各受熱面結(jié)焦，可采取以下措施予以預(yù)防：①對(duì)鍋爐熱力性能的良好預(yù)測(cè)確保了床層、爐膛、旋風(fēng)分離器及返料器內(nèi)的溫度不超出設(shè)計(jì)值；②鍋爐設(shè)計(jì)的合理性確保爐膛斷面及沿爐膛高度方向上溫度場(chǎng)的均勻；③采用高溫旋風(fēng)分離器，可有效控制旋風(fēng)分離器下部的二次燃燒；④采用成熟的爐膛布風(fēng)裝置——水冷布風(fēng)板，布風(fēng)均勻，選取適當(dāng)?shù)牟硷L(fēng)板及床層阻力，確保鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中床層流化均勻；⑤風(fēng)帽按設(shè)計(jì)規(guī)定排列，避免大顆粒在布風(fēng)板上沉積，保證布風(fēng)均勻，流化質(zhì)量良好，床層內(nèi)無(wú)死區(qū)；⑥采用爐前氣力播煤裝置，使給煤入爐均勻，以避免局部富煤區(qū)域在運(yùn)行過(guò)程中遇氧爆燃而引起局部超溫、結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)；⑦爐內(nèi)采取下濃上稀的流態(tài)化工藝，二次風(fēng)調(diào)節(jié)裕度較大，通過(guò)一、二次風(fēng)的調(diào)節(jié)可迅速調(diào)節(jié)床溫，將床溫控制在允許范圍內(nèi)；⑧運(yùn)行中通過(guò)監(jiān)視布風(fēng)板上均勻布置的熱電偶和床壓測(cè)點(diǎn)，對(duì)異常工況及早采取措施。

2.6 降低爐渣含碳量的措施

減少鍋爐底灰、飛灰可燃物，有效降低爐渣含碳量可采取如下措施：①采用稍高的床溫，確保底渣的燃燼率；②風(fēng)帽合理布置，保證布風(fēng)均勻；③合理配置二次風(fēng)，分三層布置二次風(fēng)，二次風(fēng)的噴口射出采用較高流速，能夠加強(qiáng)燃燒空氣與床內(nèi)物料的混合，同時(shí)還可以通過(guò)對(duì)二次風(fēng)風(fēng)量的上下分配對(duì)鍋爐燃燒室的燃燒情況進(jìn)行有效的調(diào)整；④采用高效率的分離器，保證燃料在爐內(nèi)有較長(zhǎng)的停留時(shí)間；⑤排渣口遠(yuǎn)離進(jìn)煤口，有效防止入爐煤短路進(jìn)入冷渣器；⑥采用合適的流化速度，確保床料充分流化，保證其燃燒質(zhì)量。

2.7 降低飛灰含碳量的措施

（1）采用較大的爐膛容積和較高的爐膛高度，使碳粒在爐膛內(nèi)停留合理的時(shí)間，確保碳粒子的一次燃燼率。

（2）采用較高的二次風(fēng)噴口速度，強(qiáng)化爐內(nèi)氣流擾動(dòng)，使風(fēng)煤混合均勻。

（3）爐膛溫度由下至上較為均勻，有利于碳的燃燼。

（4）旋風(fēng)分離器的分離效率高達(dá)99.5%，稍大的煤粒在爐膛中初步燃燒后形成含碳灰粒，被旋風(fēng)分離器捕捉后又返回爐膛復(fù)燃，循環(huán)往復(fù)，顆粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間大大延長(zhǎng)，得以充分的燃燒，直到灰粒變小到逃逸出分離器為止。

（5）采用高溫旋風(fēng)分離器，可有效捕捉煙氣中的細(xì)小顆粒。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)循環(huán)流行化床鍋爐燃燒效率、磨損、密封、堵灰、泄漏、結(jié)焦等問(wèn)題，提出了以上具有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)技術(shù)措施，有效的改善了鍋爐的性能，提高了鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性。

[1]臧廣州.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)選型與技術(shù)改造及優(yōu)化運(yùn)行實(shí)用手冊(cè)[M].吉林:銀聲音像出版社，2005.

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[3]岑可法，等.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社，1997.

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Several Measures to Improve the Performance of the Circulating Fluidized Bed Boiler

SHA Qing-Lin
（Smelting Processing Factory Supplies Purchasing Department in Yunnan Copper Co.,Ltd.,Kunming Yunnan 650000,China）

It analyzes some common problem on circulating fluidized bed boiler and introduces the effective action to improve the performance of the circulating fluidized bed boiler,such as increasing the combustion efficiency、preventing wear、preventing sealing、preventing blockage,leaking proof and prevent coking on the basis of the theory and practice.It is effective in improving the reliability of the circulating fluidized bed boiler and the use efficiency.

circulating fluidized bed boiler；combustion efficiency；sealing；coking

TK17

：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.03.023

1002－6673（2014）03－058－03

2014－02－20

沙青林（1960-），男，工程師。主要從事熱能動(dòng)力及生產(chǎn)設(shè)備的管理與維護(hù)。