75t/h循環(huán)流化床鍋爐運行及其優(yōu)化設(shè)計

鄒登明

摘 要： 該文針對熱電廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐存在的問題，介紹了對老式鍋爐設(shè)計進行的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、重新設(shè)計及改變后的鍋爐效果。

關(guān)鍵詞： 75t/h循環(huán)流化床鍋爐；問題；優(yōu)化

75t/h循環(huán)流化床鍋爐是中國科學(xué)院工程熱物理研究所在總結(jié)國家“七五”科技攻關(guān)項目“35t/h循環(huán)流化床發(fā)電鍋爐”經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，充分利用已有的科技攻關(guān)成果， 進一步發(fā)揮循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的特點設(shè)計成的一種高效低污染節(jié)能型鍋爐。首批3臺安裝在錦西熱電廠，1991年11月1號爐一次試運成功。第二批6臺分別安裝在煙臺華魯熱電廠和雞西熱電廠，自2012年正式運行以來根據(jù)用戶反饋信息和觀察調(diào)試運行過程， 發(fā)現(xiàn)75t/h循環(huán)流化床鍋爐還存在諸如點火難、密封不嚴(yán)密、磨損嚴(yán)重、返料器易堵等問題。 針對上述問題，我們認(rèn)真分析研究，借鑒國外循環(huán)流化床鍋爐的先進經(jīng)驗，對原設(shè)計進行一次優(yōu)化設(shè)計。

一、75t/h循環(huán)流化床鍋爐存在的問題

1.1點火問題

該爐采用水冷布風(fēng)板和水冷風(fēng)室，爐前左右兩側(cè)風(fēng)室中布置2個熱煙發(fā)生器，點火風(fēng)來自一次主風(fēng)道，分成兩路（根部風(fēng)和夾套風(fēng)）進入熱煙發(fā)生器，作為點火熱源。點火用輕柴油，經(jīng)機械霧化后噴入熱煙發(fā)生器內(nèi)筒中燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?，與夾套冷卻風(fēng)混合成850℃左右的煙氣進入風(fēng)室中。加熱的煙氣通過布風(fēng)板加熱啟動爐料。床下點火的油槍火焰產(chǎn)生的熱量首先被一次風(fēng)吸收，混合均勻，被加熱的一次風(fēng)又作為流化風(fēng)自下而上穿過料層，對整個床上所有的床料均勻加熱。加熱后的床料達到一定溫度后方可加煤升溫至正常，點燃的火焰在沸騰層上部燃燒，這種點火方式存在以下問題：

（1）由于點火方式是床下動態(tài)點火，掃過底料的沸騰風(fēng)會帶走燃油產(chǎn)生的絕大部分熱量，燃油燃燒產(chǎn)生的少部分熱量被底料吸收，這樣底料升溫很慢，所需燃油量比較多，點火費用較高，用戶難以接受。

（2）輕柴油霧化后點燃會伴有不完全燃燒現(xiàn)象，熱煙發(fā)生器內(nèi)筒入口處形成一些因燃燒不完全產(chǎn)生的油垢， 在正常啟爐后容易粘連形成焦塊影響正常返料。

（3）投煤時間和數(shù)量較難把握，處理不好易造成結(jié)焦，而且勞動強度較大。

1.2密封問題

循環(huán)流化床鍋爐是正壓運行，爐內(nèi)壓力呈一定的脈動狀態(tài)并且爐內(nèi)氣流含灰濃度很高，因此密封問題顯得尤為重要，處理不好就會向外漏灰，不但影響工作環(huán)境和安全生產(chǎn)，而且嚴(yán)重影響鍋爐的經(jīng)濟運行和帶負(fù)荷能力。密封問題主要發(fā)生在燃燒室和爐膛煙氣出口窗。

燃燒室上部為膜式水冷壁爐膛，懸吊結(jié)構(gòu)，整個燃燒室為砌磚結(jié)構(gòu)，燃燒室和布風(fēng)板一起支撐在鋼架上，爐膛與燃燒室之間存在大約100mm左右的相對膨脹量。為了滿足膨脹要求，必須在燃燒室和水冷爐膛接合處形成一條膨脹縫，這樣一條膨脹縫很容易被灰料填實，影響膨脹造成泄漏，而且這種結(jié)構(gòu)的爐墻穩(wěn)定性較差，易產(chǎn)生裂縫或倒塌。

爐膛的煙氣出口窗， 因是爐膛水冷和旋風(fēng)分離器的結(jié)合部，此處因水冷為懸吊結(jié)構(gòu)，旋風(fēng)筒為支撐結(jié)構(gòu)，兩者之間不僅存在著上下方向膨脹錯位問題，而且還有前后膨脹問題，這樣用普通型鋼板膨脹節(jié)只能解決前后膨脹問題，常常造成運行一段時間后因上下膨脹錯位造成膨脹節(jié)焊縫撕裂，從而向外漏灰。

1.3磨損問題

過去一般認(rèn)為循環(huán)流化床鍋爐去掉了埋管，磨損問題也就解決了，其實則不然。經(jīng)過一段時間的實踐摸索發(fā)現(xiàn)磨損主要發(fā)生在慣性分離器擋板附近和爐膛與燃燒室的接合處。

