循環流化床鍋爐施工特點及運行研究

郭慶江

摘要：循環流化床鍋爐目前的使用率較高，也是熱電廠行業發展與研究的重點，合理進行循環流化床施工是發揮其作用的關鍵。本文主要對循環流化床鍋爐施工特點及運行情況予以分析，分析了循環流化床工作原理、循環流化床施工特點以及運行中可能遇到的問題，便于更好的指導同類型循環流化床鍋爐施工及運行，保證其施工效果與運行質量。

關鍵詞：循環流化床;鍋爐施工;施工特點;運行管理

所謂的流態化是指氣體或液體按照一定速度向上流過固體顆粒層時，固體顆粒層會表現出類似液體狀態的現象，循環流化床鍋爐是以流態化研究原理為基礎。循環流化床鍋爐是采取流態化燃燒方式的一類鍋爐，簡單地說是采用半懸浮燃燒的方式運行[1]。從循環流化床鍋爐組成方面分析，除了鍋爐本體外，還包括相關的鍋爐輔助設備，明確循環流化床鍋爐施工特點能夠保證鍋爐本體與輔助設備的有效施工，為后續鍋爐的安全運行奠定基礎。本文結合筆者自身工作經歷，對循環流化床鍋爐施工特點及運行的有關問題展開分析，為同類型鍋爐施工與運行提供參考。

1、循環流化床工作原理分析

明確循環流化床工作原理才能更好地指導循環流化床的施工與運行管理。在流化原理的基礎上，通過流態化方式完成燃燒，并進行脫硫。脫硫原理如下：循環流化床是通過石灰石爐內燃燒完成脫硫，即煤中的硫能夠在爐膛內反應后生成二氧化硫與相關的硫化物;一定粒度范圍內的石灰石會逐步進入爐膛，石灰石經過高溫加熱后形成煅燒反應，形成較多孔疏松的氧化鈣，氧化鈣可吸收二氧化硫，生成硫酸鈣，硫酸鈣會逐步堵塞孔隙，持續性覆蓋在氧化鈣表面，實現脫硫[2]。脫硫之后，能夠依靠輻射傳熱、氣體對流換熱、顆粒對流換熱等方式達到傳熱目的。

2、鍋爐概況及特點分析

以某鍋爐廠生產的循環硫化床鍋爐為例進行分析，其具有單汽包自然循環、超高壓、一次中間再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣等特點。從參數方面分析，在鍋爐最大連續蒸發量背景下過熱蒸汽流量可達到465t/h，該循環流化床鍋爐對應的汽輪發電機組容量為135MW，能夠完成汽輪機定壓下的正常啟動與運行。本次研究中的鍋爐為循環流化床燃燒技術，通過高溫絕熱分離器完成循環物料的有效分離，并在平衡通風背景下燃燒。

從鍋爐組成方面分析，其包括爐膛、自平衡“U“型回料閥、高溫絕熱分離器以及尾部對流煙道。通過膜式水冷壁作為整個燃燒過程中的蒸發受熱面，水循環方面采用的是自然循環、單汽包、單段蒸發系統。通過水冷布風板與直徑大較鐘的罩式風帽，保證了循環流化床能夠更均勻的完成布風，減少運行中可能出現的堵塞、結焦風險，而且采取上述方式有利于后續的維修與保養。為提高蒸發受熱面，該鍋爐燃燒室內采用雙面水冷壁，從提高過熱器系統和再熱器系統的輻射傳熱性方面考慮，整個燃燒室內安裝了屏式Ⅱ級過熱器、屏式熱段再熱器，更加靈活地在鍋爐燃燒過程中調節鍋爐過熱汽溫、再熱汽溫，提高整個鍋爐的燃燒效率[3]。

鍋爐中包括2個高溫絕熱分離器，其內徑達到8.08米，將一個非機械型回料閥安裝在高溫絕熱分離器回料腿下，通過自平衡方式完成回料，通過高壓風機單獨提供流化密封風。上述不同部分共同組成了物料熱循環回路，這也是整個循環流化床鍋爐的關鍵。根據前述分析的循環流化床工作原理，煤同石灰石通過燃燒后脫硫，煙氣利用分離器凈化，然后進入到尾部煙道。鍋爐中包括膨脹中心，合理選擇性能較好的非金屬膨脹節，使用其對不同煙氣、物料對應煙道予以連接，解決熱脹冷縮過程中可能引起的局部移位與密封，保證整個鍋爐中心良好的密封性能。從整個鍋爐的密封性能方面分析，充分利用技術成熟的密封技術對穿墻部位加以分析，提高整個鍋爐的密封性能。

