循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)運(yùn)行中的技術(shù)研究

章健紅 鄧 健

江陰市七星機(jī)械設(shè)備制造有限公司 江蘇 江陰 214400

1 引言

循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用，可以應(yīng)用先進(jìn)的燃燒技術(shù)，表現(xiàn)出燃燒效率高、污染物排放量少以及清潔等優(yōu)點(diǎn)。這主要由于此類鍋爐運(yùn)行中會(huì)循環(huán)利用燃燒材料和石灰石等并反復(fù)開展脫硫和低溫燃燒，實(shí)現(xiàn)燃燒效率的提升以及有害氣體量的減少，同時(shí)此種鍋爐對于燃料的適應(yīng)性較強(qiáng)，還可以充分利用灰渣，具有良好的調(diào)節(jié)性能等。但是此類鍋爐運(yùn)行中也容易出現(xiàn)磨損、結(jié)焦以及物料循環(huán)不暢等方面的問題而影響其運(yùn)行效率及其優(yōu)勢的發(fā)揮，為此文章就從此類鍋爐運(yùn)行角度分析其常見問題并研究相應(yīng)的完善措施。

2 循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)勢分析

正如前文所述，此類型鍋爐的主要優(yōu)勢就是燃料適應(yīng)性強(qiáng)、燃燒效率高以及環(huán)保性能良好。一是針對燃料適應(yīng)性來說，由于此類鍋爐通過爐外循環(huán)和爐內(nèi)循環(huán)實(shí)現(xiàn)對燃料的循環(huán)燃燒，并且依據(jù)物料濃度的不同將爐膛分為稀相區(qū)、密相區(qū)以及過渡區(qū)三個(gè)分區(qū)。在其中的密相區(qū)中，固體顆粒的濃度和熱容量較大，燃料進(jìn)入此區(qū)域則容易著火。而稀相區(qū)則是燃料燃燒和燃盡的主要區(qū)域，在此區(qū)域中還開展蒸發(fā)受熱面和爐內(nèi)氣固量相區(qū)的介質(zhì)換熱，便于控制鍋爐溫度。此外，此種鍋爐運(yùn)行中還可以對飛灰進(jìn)行再循環(huán)燃燒，并且結(jié)合其飛灰量的不同對燃燒室的吸收比例進(jìn)行調(diào)整，便于實(shí)現(xiàn)對劣質(zhì)煤的燃燒。二是針對燃燒效率來說，正是由于此類鍋爐可以實(shí)現(xiàn)飛灰的再燃燒，因此可以大大提升燃燒效率，甚至可以達(dá)到90%以上。三是針對環(huán)保性能來說，在此類鍋爐使用中不需要使用磨煤機(jī)來粉碎煤炭原料，節(jié)約磨煤機(jī)的含碘量。而且還可以往鍋爐中加入石灰石起到脫硫的作用，減少有害物體的排放量。此外經(jīng)過此種鍋爐燃燒產(chǎn)生的灰渣具有良好的活性，可以在建筑工程施工中將其作為原料進(jìn)行利用，提升資源利用率，避免灰渣等排放物對環(huán)境和土地資源造成污染。

3 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)運(yùn)行中常見問題

3.1 磨損問題 此類鍋爐運(yùn)行中其基本原理就是將固體燃料進(jìn)行流體化處理之后摻入煤矸石和石灰等進(jìn)行燃燒，而處于流體狀態(tài)的燃料在流動(dòng)時(shí)會(huì)接觸設(shè)備并對其造成磨損危害，而且此燃料的流速大且濃度高會(huì)加速對受熱面和耐火材料的磨損，加之溫度變化會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變化，加劇對具有不同熱膨脹系數(shù)耐火構(gòu)件的磨損危害。

3.2 結(jié)焦問題 此問題通常會(huì)由于旋風(fēng)分離器溫度過高、床料結(jié)塊以及返料器堵塞等原因引起，導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行效率的降低并增加出現(xiàn)安全事故的概率。比如燃燒室中出現(xiàn)溫度過高的問題，在溫度大于灰的變形溫度之后會(huì)使得爐內(nèi)未燃燒的燃料重新燃燒，這就會(huì)進(jìn)一步提升床溫而造成此問題。而如果鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)了物料循環(huán)系統(tǒng)的漏風(fēng)問題也會(huì)造成熱床料中的可燃物重新燃燒，但是在熱量不足的情況下就會(huì)造成局部超溫結(jié)焦問題。此外，在鍋爐啟動(dòng)時(shí)如果煤油混燒時(shí)間過長或者出現(xiàn)了風(fēng)量與燃煤顆粒不匹配的問題會(huì)降低燃燒速度，這就會(huì)增加未完全燃燒的油渣量，此油渣會(huì)與床料結(jié)合而造成結(jié)焦問題。如果鍋爐運(yùn)行中存在流化效果不佳的問題也會(huì)增加松散渣塊的數(shù)量，或者在出現(xiàn)返料器堵塞時(shí)造成物料不足以及溫度升高的問題，同樣會(huì)引發(fā)此問題。

