提高循環流化床鍋爐性能的幾點措施

沙青林

（云南銅業股份有限公司冶煉加工總廠 物資采購部，云南 昆明 650000）

提高循環流化床鍋爐性能的幾點措施

沙青林

（云南銅業股份有限公司冶煉加工總廠 物資采購部，云南 昆明 650000）

分析了循環流化床鍋爐存在的一些常見問題的原因，介紹了根據理論和實踐得到的提高燃燒效率、防止磨損、密封、防堵塞、防泄漏、防結焦等一些改善循環流行化床鍋性能的有效措施。對于改善循環流化床鍋爐的可靠性及使用效率具有一定的指導作用。

循環流化床鍋爐；燃燒效率；密封；結焦

0 引言

循環流行化床鍋爐技術是近十幾年來迅速發展的一項高效低污染清潔燃燒枝術。由于高可靠性，高穩定性，高可利用率，最佳的環保特性以及廣泛的燃料適應性，特別是對劣質燃料的適應性，該技術在電站鍋爐、工業鍋爐和廢棄物處理利用等領域已得到廣泛的商業應用。但因循環流行化床鍋爐自身結構、工作原理等因素，也存在許多缺點，本文針對循環流行化床鍋爐一些不足之處，提出切實可行的改善技術措施。

1 循環流行化床鍋爐概述

固體粒子經與氣體或液體接觸而轉變為類似流體狀態的過程，稱為流化過程。流化過程用于燃料燃燒，即為流化燃燒，其爐子稱為流化床鍋爐。循環流化床鍋爐的基本作用是將燃料的化學能轉換成蒸汽的熱能，轉換過程中采用了循環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兩個豎井。前部豎井為總吊結構，四周有膜式水冷壁組成。自下而上，依次為一次風室、密相床、懸浮段，尾部煙道自上而下依次為高溫過熱器、低溫過熱器及省煤器、空氣預熱器。尾部豎井采用支撐結構，兩豎井之間由立式旋風分離器相連通，分離器下部聯接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內部均設有防磨內襯，前部豎井用敖管爐墻，外置金屬護板，尾部豎井用輕型爐墻，由八根鋼柱承受鍋爐全部重量。鍋爐采用床下點火煤氣，分級燃燒。

循環流行化床鍋爐雖然具有燃燒效率高、煤種適應性廣、有害氣體排放濃度低、負荷調節范圍大等優點，但存在灰渣熱量損失大、風機電耗高、水冷壁易磨損、點火時間較長等缺點。

2 改善鍋爐相關性能的技術措施

2.1 提高鍋爐燃燒效率的措施

實踐證明，高溫旋風分離是建立明顯熱灰循環系統、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分離加水冷料腿結構和自然循環方式，冷卻效果好，既能提高了鍋爐的燃燒效率，又保證了運行的安全穩定性。

2.2 防磨措施

由于處于不同區域結構的磨損原因、程度不同，所以針對不同結構提出了相應的防磨措施。主要有以下幾點：

（1）燃燒室底部：一次風、二次風吹動固體顆粒在燃燒室底部密相區（即風-煤-爐渣強烈混合的區域）烈翻騰運動，為了防止固體顆粒直接撞擊水冷壁而造成磨損，將整個密相區水冷壁管的內表面焊接上密布銷釘，覆蓋高強度耐火澆注料，高強澆注料燒結后，可以長期可靠使用，從而杜絕了燃燒室底部密相區水冷壁的磨損。

（2）爐膛部分：鍋爐運行中，沿膜式壁內側有一層下降灰流，稱為內循環灰。該部分灰沿膜式壁向下流動，對磨損來說是縱向沖刷。另外，下降的流速也較低，所以對膜式壁的磨損很輕微。考慮到爐膛內貼壁回流灰會對水冷壁和流化床耐火材料結合部造成磨損，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，在四面水冷壁與耐火材料結合處使管子向外讓開一定距離，使管子避開磨損區域；②對密相區和稀相區的交接部位采用超音速噴涂耐磨合金材料。這樣兩項防磨措施共用，確保了水冷壁的長期安全運行。

（3）燃燒室部分：該部分處于流化床的濃相區及過渡區，灰濃度高，設計采用在膜式壁管上焊接銷釘澆鑄耐磨澆注料來防磨。

（4）爐膛下部與燃燒室上部結合處：由于貼壁灰流的存在，該處如不采取防護措施將出現局部磨損，采取措施避免灰流在結合部形成渦流，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相同的防磨措施。

