循環流化床鍋爐的燃燒控制及防磨處理

摘要：循環流化床鍋爐是近代新興的鍋爐產品，它具有著煤粉爐無法比擬的優點：脫硫燃燒，燃料適應性強，可燃燒劣質煤，操作方便等。故對此產品我國正在大力推廣，目前中小型電站鍋爐，供熱鍋爐，均被循環流化床鍋爐所代替。循環流化床鍋爐自問世以來，在國內外得到了迅速的推廣與發展。但由于循環流化床鍋爐自身的特點，還存在很多問題，本文對循環流化床鍋爐運行參數的控制及防磨處理作了簡要的論述。

關鍵字：循環流化 床鍋爐 燃燒 防磨

循環流化床鍋爐主要由燃燒系統、氣固分離循環系統、對流煙道三部分組成。其中燃燒系統包括風室、布風板、燃燒室、爐膛、給煤系統等幾部分。氣固分離循環系統包括物料分離裝置和返料裝置兩部分；對流煙道包括過熱器、省煤器、空氣預熱器等幾部分。循環流化床鍋爐從流化工況上來看可大致分為六類，分別為：細粒流化床，鼓泡床，彈狀流化床，湍流床，快速流化床。我國循環流化床由于采用質量平均粒徑較粗(約1.5mm左右)的(約120mm)寬篩分燃料，故此只能是泡床和湍流康。

一 循環流化床鍋爐燃燒控制

1、燃燒特性

循環流化床鍋爐屬低溫燃燒。燃料由爐前給煤系統送入爐膛，送風一般設有一次風和二次風，有的生產廠加設三次風，一次風由布風板下部送入燃燒室，主要保證料層流化；二次風沿燃燒室高度分級多點送入，主要是增加燃燒室的氧量保證燃料燃燼。三次風進一步強化燃燒。燃燒室內的物料在一定的流化風速作用下，發生劇烈擾動，部分固體顆料在高速氣流的攜帶下離開燃燒室進入爐膛，其中較大顆料因重力作用沿爐膛內壁向下流動，一些較小顆料隨煙氣飛出爐膛進入物料分離裝置，爐膛內形成氣固兩相流，進入分離裝置的煙氣經過固氣分離，被分離下來的顆料沿分離裝置下部的返料裝置送回到燃燒室，經過分離的煙氣通過對流煙道內的受熱面吸熱后，離開鍋爐。因為循環流化床鍋爐設有高效率的分離裝置，被分離下來的顆料經過返料器又被送回爐膛，使鍋爐爐膛內有足夠高的灰濃度，因此循環流化床鍋爐不同于常規鍋爐爐膛僅有的輻射傳熱方式，而且還有對流及熱傳等傳熱方式，大大提高了爐膛的傳導熱系數，確保鍋爐達到額定出力。

2、循環流化床鍋爐主要熱工參數的控制

(1)料層溫度

料層溫度是指燃燒密相區內流化物料的溫度。它是一個關系到鍋爐安全穩定運行的關鍵參數。料層溫度的測定一般采用不銹鋼套管熱電偶作一次元件，布置在距布風板200-500m m左右燃燒室密相層中，插入爐墻深度15-25mm，數量不得少于2只。在運行過程中要加強對料層溫度監視，一般將料層溫度控制在850℃-950℃之間，溫度過高，容易使流化床體結焦造成停爐事故；溫度太低易發生低溫結焦及滅火。必須嚴格控制料層溫度最高不能超過970℃，最低不應低于800℃。

(2)返料溫度

返料溫度是指通過返料器送回到燃燒室中的循環灰的溫度，它可以起到調節料層溫度的作用。對于采用高溫分離器的循環流化床鍋爐，其返料溫度較高，一般控制返料溫度高出料層溫度20-30℃，可以保證鍋爐穩定燃燒，同時起到調整燃燒的作用。

(3)料層差壓

料層差壓是一個反映燃燒室料層厚度的參數。通常將所測得的風室與燃燒室上界面之間的壓力差值作為料層差壓的監測數值，在運行都是通過監視料層差壓值來得到料層厚度大小的。料層厚度越大，測得的差壓值亦越高。在鍋爐運行中，料層厚度大小會直接影響鍋爐的流化質量，如料層厚度過大，有可能引起流化不好造成爐膛結焦或滅火。一般來說，料層差壓應控制在7000-9000Pa之間。

