循環(huán)流化床鍋爐安裝與運行中的一些問題

邊效科

（甘肅省安裝建設(shè)集團公司甘肅 蘭州 730000）

循環(huán)流化床鍋爐安裝與運行中的一些問題

邊效科

（甘肅省安裝建設(shè)集團公司甘肅 蘭州 730000）

隨著社會的發(fā)展，我國對循環(huán)流化床鍋爐越來越重視，并在這方面取得了很大的研究成果。現(xiàn)如今，循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)開始進入國內(nèi)的商業(yè)市場。但是在循環(huán)流化床鍋爐的安裝與運行中仍存在一些問題，本文就循環(huán)床鍋爐的安裝與運行中的一些問題進行簡要分析。

循環(huán)流化；床鍋爐運行問題；原因探討

1 國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐運行中的問題

十幾年來，研究工作已經(jīng)從實驗室模型試驗轉(zhuǎn)向工業(yè)試驗，與此同時，循環(huán)流化床鍋爐已開始進入國內(nèi)市場，并表現(xiàn)出強大的生命力，并且有幾十個小容量的循環(huán)流化床鍋爐投入運行，各制造廠手中至少還有一百多臺中小容量循環(huán)流化床鍋爐的訂單。

但在循環(huán)流化床鍋爐運行過程中，暴露出了許多問題，有些問題比較嚴(yán)重，直接影響了這一技術(shù)的進一步發(fā)展和商業(yè)市場的競爭能力，而且，發(fā)生的問題帶有很強的普遍性?？偠灾?，有幾個嚴(yán)重的問題：

1.1 鍋爐出力不足

這個問題非常嚴(yán)重，有的鍋爐的出力只有設(shè)計值的60%，甚至更低。

1.2 效率低

與鼓泡流化床鍋爐不同，循環(huán)流化床鍋爐的效率相對較高，一般可達到80～85%。然而，相比之下，煤粉鍋爐的效率（90%左右）更好一點。

1.3 床溫過高

循環(huán)流化床的設(shè)計溫度是850～900℃，但實際運行的床層溫度一般在950℃以上，甚至超過1000℃。對于易焦煤來說，這個問題是很突出。

l.4 分離器和回料器問題

關(guān)于分離器則存在兩個主要問題：分離效率低，以及磨損情況嚴(yán)重，回料器的可靠性不高，甚至?xí)卸禄椰F(xiàn)象。

1.5 自動化水平低

一般而言，主要存在三個方面的問題：即是燃燒條件差、爐內(nèi)傳熱的實際工況與設(shè)計工況不符，以及分離器和回料系統(tǒng)存在較大問題。

2 原因探討

由于基礎(chǔ)研究工作的不足導(dǎo)致這些問題的發(fā)生，而不是通過一系列完整的半工業(yè)試驗來驗證和糾正從實驗室模型試驗中所得的數(shù)據(jù)，并且將部分實驗室數(shù)據(jù)和實驗室數(shù)據(jù)應(yīng)用于商用循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計。此外，關(guān)鍵設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計還不成熟。具體而言，有以下幾點：

2.1 對床內(nèi)氣固兩相流功特性沒有深入研究

循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流動特性十分復(fù)雜，其不同于煤粉爐氣相對均勻的狀態(tài)，也不同于鼓泡床有明顯的密相區(qū)和稀相區(qū)，其顆粒濃度沿床的高度方向呈非線性遞減分布。更重要的是，粒子沿床的橫截面方向存在明顯的不均勻，靠近壁面區(qū)域的粒子濃度的幾倍到幾十倍。此外，顆粒運動特性復(fù)雜，爐膛中心區(qū)的粒子向上運動，而在壁附近的粒子則向下回落，爐膛出口存在氣固兩相運動的旋渦區(qū)。

對循環(huán)流化床氣固兩相流動特性進行了細致的分析和定量研究，是研究循環(huán)流化床燃燒特性和傳熱特性的基礎(chǔ)，然而國內(nèi)對這方面的研究工作還不十分深入。

2.2 沒有真正掌握床內(nèi)傳熱特性

床內(nèi)傳熱特性與床內(nèi)氣固兩相流動特性密切相關(guān)，在對床內(nèi)氣固兩相流動特性的沒有充分認識的情況下，不可能深入研究床內(nèi)的傳熱特性，另一方面，實驗室熱態(tài)試驗數(shù)據(jù)不能反映循環(huán)流化床鍋爐的傳熱特性。

現(xiàn)如今，國內(nèi)在循環(huán)流化床傳熱計算方面存在兩種辦法：①通過熱試驗室獲得的傳熱系數(shù)來計算校正后來計算；②用鼓泡床傳熱計算的經(jīng)驗進行對照比較而得出相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算。但是這兩種方法均不精確，對于很大容量的循環(huán)流化床鍋爐，實際傳熱系數(shù)與實驗室試驗結(jié)果之間的差距比較大，與此同時，由于鼓泡床鍋爐容量非常小，也失去了鼓泡床對照比較的依據(jù)。

2.3 對床內(nèi)動態(tài)特性沒有充分研究

床內(nèi)動態(tài)特性主要是指一、二次風(fēng)配比對燃燒和傳熱的影響，以及如何通過一、二次風(fēng)調(diào)節(jié)來控制鍋爐出力。掌握床內(nèi)動態(tài)特性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了負荷調(diào)節(jié)性能，然而，對該問題我們只有一些定性的認識，沒有認真進行定量研究。

