關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐運行中的一些問題探討

【摘要】循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一項新興的燃煤技術(shù)，其燃燒效率高、燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大，但該技術(shù)尚存在一些不足，文章對循環(huán)流化床鍋爐運行中存在的磨損問題、鍋爐配置不合理、結(jié)焦問題等進(jìn)行了探討，分析了出現(xiàn)這些問題的原因，提出了解決辦法，具有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐；運行；磨損；結(jié)焦

前言

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一項新興的燃煤技術(shù)，該技術(shù)具有燃燒效率高、燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大、負(fù)荷調(diào)節(jié)快以及氮氧化物排放低等諸多優(yōu)點，因而從其誕生以來就在全球范圍內(nèi)迅速得到了推廣應(yīng)用。盡管如此，循環(huán)流化床燃燒過程中也存在一些問題，諸如磨損問題、結(jié)焦問題等，下面本文就這些問題及應(yīng)對策略進(jìn)行分析。

1、磨損問題

煤粉燃料、燃料灰和石灰石（脫硫用）等在循環(huán)流化床鍋爐燃燒時，始終處在流化床燃燒室（爐膛）、循環(huán)灰分離器、流化床燃燒室（爐膛）內(nèi)循環(huán)往復(fù)的流動，床料的反復(fù)流動，會對所經(jīng)過的部位產(chǎn)生磨損。再加上爐內(nèi)溫度很高，磨損會更加嚴(yán)重。由于循環(huán)流化床燃燒技術(shù)下爐內(nèi)的燃料灰的濃度比普通煤粉爐的溫度高，一般情況下磨損對循環(huán)流化床燃燒鍋爐的危害也更大些，重則發(fā)生鍋爐爆炸等安全生產(chǎn)事故，輕則使鍋爐原有的優(yōu)點不能發(fā)揮出來，給企業(yè)生產(chǎn)帶來損失。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)條件下的鍋爐磨損問題是十分復(fù)雜的，可以從以下幾個方面來闡述：

1.1 流化床燃燒室水冷壁管道磨損

爐內(nèi)水冷壁管的磨損可分為以下四種情況：①鍋爐爐膛出口自底部向下1.5m范圍內(nèi)兩側(cè)管壁的磨損；②爐膛四個角落區(qū)域的管壁磨損；③爐膛衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損。

磨損原因分析：造成第①種磨損的主要原因是固體物料在改變流動方向時產(chǎn)生的渦流沖刷；第②種磨損是角落區(qū)域密封鰭片在安裝時內(nèi)表面粗糙，并且固體物料濃度高，同時流動狀態(tài)也受到破壞；第③種磨損主要是安裝拼接焊縫時造成局部磨損的條件，在過渡區(qū)域固體物料在局部產(chǎn)生渦旋流，自上而下的固體物料在交接區(qū)域產(chǎn)生流動方向的改變而對管壁產(chǎn)生沖刷。

防磨損辦法：對于以上情況，可以在水冷壁上加焊導(dǎo)流防磨帶來防止磨損。另外，對于爐膛衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損，可以通過在過渡區(qū)采用外彎管來解決。

1.2 埋管的磨損

埋管是鍋爐另一個磨損比較嚴(yán)重的部位，并且在運行中，埋管爆炸事故時有發(fā)生。因此，必須采取適當(dāng)措施，防止埋管的磨損。防止埋管磨損的方法主要有兩種，一種是噴涂護(hù)瓦，護(hù)瓦的長度在300mm～600mm之間，護(hù)瓦與護(hù)瓦之間留1.5mm～2mm的間隙，以防止其在高溫下發(fā)生膨脹變形而破壞。護(hù)瓦常因磨損而脫落，護(hù)瓦脫落后，埋管失去了保護(hù)層，容易發(fā)生爆管事故。因此，這種方法目前已經(jīng)較少使用。另一種防止埋管磨損的方法是焊接防磨鰭片，利用鰭片阻擋顆粒直接沖刷管壁，達(dá)到保護(hù)管壁、延長其使用壽命的目的，鰭片一般焊接在埋管下三排迎風(fēng)面上。實踐表明，這種方法比噴涂護(hù)瓦要好。

1.3 尾部受熱面的磨損

尾部受熱面的磨損主要是燃燒產(chǎn)生的飛灰對受熱面的磨損，發(fā)生區(qū)域主要集中在過熱器的迎風(fēng)面、省煤器兩端以及空氣預(yù)熱器進(jìn)口處，其中以省煤器兩端受到的磨損最為嚴(yán)重。原因是在省煤器區(qū)域煙溫低，原來較熱的灰粒冷卻變硬，對省煤器的磨損作用很強(qiáng)。而在過熱器區(qū)域，溫度高，灰粒較軟，對受熱面的磨損并不十分嚴(yán)重。空氣預(yù)熱器進(jìn)口處管壁的磨損是由于煙氣流速、方向的改變而產(chǎn)生的磨損。

