循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)帽結(jié)構(gòu)與性能的比較分析

羅潤(rùn)霞

(太原鍋爐集團(tuán)有限公司，山西 太原 030021)

循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)帽結(jié)構(gòu)與性能的比較分析

羅潤(rùn)霞

(太原鍋爐集團(tuán)有限公司，山西 太原 030021)

布風(fēng)裝置是循環(huán)流化床鍋爐的重要組成部件之一，它決定著床料的流化質(zhì)量，進(jìn)而決定了流化床的燃燒狀況和熱質(zhì)交換性能，直接影響循環(huán)流化床鍋爐的流化工況和燃燒的穩(wěn)定性，是循環(huán)流化床鍋爐安全運(yùn)行的保證。風(fēng)帽是布風(fēng)裝置中最關(guān)鍵的部件，是爐內(nèi)高溫高磨損下的易損部件，風(fēng)帽結(jié)構(gòu)尺寸是否合理，直接影響到鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。介紹了目前所使用的主要風(fēng)帽結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行了調(diào)研和性能分析，總結(jié)分析了風(fēng)帽工作特點(diǎn)和流動(dòng)的特點(diǎn)，指出磨損和漏渣是風(fēng)帽的主要改進(jìn)方向，而磨損與材質(zhì)和流動(dòng)均有關(guān)。

循環(huán)流化床；布風(fēng)裝置；風(fēng)帽；磨損

循環(huán)流化床(CFB)燃燒技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的清潔燃燒技術(shù)，是解決煤燃燒而產(chǎn)生污染問(wèn)題的主要方法之一。其具有低溫燃燒、燃燒效率高、燃料適應(yīng)性強(qiáng)、負(fù)荷調(diào)節(jié)比寬、污染物排放少、灰渣便于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，作為一種高效、低成本的清潔燃燒技術(shù)，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)已經(jīng)得到快速發(fā)展和應(yīng)用。

盡管流化床燃燒技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟，但是在實(shí)際應(yīng)用尤其是大型化的應(yīng)用過(guò)程中還面臨諸多挑戰(zhàn)，其中之一，就是設(shè)計(jì)更完善的布風(fēng)裝置，保證循環(huán)流化床鍋爐的穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

1 布風(fēng)裝置的功能及存在的問(wèn)題

布風(fēng)裝置是循環(huán)流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)均勻布風(fēng)和維持爐內(nèi)合理的氣固兩相流動(dòng)的關(guān)鍵部件之一。由于循環(huán)流化床鍋爐的床料比較多，因此布風(fēng)裝置要有一定的機(jī)械強(qiáng)度，在運(yùn)行中不產(chǎn)生振動(dòng)。風(fēng)帽材料要能耐高溫和沖刷磨損。布風(fēng)裝置需具有一定的流通阻力，能均勻布風(fēng)并防止床料漏入風(fēng)室內(nèi)，同時(shí)布風(fēng)板應(yīng)具有良好的熱脹冷縮性能。

風(fēng)帽是布風(fēng)裝置中的核心部件。一次風(fēng)經(jīng)風(fēng)道進(jìn)入風(fēng)箱，風(fēng)帽起著穩(wěn)壓和分流的作用，以便把空氣均勻地送入燃燒室。大量的理論和實(shí)踐已經(jīng)充分表明，風(fēng)帽結(jié)構(gòu)尺寸是否合理直接決定著流化床內(nèi)物料的流化質(zhì)量，從而影響鍋爐的點(diǎn)火、運(yùn)行、燃燒、負(fù)荷特性以及安全性和經(jīng)濟(jì)性。

風(fēng)帽需要有合理的阻力及氣流行程，以保證布風(fēng)均勻并防止由于床層壓力脈動(dòng)使物料返竄進(jìn)風(fēng)室。運(yùn)行中風(fēng)帽阻力不能過(guò)大，阻力大，則能耗大、風(fēng)機(jī)功率大；也不能太小，太小不僅布風(fēng)均勻性差，而且容易發(fā)生漏灰現(xiàn)象。

2 布風(fēng)裝置阻力特性對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的影響

布風(fēng)裝置是循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，具有兩大作用：①支撐靜態(tài)的床料；②使流經(jīng)布風(fēng)板和風(fēng)帽的氣流產(chǎn)生一定的阻力，保證循環(huán)流化床鍋爐的均勻布風(fēng)、床內(nèi)爐料的均勻流化，同時(shí)阻礙床內(nèi)爐料穿過(guò)風(fēng)帽進(jìn)入風(fēng)箱內(nèi)導(dǎo)致漏料現(xiàn)象的發(fā)生。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題都與循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置的阻力特性密切相關(guān)。

循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行對(duì)于布風(fēng)裝置阻力特性具有雙重的要求。一方面，布風(fēng)裝置在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也應(yīng)該提供足夠的阻力，以減少漏料、保證鍋爐均勻布風(fēng)和床料均勻流化；另一方面，鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，在保證均勻布風(fēng)和防止漏料的前提下，布風(fēng)裝置的阻力應(yīng)該盡可能減小，以減少一次風(fēng)機(jī)的功耗，提高發(fā)電效率。

3 風(fēng)帽的設(shè)計(jì)參數(shù)

目前為止，對(duì)于風(fēng)帽小孔的風(fēng)速基本達(dá)成共識(shí)，一般取為30~35m/s(風(fēng)溫20℃)，對(duì)比重大的煤種取高限，比重小的取低限。