3.3 給煤系統(tǒng)問題 此類鍋爐中給煤系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)給料閥堵塞、跳閘、煤倉粘煤、給煤機(jī)鏈條爬坡、斷鏈等問題。這主要由于如果鍋爐燃燒所用燃料的顆粒較大，會(huì)增加燃料顆粒之間的粘結(jié)性導(dǎo)致其流動(dòng)性的降低，增加煤倉和給煤機(jī)出現(xiàn)堵塞問題的概率。加之給煤機(jī)中的入口電動(dòng)擋板可能會(huì)阻礙燃料的正常流動(dòng)，加劇給煤機(jī)對燃料的堵塞和擠壓問題，會(huì)引發(fā)其鏈條爬坡或者斷鏈問題。

4 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)運(yùn)行中的技術(shù)與完善措施

4.1 針對磨損問題的對策 為了減少流態(tài)化的燃料與受熱面等碰撞而造成磨損問題，在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)可以針對容易出現(xiàn)磨損的部位采用具有較高耐磨性的材料。同時(shí)在鍋爐運(yùn)行中還需要對燃料顆粒的粒徑以及流動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少其對受熱面等造成的沖擊力，保證燃料粒徑的均勻性，通過降低風(fēng)速的方式降低燃料的流動(dòng)速度。此外還可以改變?nèi)剂狭鲃?dòng)方向與設(shè)備表面的接觸角度，在設(shè)計(jì)階段嚴(yán)格計(jì)算煙氣進(jìn)出口、中心筒、導(dǎo)流設(shè)備等部件的尺寸，保證煙道的平滑性，并且將防護(hù)裝置安裝在容易出現(xiàn)磨損的問題，最大化降低此問題的發(fā)生概率。

4.2 針對結(jié)焦問題的對策 控制燃料流化狀態(tài)的均勻性以及保持勻速狀態(tài)，防止出現(xiàn)超溫或者局部重溫問題有助于避免結(jié)焦問題的發(fā)生。還要實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行溫度，調(diào)節(jié)好煤量和風(fēng)量，嚴(yán)格控制床溫和料層壓差等。為了提升燃燒效率，還要在鍋爐啟動(dòng)之前掌握煤種參數(shù)，針對矸石和無煙煤，需要對一次和二次風(fēng)的比例及逆行調(diào)節(jié)來保證風(fēng)煤的充分混合，避免分離器和返料器中的超溫問題。同時(shí)要做好對返料器運(yùn)行情況的監(jiān)視工作，調(diào)整返料分量來保證床溫和料層溫度正常，避免出現(xiàn)返料器堵塞問題。

4.3 針對給煤系統(tǒng)問題的對策 為了確保給煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要控制燃料顆粒大小和濕度等符合要求，還要控制細(xì)微顆粒，避免過細(xì)的顆粒導(dǎo)致燃料粘結(jié)性的增加，針對濕度過大的燃料需要進(jìn)行烘干處理。如果需要摻燒煤泥，也需要提前進(jìn)行烘干或晾曬處理?？梢赃m當(dāng)增加給煤機(jī)的數(shù)量，控制煤倉的燃料處于良好的流動(dòng)狀態(tài)，去除矸石中的大塊煤和劣質(zhì)煤，通過多級(jí)除鐵器的應(yīng)用，防止出現(xiàn)皮帶斷裂等問題。

5 結(jié)語

雖然循環(huán)流化床鍋爐在使用中表現(xiàn)出良好的燃燒效率和環(huán)保性等優(yōu)點(diǎn)，但是使用中也容易由于設(shè)計(jì)和運(yùn)行等方面的原因而導(dǎo)致磨損、結(jié)焦、給煤系統(tǒng)故障等問題，這就需要從設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段做好調(diào)整和應(yīng)對，有效預(yù)防和解決此類問題。同時(shí)還要積極應(yīng)用新工藝等改進(jìn)此類鍋爐設(shè)計(jì)，提升其運(yùn)行效率和穩(wěn)定性、安全性等。