為了保障流化床燃燒室內(nèi)煤粉燃料、燃料灰和石灰石等物料充分的接觸，并保持物料的充分的循環(huán)，即進(jìn)一步的參加燃燒反應(yīng)，循環(huán)流化床燃燒裝置安裝了分離器和會送裝置。分離器的分離效率可以達(dá)到95%以上。實際上盡管分離效率很高，但由于爐內(nèi)固體物料濃度很高，分離器未能捕集而隨煙氣進(jìn)入對流煙道的飛灰濃度仍相當(dāng)大。同時在尾部煙道中煙氣一般向下流動，固體顆粒一邊隨煙氣流動，同時又受重力作用，顆粒的絕對速度是煙氣速度加顆粒終端速度，比爐膛內(nèi)煙氣上升氣流的絕對速度要高，高的顆粒濃度加上高的顆粒速度，常常導(dǎo)致省煤器等尾部受熱面磨損嚴(yán)重。

防磨損措施：可以在省煤器迎風(fēng)面2～3排加裝防磨管或護(hù)瓦，為防止煙氣從走廊通過，可以在煙氣走廊每一個彎頭處加裝護(hù)瓦，也可以在煙氣走廊上部加擋板。省煤器管要上下在一條線上，不能有從中間稱出的管排?？疹A(yù)器盡量采用橫排臥式布置方式，因為這樣布置可以減少空預(yù)器堵住。另外，為防止迎風(fēng)面管子的磨損，可以在上2～3排加護(hù)瓦。

2、鍋爐配置不合理

2.1 燃料特性與燃燒份額分配不合理

由于燃料特性的差異，導(dǎo)致燃料在爐膛內(nèi)停留時間不同，物料平衡及熱量平衡不能達(dá)到理想的狀態(tài)，要達(dá)到這兩種平衡，必須確定進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃料在上、中、下各部位的燃燒份額。一些循環(huán)流化床鍋爐達(dá)不到出力，原因之一就是燃燒份額分配不合理。如當(dāng)燃用揮發(fā)份低位發(fā)熱量高的煤種時，燃料在爐膛內(nèi)不易完全燃盡，在分離器及返料器后燃，由于發(fā)熱量高，給煤量少造成循環(huán)量不足，使密相區(qū)超溫，出力達(dá)不到。用大風(fēng)量運行，則加大受熱面的磨損，增大排煙熱損失。

2.2 燃料粒徑配比不合理

循環(huán)流化床鍋爐對燃料粒徑要求為0—13mm，而較大顆粒只占很少部分，對入爐煤要求有合理的搭配粒度。對于揮發(fā)份高的煤，由于在燃燒特性方面破碎性較好，粒度可適當(dāng)放寬。而對于揮發(fā)份低的燃料，必須破碎到合適的粒度范圍，才能達(dá)到較好的出力。這是因為揮發(fā)份低的煤，燃燒速度慢，顆粒破碎性差，顆粒過大，容易使大量顆粒聚集在密相區(qū)燃燒，循環(huán)量不足，造成密相區(qū)超溫，不得不減煤，減低鍋爐出力。

3、結(jié)焦問題

結(jié)焦多發(fā)生在點火或壓火過程中，按照結(jié)焦發(fā)生的溫度不同，結(jié)焦可分為高溫結(jié)焦和低溫結(jié)焦兩種。當(dāng)床層整體溫度水平較高而流化正常時所形成的結(jié)焦現(xiàn)象，稱為高溫結(jié)焦。發(fā)生高溫結(jié)焦時，結(jié)焦面積大，有時會波及整個床。高溫焦塊一般表面上看呈熔融狀態(tài)，冷卻后的焦塊質(zhì)地堅硬，呈深褐色，并常常夾雜有少量氣孔。引起高溫因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有高溫結(jié)焦現(xiàn)象時，是要及時調(diào)整風(fēng)量或返料量。

有兩種情況引起的而引起的結(jié)焦，另一種是在此情況下直接由低溫?zé)Y(jié)所引起的結(jié)焦。低溫結(jié)焦的特點是焦塊中常常帶有許多嵌入的未燒結(jié)的顆粒。低溫結(jié)焦比較容易出現(xiàn)，如在啟動過程或壓火時，可能會在床層內(nèi)出現(xiàn)，在爐膛以外，來料的含碳量高，且沒有做出及時的相關(guān)參數(shù)修改，如風(fēng)量和返料量，也會出現(xiàn)低溫結(jié)焦。低溫結(jié)焦是由于灰渣在爐內(nèi)沒有充分的熱能（溫度）使其變形，便產(chǎn)生了結(jié)焦。低溫結(jié)焦的治理目標(biāo)就是讓灰渣產(chǎn)生變形，處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)。一方面可以改變易結(jié)焦部位的流動性，保證物料的充分流動；二是保持鍋爐床溫的均勻穩(wěn)定，一般在150℃以上。