循環(huán)流化床鍋爐設計運行中的技術研究

章健紅 鄧 健

江陰市七星機械設備制造有限公司 江蘇 江陰 214400

1 引言

循環(huán)流化床鍋爐的應用，可以應用先進的燃燒技術，表現(xiàn)出燃燒效率高、污染物排放量少以及清潔等優(yōu)點。這主要由于此類鍋爐運行中會循環(huán)利用燃燒材料和石灰石等并反復開展脫硫和低溫燃燒，實現(xiàn)燃燒效率的提升以及有害氣體量的減少，同時此種鍋爐對于燃料的適應性較強，還可以充分利用灰渣，具有良好的調(diào)節(jié)性能等。但是此類鍋爐運行中也容易出現(xiàn)磨損、結(jié)焦以及物料循環(huán)不暢等方面的問題而影響其運行效率及其優(yōu)勢的發(fā)揮，為此文章就從此類鍋爐運行角度分析其常見問題并研究相應的完善措施。

2 循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)勢分析

正如前文所述，此類型鍋爐的主要優(yōu)勢就是燃料適應性強、燃燒效率高以及環(huán)保性能良好。一是針對燃料適應性來說，由于此類鍋爐通過爐外循環(huán)和爐內(nèi)循環(huán)實現(xiàn)對燃料的循環(huán)燃燒，并且依據(jù)物料濃度的不同將爐膛分為稀相區(qū)、密相區(qū)以及過渡區(qū)三個分區(qū)。在其中的密相區(qū)中，固體顆粒的濃度和熱容量較大，燃料進入此區(qū)域則容易著火。而稀相區(qū)則是燃料燃燒和燃盡的主要區(qū)域，在此區(qū)域中還開展蒸發(fā)受熱面和爐內(nèi)氣固量相區(qū)的介質(zhì)換熱，便于控制鍋爐溫度。此外，此種鍋爐運行中還可以對飛灰進行再循環(huán)燃燒，并且結(jié)合其飛灰量的不同對燃燒室的吸收比例進行調(diào)整，便于實現(xiàn)對劣質(zhì)煤的燃燒。二是針對燃燒效率來說，正是由于此類鍋爐可以實現(xiàn)飛灰的再燃燒，因此可以大大提升燃燒效率，甚至可以達到90%以上。三是針對環(huán)保性能來說，在此類鍋爐使用中不需要使用磨煤機來粉碎煤炭原料，節(jié)約磨煤機的含碘量。而且還可以往鍋爐中加入石灰石起到脫硫的作用，減少有害物體的排放量。此外經(jīng)過此種鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰渣具有良好的活性，可以在建筑工程施工中將其作為原料進行利用，提升資源利用率，避免灰渣等排放物對環(huán)境和土地資源造成污染。

3 循環(huán)流化床鍋爐設計運行中常見問題

3.1 磨損問題 此類鍋爐運行中其基本原理就是將固體燃料進行流體化處理之后摻入煤矸石和石灰等進行燃燒，而處于流體狀態(tài)的燃料在流動時會接觸設備并對其造成磨損危害，而且此燃料的流速大且濃度高會加速對受熱面和耐火材料的磨損，加之溫度變化會產(chǎn)生應力變化，加劇對具有不同熱膨脹系數(shù)耐火構(gòu)件的磨損危害。

3.2 結(jié)焦問題 此問題通常會由于旋風分離器溫度過高、床料結(jié)塊以及返料器堵塞等原因引起，導致鍋爐運行效率的降低并增加出現(xiàn)安全事故的概率。比如燃燒室中出現(xiàn)溫度過高的問題，在溫度大于灰的變形溫度之后會使得爐內(nèi)未燃燒的燃料重新燃燒，這就會進一步提升床溫而造成此問題。而如果鍋爐運行中出現(xiàn)了物料循環(huán)系統(tǒng)的漏風問題也會造成熱床料中的可燃物重新燃燒，但是在熱量不足的情況下就會造成局部超溫結(jié)焦問題。此外，在鍋爐啟動時如果煤油混燒時間過長或者出現(xiàn)了風量與燃煤顆粒不匹配的問題會降低燃燒速度，這就會增加未完全燃燒的油渣量，此油渣會與床料結(jié)合而造成結(jié)焦問題。如果鍋爐運行中存在流化效果不佳的問題也會增加松散渣塊的數(shù)量，或者在出現(xiàn)返料器堵塞時造成物料不足以及溫度升高的問題，同樣會引發(fā)此問題。

