流化床鍋爐燃燒效率與效益探討

郝躍峰

（鄭州鄭鍋安裝工程有限公司，河南 鄭州 450001）

流化燃燒是一門(mén)新的燃燒技術(shù),需有一個(gè)認(rèn)識(shí)和熟練的過(guò)程才能掌握其規(guī)律，在理論上尚有許多不成熟和不完善的地方，加之國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)、研制的流化床鍋爐，由于資金投入不足，開(kāi)發(fā)力量分散，試驗(yàn)手段欠缺等因素的制約，新研制的鍋爐推上市場(chǎng)后，必然會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)不斷的探索和實(shí)踐，通過(guò)大量的技術(shù)改造和設(shè)備治理，逐步得以克服和完善，并取得較好的效果。

1 完善設(shè)備，保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

（1）解決結(jié)焦關(guān)，穩(wěn)定運(yùn)行周期。提高熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益，離不開(kāi)鍋爐的穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。返料器結(jié)焦是流化床鍋爐經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題，鍋爐一旦出現(xiàn)結(jié)焦，輕則降負(fù)荷運(yùn)行，重則停爐清理，少則一二天，多則一星期。本廠流化床鍋爐運(yùn)行的初期頭半年時(shí)間，返料器結(jié)焦達(dá)高達(dá)8次之多，給本廠造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過(guò)多次的觀察、分析和研究，終于摸清了結(jié)焦的原因:一是返料風(fēng)量不足，造成返料不暢;二是煤中的細(xì)粉末過(guò)多，在燃燒過(guò)程中，大量的細(xì)煤末未經(jīng)燃燒進(jìn)入返料器中，在返料器中二次燃燒，造成高溫結(jié)焦;三是煤種變化太大，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和調(diào)整。

針對(duì)這一狀況，采取了下列措施：①加大返料風(fēng)管的直徑，增加返料風(fēng)量，返料風(fēng)管由原來(lái)Φ89mm更換成Φ133mm；同時(shí)將原設(shè)計(jì)150℃的返料熱風(fēng)改造成自然冷風(fēng)，降低了返料器內(nèi)溫度，解決了返料器結(jié)焦的根本問(wèn)題。②穩(wěn)定入爐煤種，改變?nèi)剂系念w粒配比，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)煤種和粒度要求配煤，降低細(xì)煤顆粒所占的比例。保持較理想的粒度級(jí)配，使?fàn)t內(nèi)有均勻的溫度場(chǎng)。上述改造完成投入運(yùn)行后，再?zèng)]出現(xiàn)因返料器結(jié)焦造成停爐的現(xiàn)象，從而保證了鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（2）解決斷煤?jiǎn)栴}。投產(chǎn)初期，本廠發(fā)現(xiàn)該爐多次出現(xiàn)燃煤在落煤口堵塞的現(xiàn)象，造成斷煤，嚴(yán)重影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)問(wèn)題:一是出在給煤口的轉(zhuǎn)彎角度上，由于角度接近垂直，一旦煤濕，絞龍會(huì)在給煤口處堵塞，根據(jù)以上情況本廠調(diào)整了給煤口角度，由直角改為斜角度;二是播煤風(fēng)采用二次風(fēng)，在鍋爐點(diǎn)火并爐期間，二次風(fēng)并不投入運(yùn)行，造成煤在點(diǎn)火期間經(jīng)常在絞籠口堵塞。因此本廠把播煤風(fēng)由二次風(fēng)改為一次風(fēng)。經(jīng)過(guò)以上改造，煤的堵塞現(xiàn)象迎刃而解。