(4)爐膛差壓

爐膛差壓是一個反映爐膛內固體物料濃度的參數。通常將所測得的燃燒室上界面與爐膛出口之間的壓力差作為爐膛差壓的監測數值。爐膛差壓值越大，說明爐膛內的物料濃度越高，爐膛的傳熱系數越大，則鍋爐負荷可以帶得越高，因此在鍋爐運行中應根據所帶負荷的要求，來調節爐膛差壓

二 循環流化床鍋爐的防磨問題

1 水冷壁的防磨

根據循環流化床鍋爐的運行機理，爐膛內是典型的氣固兩相流，高強度的物料反混，對膜式水冷壁產生沖刷磨蝕。通常的處理辦法是在衛燃帶覆蓋耐火材料，結果造成磨損區域上移，只好次覆蓋耐火材料，如此反復，最終以傳熱面積減少更換水冷壁管而告終。耐火材料本身的熱振穩定性是影響到整個鍋爐性能的關鍵性因素。必須承認，精心運行和維護是耐火材料不出問題的基本條件。而合理的耐火材料選型、科學施工是前提。大量的實踐表明，在鍋爐投運一年以后，如果耐火材料選型或施工存在質量問題，或者啟動野蠻，溫升速率超過耐火材料要求的限制，會陸續出現耐火材料代墜落甚至倒塌問題。出現這些問題，必須及時徹底修補。

2 分離器的防磨

在爐膛出口處，為了達到較高的氣固分離效率，對高溫煙氣進行節流加速，對中心筒和分離器的產生磨損。使中心筒變形穿孔和旋風分離器耐火材料的損壞。為此，在旋風分離器耐火材料的施工中，選擇耐磨性能強的材料，同時要嚴格控制煙氣進口和中心筒的安裝尺寸。循環流化床鍋爐大量采用了非金屬膨脹節。在使用非金屬膨脹節的爐子上都不同程度的出現過膨脹節破裂事故。如我廠的旋風分離器回料膨脹節就曾出現過幾次破裂事故。分析原因發現多是因為所選的非金屬膨脹節耐壓值不夠，流化床鍋爐的風壓較煤粉爐來說非常高，在壓力如此高的煙風道上，耐壓值不足的膨脹節會因長時間承受過高的應力而疲勞撕裂損壞。

3 過熱器的防磨

過熱器的磨損主要是由于煙氣偏流造成的。分離后的煙氣，經擴壓以5～10m／s的速度沖向過熱器，在通過第一排過熱器管后，流通截面減小，煙氣節流加速，沖刷磨損第二排管；同時伴隨著局部小面積的急劇磨損。可以在第二排過熱器管前加裝防磨罩，同時調整運行風量，避免煙氣流通偏流，形成煙氣走廊。在結構處理上，旋風分離器出口煙氣流運動方向為逆時針，灰在離心力的作用下，在過熱器前右側墻形成的灰濃度較高。增加了右側過熱器管的磨損，根據此處的煙氣流向特點，也可在旋風分離器出口過熱器前的右側墻上采用了加隔墻的處理方式。沿右墻的煙氣流遇隔墻阻礙后，灰的運動方向得到了改變，灰的運動速度也降低了'過熱器前的灰濃度趨向均勻，減少了煙氣流對過熱器的局部磨損。

4 省煤器的磨損

與過熱器相類似，省煤器的磨損采用遮擋式及防磨罩的方式處理。煙氣流經過熱器后轉向進入省煤器，轉向時分離下來的灰沿尾部豎井煙道后墻進入省煤器，靠近尾部后墻的4、5排省煤器管磨損較嚴重。我們采用了遮擋式及防磨罩的技術處理方式。采用遮擋式主要考慮降低灰的運動速度，改變灰的運動方向，使省煤器前的灰濃度趨向均勻。采用防磨罩的技術處理方式主要考慮到利用較好的防磨罩保護省煤器。

循環流化床鍋爐作為一種高效、低污染的新型鍋爐，可燃用煙煤、無煙煤、貧煤，也可燃用褐煤、煤泥、煤矸石等低熱值燃料，且燃燒效率高，國外的鍋爐燃燒效率可達95％～99％。而目前我國的流化床鍋爐實踐技術還沒有如此成熟，我們都要在實踐中不斷總結經驗以求不斷進步。