發電廠循環流化床鍋爐安全運行探討

楊進超

摘要：我國循環流化床燃燒技術已形成獨立的理論體系，但從參數分類上對大型循環流化床鍋爐的運行問題和應對措施分析較少。文章介紹了發電廠循環流化床鍋爐的基本組成，分析了發電廠循環流化床鍋爐的故障及應對措施，從而使企業實現低成本、高效益、低污染的可持續發展。

關鍵詞：燃煤電廠;循環流化床;鍋爐;安全

1導言

循環流化床作為一種清潔燃煤技術，具有燃料適應性廣、爐內脫硫成本低、燃燒效率高等特點，已廣泛應用在工業鍋爐中。這些工業鍋爐一般容量較小，用于供熱或供氣。循環流化床鍋爐運行中，常見的問題有輸送煤過程中出現故障、鍋爐內部加熱面長時間損耗、物料流化不均勻及從點火到設備開始工作經過的時間過長等。因此，必須對整個循環流化床鍋爐系統進行實時監測，及時發現問題所在，對可能出現的問題進行預防，針對一些潛在故障加以維護，實現提前預防、早發現、快處理，在保證低污染的情況下，使得企業利益最大化。

2循環流化床鍋爐特點

2.1循環流化床鍋爐煤炭燃燒率高

循環流化床采用的是動態流態化燃燒，許多灰粒子在爐內進行穩定的循環，而新加入的煤炭資源只占用床料的很小部分，這就使爐內的熱量交換較為充分，更好、更高效地讓煤炭預熱和著火。對于未燃燒充分的煤粒子來說，通過反復循環增加了煤粒子在爐內的停留時間使其可以多次參與熱量交換，從而達到充分燃燒的目的。循環流化床適應原材料性能也比較強，無論是高硫煤、洗中煤還是煤矸石等都可以使其充分燃燒，提高資源的利用率。

2.2循環流化床鍋爐調節性較強

由于灰粒子在循環流化床鍋爐內進行高溫循環，儲存的熱量較多，可以使爐內的溫度保持在一個平穩的水平上，當新煤炭加入后為其迅速預熱和著火提供熱量供應，因此循環流化床的負荷可以非常低，從而有利于對負荷進行更好的調節。當循環流化床負荷發生變化時，通過調節給煤量和流動速度就可以對負荷進行相應的調節。

2.3循環流化床對環境污染小

循環流化床既可以對煤炭進行脫硫，又可以進行脫氮。可以說循環流化床一個很重要的優勢就是可以高效脫硫脫氮，從而達到保護環境的目的。煤粉爐內溫度過高會導致煤焦煤渣過多而影響脫硫脫氮效果，爐內溫度過低又會使熱量損失，達不到煤粉充分燃燒的目的。而循環流化床因其內部溫度一般在900℃左右，可以為煤炭脫硫處理提供最合適的溫度，通過加入脫硫劑比如石灰石等，使脫硫效果可以達到90%左右。循環流化床鍋爐內溫度不算太高又采用分級送風，在對煤炭進行燃燒的過程中可以充分抑制氮氧化物的生成。通過這種方式可以有效實現脫硫脫氮，使得對大氣環境污染減少。

3發電廠循環流化床鍋爐運行安全問題

3.1設備長期使用老化問題

循環流化床鍋爐相對于傳統鍋爐來說，其內部的燃料粒徑過大，甚至是傳統鍋爐的幾十倍，再加上體積的大小不一，盡管循環流化床內部受熱面采用特殊材料制成，但長期的腐蝕磨損使得整個鍋爐內部損耗嚴重。因此在選擇鍋爐材料時，應盡可能選擇低成本、耐高溫、耐撞擊的新型材料，以延長其使用壽命。循環流化床鍋爐的主要易受損部位包括布風裝置、水冷壁管、屏式過熱器、煙道受熱面等，應盡可能最大程度地降低磨損程度。

3.2設備長期使用老化問題及應對措施

循環流化床鍋爐相對于傳統鍋爐來說，其內部的燃料粒徑過大，甚至是傳統鍋爐的幾十倍，再加上體積的大小不一，盡管循環流化床內部受熱面采用特殊材料制成，但長期的腐蝕磨損使得整個鍋爐內部損耗嚴重。因此在選擇鍋爐材料時，應盡可能選擇低成本、耐高溫、耐撞擊的新型材料，以延長其使用壽命。循環流化床鍋爐的主要易受損部位包括布風裝置、水冷壁管、屏式過熱器、煙道受熱面等，應盡可能最大程度地降低磨損程度。