2 通過(guò)技術(shù)改造，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

2.1 解決負(fù)荷難題

國(guó)產(chǎn)流化床鍋爐存在的最根本問(wèn)題鍋爐蒸發(fā)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，在本廠情況更加嚴(yán)重，鍋爐最高出力在72t，平均出力在65t左右，達(dá)不到其額定值，使鍋爐的經(jīng)濟(jì)性受到嚴(yán)重影響。由于循環(huán)流化床運(yùn)行工況的復(fù)雜性，影響這一問(wèn)題的因素是多方面的。根據(jù)本廠實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)分析和論證，并向有關(guān)專(zhuān)家請(qǐng)教，本廠主要做了以下幾點(diǎn)來(lái)解決鍋爐的負(fù)荷問(wèn)題:

（1）增加物料循環(huán)灰量，提高旋風(fēng)分離器工作效率。在運(yùn)行初期，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，對(duì)燃料的粒度級(jí)配要求不甚嚴(yán)格，致使燃料中粗顆粒占有的較大比例，細(xì)顆粒的份額較小，造成鍋爐下部燃料燃燒時(shí)放出的熱量不能及時(shí)被受熱面吸收，使鍋爐帶負(fù)荷能力降低。問(wèn)題發(fā)現(xiàn)后本廠及時(shí)調(diào)整入爐燃料的級(jí)配，使之達(dá)到或接近設(shè)計(jì)值。調(diào)整后爐膛內(nèi)的溫度場(chǎng)趨于更加合理，從而使負(fù)荷率大大提高。

（2）鍋爐輔機(jī)選型不合理。流化床鍋爐能否正常運(yùn)行，不僅是鍋爐自身的問(wèn)題，鍋爐附機(jī)和配套設(shè)備是否滿足流化床鍋爐的要求也會(huì)產(chǎn)生較大影響。本廠鍋爐附機(jī)就存在這種問(wèn)題，在最初設(shè)計(jì)、安裝時(shí)，送風(fēng)機(jī)選型較小，一次風(fēng)量不足，起不到較好的擾流作用，物料得不到充分的混合;而且由于風(fēng)量不足，在燃燒室密相區(qū)缺乏足夠的氧量，鍋爐的溫度場(chǎng)分布不均勻，使鍋爐帶不上負(fù)荷。經(jīng)過(guò)制造單位、設(shè)計(jì)單位和濟(jì)南鍋爐研究所共同會(huì)診，調(diào)換了風(fēng)機(jī)后，問(wèn)題行以順利解決。

通過(guò)以上改造，鍋爐的循環(huán)灰明顯增加，內(nèi)部的溫度場(chǎng)趨于均勻，鍋爐的平均出力達(dá)到75t/h左右，達(dá)到或超過(guò)了額定負(fù)荷。提高了鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 降低鍋爐的磨損，延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命

循環(huán)流化床鍋爐的磨損問(wèn)題，一直是困擾流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。鍋爐的磨損與固體物料濃度、速度、顆粒特性和流道幾何形狀等密切相關(guān)，流化床鍋爐與常規(guī)鍋爐相比，其爐內(nèi)物料濃度要高出幾十倍到上百倍，流化床鍋爐的磨損要比其它類(lèi)型鍋爐嚴(yán)重得多。從磨損的部位來(lái)看，主要是爐膛內(nèi)密相區(qū)水冷壁管和尾部對(duì)流受熱面的飛灰磨損、飛灰對(duì)燃燒室與旋風(fēng)分離器澆注料的磨損。針對(duì)不同的磨損機(jī)理和不同的磨損部位，本廠分別采取不同的防磨措施：

（1）爐膛密相區(qū)的水冷壁管的磨損主要是在燃燒室澆注料與水冷壁管的結(jié)合處，該部位由于物料內(nèi)循環(huán)下滑和物料飛濺造成了局部磨損。運(yùn)行初期，由于沒(méi)有采取任何防磨措施，短時(shí)間內(nèi)就發(fā)現(xiàn)此部位附近的水冷壁發(fā)生大量磨損，金屬減薄為1~1.5mm，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。為消除這一現(xiàn)象，本廠采用耐溫、耐磨性能好的鐵鋁磁護(hù)瓦將磨損部位保護(hù)起來(lái)，并在已磨損部位用耐磨焊條進(jìn)行堆焊，加強(qiáng)了這些部位的耐磨性能，使水冷壁管的磨損得以緩解，延長(zhǎng)鍋爐使用的壽命。