為了提高慣性分離器的分離效率，可以在慣性分離器內(nèi)增加了分離擋板和槽鋼，這樣分離效果好了，但煙氣流通面積小了，煙氣流速提高，對管子磨損嚴(yán)重，使得此部分管子多次發(fā)生泄漏。爐膛和燃燒室的接合處， 由于二次風(fēng)的加入和截面積的變化，對煙氣擾動較大，造成局部磨損。

1.4結(jié)焦問題

結(jié)焦問題主要發(fā)生在燃燒室和旋風(fēng)返料器處。燃燒室結(jié)焦，主要是由于司爐工對循環(huán)流化床鍋爐認(rèn)識不足，運行操作不當(dāng)，造成燃燒室內(nèi)物料溫度升高或局部物料溫度升高而結(jié)焦。旋風(fēng)返料器處結(jié)焦是由于此處物料溫度和燃燒室物料溫度基本一致，但又不能象燃燒室溫度那樣用一次風(fēng)來進行控制，完全是一個自動平衡過程。對于一些比較難燃燒的無煙煤，或者揮發(fā)份較低的煤來說，后燃較嚴(yán)重，容易引起返料器溫度升高，造成物料流動不暢而堵塞結(jié)焦。

二、75t/h循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)化設(shè)計

2.1燃燒室的設(shè)計

將水冷壁拉下來，形成水冷燃燒室、水冷布風(fēng)板和水冷風(fēng)室，使?fàn)t膛、燃燒室、風(fēng)室成為一個整體。這種結(jié)構(gòu)解決了以下問題：

（1）克服了上吊下支結(jié)構(gòu)，去掉了燃燒室與爐膛之間的膨脹縫，徹底解決了此處的密封問題。

（2）改善了燃燒室爐墻工作條件，爐墻只在水冷壁管內(nèi)側(cè)敷以60mm厚的耐火混凝土，不會象砌磚式爐墻那樣產(chǎn)生裂縫或倒塌現(xiàn)象，同時保證了油氣燃燒產(chǎn)生的熱能可以充分得到利用。

（3）水冷風(fēng)室可以實現(xiàn)床下動態(tài)持續(xù)性點火，利用兩臺點火裝置可以有效避免火焰直接沖刷返料器灰道。被加熱的空氣通過布風(fēng)板加熱底料，充分地利用了有效熱量，大大縮短了點火時間，床溫能得到很好的監(jiān)控，避免發(fā)生結(jié)焦問題[1]。

（4）爐膛與燃燒室之間實現(xiàn)了圓滑過渡， 減少了氣流擾動 ， 減輕了局部磨損。

2.2去掉慣性分離器， 爐膛加高3m

根據(jù)國外先進經(jīng)驗和以往我們的實踐經(jīng)驗，旋風(fēng)分離器已經(jīng)能夠滿足循環(huán)流化床鍋爐對循環(huán)灰量的要求，將慣性分離器去掉，可以使煙氣直接由后墻出窗口進入到旋分分離器中，這樣從根本上解決了慣性分離磨損問題，而為了防止在撤掉慣性分離器撤掉以后逃逸出分離器的顆粒在爐內(nèi)停留時間的縮短和蒸發(fā)受熱面積的減少， 將爐膛加高3m，并且將爐頂設(shè)計為傾斜水冷式爐頂，在其頂部會形成一個氣流緩沖區(qū)，爐頂至吸收輻射熱而不再受氣流沖刷 ， 避免產(chǎn)生磨損[2]。

2.3加裝水冷料腿

在旋風(fēng)分離器的直段上加裝水冷料腿， 利用水進行冷卻，降低了返料灰的溫度，避免了返料器內(nèi)部結(jié)焦現(xiàn)象。

2.4采用非金屬膨脹節(jié)

在爐膛煙氣出口窗，可以采用了國內(nèi)先進的非金屬膨脹節(jié)，這種膨脹節(jié)既能吸收上下方向的膨脹量，也能吸收前后方向的膨脹量，克服U型金屬膨脹節(jié)只能吸收一個方向膨脹量的缺點，解決了此處的密封問題。

2.5噴焊

在燃燒室與爐膛不動過渡段水冷壁管易磨損部位采用了噴焊鎳鉻合金的新工藝，大大延長了水冷壁的使用壽命。

結(jié)語

經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的 75t/h 循環(huán)流化床鍋爐通過設(shè)備采購后于2012年4月22日開始進行現(xiàn)場安裝，并于4月29日安裝完成開始設(shè)備調(diào)試及試運行。其之前暴露出的問題基本解決，在試運行階段對其進行熱效率實驗，得出該鍋爐在額定負(fù)荷下熱效率為89.2%，大渣可燃物小于0.6%，飛灰可燃物少于1.8%。而且該鍋爐可以在額定負(fù)荷的50%-115%范圍內(nèi)運行，運行各項參數(shù)基本穩(wěn)定，對于75t/h循環(huán)流化床鍋爐進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化取得了明顯效果，需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上總結(jié)數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗，爭取使其更加完善?！?/p>

參考文獻

[1]周耀松. 談75t/h循環(huán)流化床鍋爐的改造[J]. 中華紙業(yè)，2010，（12）：77-79.

[2]段東林，劉欣，段艷慧，周翔. 煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)在75t/h循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用[J]. 工業(yè)鍋爐，2016，（01）：49-50+56.