帶有帽頭的風(fēng)帽阻力大，但氣流的分布均勻性較好，連續(xù)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后，一些大塊雜物容易卡在帽沿底下，不易排掉。無(wú)帽頭的風(fēng)帽阻力較小，制造容易，但氣流的分配性能略差。風(fēng)帽水孔可以水平也可向下傾斜15°，風(fēng)帽小孔向下傾斜有利于風(fēng)帽間粗顆粒的擾動(dòng)。

風(fēng)帽的帽頭浸埋在高溫床料中，容易燒損，風(fēng)帽材質(zhì)的選擇至關(guān)重要。采用床下點(diǎn)火方式時(shí)，可采用耐熱不銹鋼來(lái)制作。

布風(fēng)裝置的阻力控制在床層總阻力的25%~30%之間，一般為3 000~3 500 Pa，風(fēng)帽小孔控制在6~8mm范圍內(nèi)，小孔風(fēng)速一般為40~60m/s，風(fēng)室壓力一般為9 000~12 000 Pa等，如此設(shè)計(jì)可以解決風(fēng)帽運(yùn)行中的基本問(wèn)題。

4 風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)

循環(huán)流化床鍋爐的風(fēng)帽是燃燒系統(tǒng)中的重要附件，風(fēng)帽安裝在布風(fēng)板上，主要作用是將流化燃料所需要的風(fēng)均勻地送入爐膛。如果風(fēng)帽磨損或風(fēng)帽堵孔后過(guò)熱，就會(huì)使風(fēng)帽損壞造成布風(fēng)不均勻、正常流化狀態(tài)被破壞、風(fēng)室嚴(yán)重積渣、風(fēng)帽爐墻磨損嚴(yán)重、流化床結(jié)焦等事故，不僅危及運(yùn)行安全，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致廠用電升高，鍋爐效率下降，影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

風(fēng)帽的磨損也是影響鍋爐連續(xù)運(yùn)行的另外一個(gè)方面，風(fēng)帽的磨損不完全是風(fēng)帽材質(zhì)決定的，風(fēng)帽附近的氣固流動(dòng)狀態(tài)、顆粒特性、布置間距、出口風(fēng)速也起著決定性作用。鐘罩式風(fēng)帽雖然內(nèi)部的迷宮結(jié)構(gòu)防止了倒渣，但在運(yùn)行中仍有部分較細(xì)的床料倒入帽頭內(nèi)，在環(huán)形氣流的帶動(dòng)下，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)對(duì)內(nèi)部套管也產(chǎn)生磨損，影響其使用壽命。在風(fēng)帽設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)，結(jié)構(gòu)上應(yīng)有防磨損的措施。

風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于更換及檢修，早期的各種型式風(fēng)帽在更換時(shí)均需拆除布風(fēng)板上的澆筑料，更換困難，檢修工作量較大，給實(shí)際維護(hù)帶來(lái)很多不便，新設(shè)計(jì)風(fēng)帽應(yīng)注意這一點(diǎn)。風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)尺寸不宜太大，以免由于尺寸太大導(dǎo)致布置數(shù)量偏小，影響布風(fēng)的均勻性。同時(shí)由于尺寸太大，小孔相對(duì)位置較近，容易造成風(fēng)帽對(duì)吹，進(jìn)而致使帽頭磨損。

無(wú)論采用何種風(fēng)帽，在設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)做到保證流化均勻，阻力適中，并綜合考慮布風(fēng)板上的布置情況。風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)和材料應(yīng)耐磨損、耐高溫，并能有效防止漏料。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上述論述及最近幾年循環(huán)流化床的發(fā)展，風(fēng)帽的設(shè)計(jì)不僅要能滿足布風(fēng)均勻、磨損小、不倒渣等要求，也要適應(yīng)鍋爐在節(jié)能方面的要求，即在采取不漏渣結(jié)構(gòu)以及布風(fēng)均勻的前提下，盡量降低風(fēng)帽的阻力，從而降低一次風(fēng)機(jī)電耗。

[1]馮冰瀟，繆正清，潘家泉，等.循環(huán)流化床鍋爐3種典型布風(fēng)板風(fēng)帽阻力特性的試驗(yàn)[J].動(dòng)力工程，2008(28).

[2]朗麗萍.保證循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)均勻的措施[J].鍋爐制造，2003(02).

[3]喬娟.鐘罩式風(fēng)帽在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保，2003(08).

Circulating Fluidized Bed Boiler Cap Structureand Performance Com parison Analysis

Luo Runxia

Ventilation device is one of the important components of circulating fluidized bed boiler,itdecided to bed material fluidization quality and,in turn,determines the condition of fluidized bed combustion and performance for heatandmass transfer,and working conditions directly affect the fluidization of circulating fluidized bed boiler and combustion stability,is the assurance of safe operation of the circulating fluidized bed boiler.Hood is themostcritical components,ventilation device is furnace under high temperature and highwear and tear ofvulnerable parts,hood structure size is reasonable,willdirectly affect the safety and economy ofboiler.Currently used are introduced as themain cap structure,and conducted research and performance analysis,includeworking characteristicsand the characteristicsof flow were analyzed and summarized in this paper,pointsout that thewearand leakageslaghood is themain improvingdirection,and thewear is related tomaterialand flow.

circulating fluidized bed;ventilation device;hood;wearand tear

F407.2

A

1000-8136(2013)14-0149-02

(編輯：王靜)