（2）尾部對(duì)流受熱面的磨損主要是煙氣中含有的飛灰顆粒沖刷受熱面造成的，雖然循環(huán)流化床鍋爐裝有旋風(fēng)分離器，但分離器未能收集而進(jìn)入尾部煙道的灰濃度仍然很高。而且由于磨損速率與顆粒速度成3次方、與顆粒直徑成平方關(guān)系，即δ=KV3d2。流化床鍋爐本身煙氣流速較大;飛灰含量又較常規(guī)鍋爐高，因而造成磨損的強(qiáng)度大、后果也非常嚴(yán)重的。在爐膛出口處，由于氣、固兩種物質(zhì)的流向轉(zhuǎn)了90°角，在鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間停爐檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)高、低溫段過(guò)熱器、省煤器等部位磨損量相當(dāng)驚人，省煤器、過(guò)熱器還發(fā)生因管壁減薄多次發(fā)生爆管事故。對(duì)此，本廠采取的方法有;在省煤器等尾部受熱面管束的彎頭與爐墻間的間隙之間、易形成煙氣走廊的部位加裝耐溫防磨護(hù)板;在高、低過(guò)熱器的前兩排加裝鐵鋁磁護(hù)瓦(包括彎頭);同時(shí)為了最大限度地避免煙氣對(duì)其它過(guò)熱器管束的強(qiáng)力沖刷，在高溫分離器的出口、高溫段過(guò)熱器的入口部位加一道用高強(qiáng)度耐磨澆注料做成的擋煙墻，用以改變煙氣流動(dòng)方向，減輕煙氣對(duì)過(guò)熱器管束的沖刷和磨損。起到了很好的效果。

（3）解決澆注料的耐磨和脫落。本廠流化床鍋爐開(kāi)始使用的是磷酸鹽耐火磚和磷酸鹽澆注料，但由于選型時(shí)考慮耐火度不夠，一旦后半部超溫運(yùn)行時(shí)，發(fā)生耐火材料脫落事故，脫落的耐火材料又造成返料器堵塞，嚴(yán)重時(shí)造成返料器結(jié)焦事故;另一方面，由于磷酸鹽材料耐磨性能較差，連續(xù)運(yùn)行3個(gè)月就會(huì)使?jié)沧⒘夏p5mm，甚至有大坑出現(xiàn)，還由于磷酸鹽材料強(qiáng)度偏低，造成澆注部位受熱后大面積裂紋和脫落，在總結(jié)大量經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和對(duì)多家澆注料生產(chǎn)廠家考察了解的基礎(chǔ)上，本廠選用了淄博科魯公司生產(chǎn)的HF-160型高強(qiáng)度耐磨澆注料在磨損最嚴(yán)重的爐膛出口進(jìn)行大規(guī)模的改造，取得相當(dāng)好的效果。目前本廠所采用的這種澆注料強(qiáng)度高、耐磨、耐溫性能好，經(jīng)連續(xù)運(yùn)行近一年沒(méi)發(fā)現(xiàn)有任何問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，只有不斷的探索和改造，才能發(fā)揮流化床鍋爐的巨大優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)流化床鍋爐的改造，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，流化床鍋爐的效率由運(yùn)行初期的75左右提高到目前的88，供熱煤耗和供電煤耗大幅度降低，為本廠經(jīng)濟(jì)效益的提高作出了貢獻(xiàn);經(jīng)過(guò)改造后，鍋爐的連續(xù)運(yùn)行周期達(dá)三個(gè)月。并且由于最大限度降低了鍋爐的磨損，使鍋爐的受熱面的使用壽命得以提高。

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