3.3 給煤系統(tǒng)問題 此類鍋爐中給煤系統(tǒng)運行時容易出現(xiàn)給料閥堵塞、跳閘、煤倉粘煤、給煤機鏈條爬坡、斷鏈等問題。這主要由于如果鍋爐燃燒所用燃料的顆粒較大，會增加燃料顆粒之間的粘結(jié)性導致其流動性的降低，增加煤倉和給煤機出現(xiàn)堵塞問題的概率。加之給煤機中的入口電動擋板可能會阻礙燃料的正常流動，加劇給煤機對燃料的堵塞和擠壓問題，會引發(fā)其鏈條爬坡或者斷鏈問題。

4 循環(huán)流化床鍋爐設計運行中的技術與完善措施

4.1 針對磨損問題的對策 為了減少流態(tài)化的燃料與受熱面等碰撞而造成磨損問題，在設計鍋爐時可以針對容易出現(xiàn)磨損的部位采用具有較高耐磨性的材料。同時在鍋爐運行中還需要對燃料顆粒的粒徑以及流動速度進行調(diào)節(jié)，減少其對受熱面等造成的沖擊力，保證燃料粒徑的均勻性，通過降低風速的方式降低燃料的流動速度。此外還可以改變?nèi)剂狭鲃臃较蚺c設備表面的接觸角度，在設計階段嚴格計算煙氣進出口、中心筒、導流設備等部件的尺寸，保證煙道的平滑性，并且將防護裝置安裝在容易出現(xiàn)磨損的問題，最大化降低此問題的發(fā)生概率。

4.2 針對結(jié)焦問題的對策 控制燃料流化狀態(tài)的均勻性以及保持勻速狀態(tài)，防止出現(xiàn)超溫或者局部重溫問題有助于避免結(jié)焦問題的發(fā)生。還要實時監(jiān)測運行溫度，調(diào)節(jié)好煤量和風量，嚴格控制床溫和料層壓差等。為了提升燃燒效率，還要在鍋爐啟動之前掌握煤種參數(shù)，針對矸石和無煙煤，需要對一次和二次風的比例及逆行調(diào)節(jié)來保證風煤的充分混合，避免分離器和返料器中的超溫問題。同時要做好對返料器運行情況的監(jiān)視工作，調(diào)整返料分量來保證床溫和料層溫度正常，避免出現(xiàn)返料器堵塞問題。

4.3 針對給煤系統(tǒng)問題的對策 為了確保給煤系統(tǒng)的正常運行，需要控制燃料顆粒大小和濕度等符合要求，還要控制細微顆粒，避免過細的顆粒導致燃料粘結(jié)性的增加，針對濕度過大的燃料需要進行烘干處理。如果需要摻燒煤泥，也需要提前進行烘干或晾曬處理。可以適當增加給煤機的數(shù)量，控制煤倉的燃料處于良好的流動狀態(tài)，去除矸石中的大塊煤和劣質(zhì)煤，通過多級除鐵器的應用，防止出現(xiàn)皮帶斷裂等問題。

5 結(jié)語

雖然循環(huán)流化床鍋爐在使用中表現(xiàn)出良好的燃燒效率和環(huán)保性等優(yōu)點，但是使用中也容易由于設計和運行等方面的原因而導致磨損、結(jié)焦、給煤系統(tǒng)故障等問題，這就需要從設計和運行階段做好調(diào)整和應對，有效預防和解決此類問題。同時還要積極應用新工藝等改進此類鍋爐設計，提升其運行效率和穩(wěn)定性、安全性等。