本次所使用的鍋爐循環流化床具有多方面的優勢，如能夠保證低硫排放、燃燒效率較高、降低氮氧化合物的排放，能夠滿足多種類型燃料的燃燒。針對整個循環流化床的局部采取防磨措施，提高整個鍋爐的安全運行效果。比如料腿內表面、高溫絕熱分離器表面、下部燃燒室內表面、雙面水冷壁表面等。風帽包括內管（小直徑）與外罩（大直徑），并通過螺紋連接，保證流化均勻性，安裝與維修更加便捷，不易堵塞。通過床上與床下啟動燃燒器相結合的方式，提高啟動響應速度，降低燃燒消耗。

3、循環流化床鍋爐不同結構施工特點與運行情況分析

循環流化床在施工階段包括多項內容，同時在運行過程中也可能出現相關問題，這些都要求掌握不同施工特點以及運行潛在問題，具體分析如下：

3.1密封性施工與運行分析

循環流化床在施工過程中對整個鍋爐的密封性要求較高，鍋爐爐膛內采用正壓燃燒，而較多構件需要與鍋爐爐膛連接，如風管道、油槍、物料管道、測點等，這些如果與鍋爐爐膛施工中密封不可靠，則可能引起物料外漏，燃燒效率以及燃燒環境等都會受到影響。施工過程中需要注重不同焊接點的密封性，包括給煤口、二次風口、床上點火器接口、回料閥接口等，規范進行嚴密性試驗分析，確保不同連接部位與鍋爐爐膛具有完整的密封性。

針對床下點火燃燒器非金屬膨脹節的安裝，需要注意在運行中可能出現膨脹節燒壞問題，不僅需要保證整個安裝過程中的密封性，同時在膨脹節安裝期間，合理使用保溫材料，設置鋼絲網，實現對整個膨脹節的保護[4]。

3.2旋風分離器安裝與運行分析

循環流化床的正常工作離不開旋風分離器，整個鍋爐的系統安裝、運行、故障情況等都會受到旋風分離器的影響。本次在旋風分離器施工中選擇地面組合形式，需要在鍋爐封頂前將其吊入，根據施工進度及時組合分離器錐段與直段，分片吊裝與組裝出口與出口的煙道分片。安裝回料閥時需要保證與爐膛有一定的距離，仔細核對精準非金屬補償器的安裝位置，避免非金屬補償器錯位等引起膨脹節的損壞。

3.3保溫交叉施工分析

施工過程中存在一定的交叉內容，為保證施工進度，可采取分段施工與交付方法，即先完成爐膛、分離器等施工;地面澆筑冷渣器頂蓋，吊裝施工;旋風分離器頂蓋、分離器進出口頂部需要先行完成安裝與加固，完成烘爐后進行頂板施工。需要注意的是運行期間可能因為不同部位膨脹性不同出現頂板撕裂，施工中需要保證整個焊接質量。

3.4風帽施工與運行

循環流化床中的冷渣器、回料閥、風室水冷壁都需要布置風帽，風帽施工中需要根據設計圖紙，保證安裝位置的準確性，檢查安裝高度、固定方式以及安裝角度。風帽施工中避免出現角度偏差影響物料流化效果。風帽安裝完成后做好防護，避免風帽孔眼出現堵塞，影響正常通風。

3.5循環流化床試運行常見問題分析

回料閥在試運行過程中可能因為吊桿固定后無法調節，工作狀態下出現振動;尾部受熱面在試運行過程中可能出現低頻共振，可能與安裝有關，也有可能是在試運行階段尾部受熱面存在灰，隨著燃燒的進行，尾部受熱面低頻共振問題消失。針對施工中不同區域可能出現的受熱后局部撕裂問題，視情況可對局部采用分段式施工，避免整體膨脹系數不同出現撕裂。

結束語

循環流化床鍋爐施工前需要結合具體情況，分析其施工特點，通過試運行發現可能出現的問題，通過分析可能問題，靈活調整施工方案，更好的保障施工進度與后續運行可靠性。

參考文獻

[1]余衛.循環流化床鍋爐內襯澆注施工探討[J].科技風，2020（10）：119.

[2]馬可.220t/h循環流化床蒸汽鍋爐模塊化吊裝施工技術研究[J].佳木斯職業學院學報，2019（04）：259-260.

[3]劉聰，白月，顧楊楊，王金龍.410t/h循環流化床鍋爐風量選型及配風管道安裝設計[J].電站系統工程，2019，35（02）：46-48.

[4]張占權.淺談130t/h循環流化床鍋爐安裝施工技術[J].建材與裝飾，2017（36）：230-231.