2.4 熱力計算方法

現(xiàn)如今，國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐熱力計算是利用前蘇聯(lián)1957年熱力計算標(biāo)準(zhǔn)中引用鼓泡床的設(shè)計經(jīng)驗，加上一些試驗數(shù)據(jù)，計算方法是否適用于循環(huán)流化床鍋爐，還沒有得到認真研究。

2.5 自動控制

循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)是一個多參數(shù)、非線性、時變、復(fù)雜的多變量耦合系統(tǒng)。現(xiàn)如今，國內(nèi)外循環(huán)流化床鍋爐的自動化水平很低，一方面是由于控制參數(shù)本身的變化規(guī)律尚未完全掌握，另一方面，研究還沒有完全結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐的特性。

3 對循環(huán)流化床鍋爐研制中的幾個主要問題的看法

3.1 分離器問題

分離器是循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備的關(guān)鍵，循環(huán)流化床鍋爐要想實現(xiàn)一系列的技術(shù)參數(shù)，如循環(huán)倍率、燃燒效率、脫硫效率、床溫、床壓、以及燃料適應(yīng)性等，都必須利用分離器的高效運行來完成。分離器技術(shù)水平在很大程度上決定了循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)水平。

對循環(huán)流化床鍋爐的初期往往選擇的分離器是旋風(fēng)分離器，因為在技術(shù)上成熟的旋風(fēng)分離器，結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高。然而，在循環(huán)流化床鍋爐運行過程中旋風(fēng)分離器存在一系列的問題，其中包括：耐高溫隔熱材料和耐磨能力不足，旋流器內(nèi)襯磨損嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)在旋風(fēng)分離器內(nèi)后燃現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)燒毀現(xiàn)象，保溫材料的熱慣性大，啟停時間長，負荷變化速度慢。加上旋風(fēng)分離器不利于大型循環(huán)流化床鍋爐，基本上拋棄了旋風(fēng)分離器，轉(zhuǎn)而研究各種新型分離器。

現(xiàn)如今，有各式各樣的分離器用于循環(huán)流化床鍋爐，其中包括各種撞擊式分離器、平面流分離器和百葉窗分離器，甚至有一些系統(tǒng)是非常復(fù)雜的兩級或多級分離器。而這些分離器也不能很好地解決磨損等問題，而且分離效率很低。分離效率直接影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率，低燃燒效率是制約循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的重要因素之一。

3.2 外置式熱交換器與回料閥

外置式熱交換器不但可回收灰渣物理熱，而且可以快速控制調(diào)節(jié)負荷與床溫，是循環(huán)流化床鍋爐的重要設(shè)備。但在國內(nèi)，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部并沒有安置外置式熱交換器，其中主要因為：一方面，對外置式熱交換熱器的設(shè)計原則和結(jié)構(gòu)特點沒有充分把握，另一方面，外部型交換熱器對回料閥的要求極高，而國內(nèi)的物料回送裝置不完善，不能做到根據(jù)參數(shù)的變化作出調(diào)整，有時會出現(xiàn)堵灰現(xiàn)象。流化床鍋爐的性能是非常重要的，并且還需要重視外置式熱交換器和回料閥的設(shè)計。

3.3 床內(nèi)脫硫

床內(nèi)加鈣固硫是循環(huán)流化床鍋爐的特出優(yōu)點之一，關(guān)于高硫煤，床內(nèi)加鈣固硫就顯得特別重要。并且國內(nèi)對這個問題也要有了統(tǒng)一的認識，也做了一些實驗室規(guī)模的試驗研究，甚至做了一些工業(yè)試驗，但是，在循環(huán)流化床鍋爐的運行過程中并未正式使用。

脫硫系統(tǒng)的設(shè)計是一個復(fù)雜的問題，它不僅包括脫硫劑的粉碎、給料等硬件的設(shè)計，還需要考慮加燃燒和傳熱脫硫劑的影響。脫硫系統(tǒng)的設(shè)計是循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計的不可缺少的一個組成部分，只有真正解決了脫硫系統(tǒng)所出現(xiàn)的問題，循環(huán)流化床鍋爐才可以保證它在其領(lǐng)域不可動搖的地位。

4 結(jié)束語

在鼓泡床鍋爐的研究過程中走過不少的彎路，在技術(shù)條件尚未成熟的情況下一擁而上，在操作過程中遇到的問題不能冷靜客觀進行技術(shù)分析，上述問題非常值得我們思考。

在處理循環(huán)流化床鍋爐存在的問題時，我們不能盲目樂觀，認為前景是光明的，也不能因為問題發(fā)生得比較多，就放棄對問題的探究，而是在使用過程中要仔細分析，找出原因，認真研究并逐一解決。只有這樣，循環(huán)流化床技術(shù)才能健康發(fā)展。相信通過不懈的努力，我國可以開發(fā)出新一代適合我國煤炭資源特點循環(huán)流化床鍋爐。

[1]馮俊凱.循環(huán)流化床燃燒鍋爐大型化中一些問題探討.鍋爐技術(shù)，1993，7.

[2]朱國禎，等.國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐現(xiàn)狀與存在問題.鍋爐技術(shù)，1993，12.

[3]章名耀，等.關(guān)于我國發(fā)展先進燃煤發(fā)電技術(shù)的建議.動力工程，1999，2.

[4]李道林.增壓流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展與前景.動力工程，1994，2.

[5]陸定原.1986～1992年科研攻關(guān)推動電站鍋爐產(chǎn)品的發(fā)展.發(fā)電設(shè)備，1994，5.

文獻標(biāo)識碼：A

1004-7344（2016）16-0249-02

2016-4-28

邊效科（1974-），男，工程師，大專，主要從事各種設(shè)備安裝，如鍋爐、硅鐵爐、名種壓力管道安裝等項目施工工作。