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

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

2.3 密封措施

鍋爐密封的好壞及完善程度，直接關系到整個運行現場的工作條件以及鍋爐的效率，因此，應采取措施改善鍋爐密封性能。鍋爐需要專門設計密封位置大致有以下方面：

（1）爐膛出口到旋風分離器，采用非金屬膨脹節和鋼板組件做密封。

（2）當鍋爐熱態運行以后，由于相鄰各組部件的受熱膨脹而可能導致組部件的損壞和變形，從而會產生漏風、漏煙、漏灰的各個部位；旋風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，給煤機與給煤管結合部位，各二次風管的分風管與主風管交接部位，均采用不銹鋼制成的膨脹節。鍋爐采用高溫旋風分離循環燃燒系統,爐膛燃燒室與風室采用膜式水冷壁結構連成一體，為全密封結構。

各部件及結合處密封措施如下：

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

（2）風室部分：室布置有一次風入口、燃燒器入口，風室與連接件采用焊接結構。

（3）爐膛出口與旋風分離器結合處：由于爐膛采用懸吊結構，鍋爐啟動后該結合處有相對膨脹，采用滿足各方向膨脹量的非金屬膨脹節結構。

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

（5）二次風分管與母管，給煤機與燃燒室亦相對膨脹，其膨脹結構采用不銹鋼質多波紋膨脹節。

2.4 防止底灰系統堵灰措施

為了防止底灰系統堵灰，確保除底灰渣系統正常運行，采取如下措施：①流化床冷渣器出口四周合理布置風帽，防止大顆粒堵塞排渣口；②冷渣器底部排渣閥前布置一級碎渣機，在異常工況下，當排渣粒度較大時，可將鍋爐排渣破碎至系統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霧化噴嘴噴入冷渣器，防止事故噴水進入除灰系統，避免由此引起灰渣粘結而導致的輸送管路堵塞。

2.5 防止床溫超溫、結焦及鍋爐各受熱面結焦的措施

為防止床溫超溫、結焦及鍋爐各受熱面結焦，可采取以下措施予以預防：①對鍋爐熱力性能的良好預測確保了床層、爐膛、旋風分離器及返料器內的溫度不超出設計值；②鍋爐設計的合理性確保爐膛斷面及沿爐膛高度方向上溫度場的均勻；③采用高溫旋風分離器，可有效控制旋風分離器下部的二次燃燒；④采用成熟的爐膛布風裝置——水冷布風板，布風均勻，選取適當的布風板及床層阻力，確保鍋爐在運行過程中床層流化均勻；⑤風帽按設計規定排列，避免大顆粒在布風板上沉積，保證布風均勻，流化質量良好，床層內無死區；⑥采用爐前氣力播煤裝置，使給煤入爐均勻，以避免局部富煤區域在運行過程中遇氧爆燃而引起局部超溫、結焦現象的出現；⑦爐內采取下濃上稀的流態化工藝，二次風調節裕度較大，通過一、二次風的調節可迅速調節床溫，將床溫控制在允許范圍內；⑧運行中通過監視布風板上均勻布置的熱電偶和床壓測點，對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風帽合理布置，保證布風均勻；③合理配置二次風，分三層布置二次風，二次風的噴口射出采用較高流速，能夠加強燃燒空氣與床內物料的混合，同時還可以通過對二次風風量的上下分配對鍋爐燃燒室的燃燒情況進行有效的調整；④采用高效率的分離器，保證燃料在爐內有較長的停留時間；⑤排渣口遠離進煤口，有效防止入爐煤短路進入冷渣器；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，使碳粒在爐膛內停留合理的時間，確保碳粒子的一次燃燼率。

（2）采用較高的二次風噴口速度，強化爐內氣流擾動，使風煤混合均勻。

（3）爐膛溫度由下至上較為均勻，有利于碳的燃燼。

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

（5）采用高溫旋風分離器，可有效捕捉煙氣中的細小顆粒。

3 結束語

針對循環流行化床鍋爐燃燒效率、磨損、密封、堵灰、泄漏、結焦等問題，提出了以上具有針對性的應對技術措施，有效的改善了鍋爐的性能，提高了鍋爐運行穩定性。

[1]臧廣州.循環流化床鍋爐設計選型與技術改造及優化運行實用手冊[M].吉林:銀聲音像出版社，2005.

[2]趙明泉，等.鍋爐機構與設計[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，1997.

[3]岑可法，等.循環流化床鍋爐理論設計與運行[M].北京:中國電力出版社，1997.

[4]全國電力行業CFB機組技術交流服務協作網組.循環流化床鍋爐磨損機理及防治[M].北京:中國電力出版社，2008.

[5]靳建如.75 t/h循環流化床鍋爐試運中的問題及處理[J].中氮肥，2008，1.

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。主要從事熱能動力及生產設備的管理與維護。