3.3循環流化床鍋爐啟動運行時的故障

區別于傳統鍋爐，循環流化床鍋爐采用電子點火槍來啟動，通過床上、床下熱煙氣的方式點火。循環流化床鍋爐啟動運行時的故障有：a）由電子點火槍噴射出熱油燃燒所產生的熱煙氣形成加熱床料，此時，由于溫度急劇增大，鍋爐內部的耐熱壁受熱不均勻，從而可能導致脫落。b）向循環流

化床鍋爐中投放燃料時，對燃料的投入量控制不當，導致鍋爐內O2消耗過快，燃燒床溫度過高，從而需要在鼓風口增加鼓風強度來補充鍋爐內部O2。但這種處理方式也會產生一系列弊端，比如鼓風量過大使得鍋爐內部溫度下降過快進而導致熄火。

4發電廠循環流化床鍋爐安全運行

4.1對循環流化床鍋爐的各參數指標要正確控制

鑒于循環流化床的構造特點和運行方式，其對于風量的要求遠高于傳統的煤粉爐。風量中的氧氣是煤粉進行燃燒的必要條件，控制好床壓、總一次風量、床料厚度是提高循環流化床鍋爐節能降耗能力的有效途徑。對風量的控制要以燃燒中最合適的風煤比為基準來進行。相關技術人員要根據本廠的實際情況科學的計算出相關指標，在生產過程中嚴加控制。同時在年度大修時，要對鍋爐風量測定元件進行標定。對一次、二次風量以及總風量通過熱質式流量計進行準確標定，之后利用修正熱工測量系統對標定結果進行控制，來達到自動調節的精準性。對循環流化床鍋爐的床溫也要進行控制，通過外置床錐形閥開度來調整控制床溫在800℃左右，此溫度可以使燃燒更加充分，效率更高，旋風分離器入口煙溫不能過高，否則會使耐火材料損毀。一旦煙溫異常會導致回料錐閥開度兩側的減溫裝置出現異常，控制好煙溫也可以實現節能降耗的目的。

4.2結焦問題改善措施

（1）對機組啟動方式進行優化，選擇合適的床壓、風量和投煤溫度。

（2）嚴格控制啟動時床溫上漲幅度，保證爐內燃燒均勻。燃煤電站鍋爐在啟動階段采用上述措施后，根據運行情況很少出現爐膛結焦問題。

4.3啟動故障維護

總結了一些經驗之后，根據循環流化床鍋爐與傳統鍋爐的區別，制定出一套較為可靠的方案：a）為了使得鍋爐內部耐火材料受熱均勻而不至于脫落，結合循環流化床鍋爐投放燃料的特點，從常溫下開始加熱，大致需要4～6h鍋爐可達到穩定溫度;b）考慮到鍋爐中燃料投放的量及鼓風強度不太好控制，等鍋爐內部的整體情況穩定后再開始投料，并對內部溫度及內部O2的濃度進行實時監測，根據不同的情況來設置鼓風強度;c）應結合“互聯網+”技術進行遠程監測及控制，從而有效應對鍋爐點火時的故障。

4.4合理控制鍋爐床溫

除了煤燃料的粒徑外，對于循環流化床還需要考慮設備安全性及成本等問題對燃燒床溫度進行控制。煤燃料進入循環流化床鍋爐燃燒之后，被分離出來形成焦炭，而焦炭也是一種可燃物，但其所需要的燃燒溫度較高，一般至少需要達到800℃，焦炭顆粒主要發生在稀相區。因此，為了設備的維護，一般會在稀相區和密集相區之間安裝一個二次鼓風裝置，但是過大的風量使得稀相區溫度急劇下降而達不到焦炭所需的燃燒溫度，導致廢渣中含碳量增高。因此，需要適當提高稀相區的燃燒溫度，但需要控制在1000℃以下，這樣稀相區的溫度就不會下降太多而導致焦炭消耗不完全，進而有效降低含碳量，并且也在一定程度上保障了設備安全運行。

結束語

綜上所述，循環流化床鍋爐作為一種新型環保型鍋爐，相對于傳統鍋爐來說具有操作簡單、控制調整方便等優點，但要使該鍋爐實現低成本、高經濟效益、高安全性還需要一定的改進，使得循環流化床鍋爐在保障安全的前提下實現經濟效益最大化。在循環流化床鍋爐運行時，要利用各種方法來提高資源的利用率，實現其節能降耗，一方面可以實現火電廠的資源合理配置，另一方面可以促進火電廠穩定健康發展，對循環流化床節能降耗的研究意義非常深遠，希望有后來者繼續對此展開深入研究。

參考文獻：

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