提高循环流化床锅炉性能的几点措施

沙青林

（云南铜业股份有限公司冶炼加工总厂 物资采购部，云南 昆明 650000）

提高循环流化床锅炉性能的几点措施

沙青林

（云南铜业股份有限公司冶炼加工总厂 物资采购部，云南 昆明 650000）

分析了循环流化床锅炉存在的一些常见问题的原因，介绍了根据理论和实践得到的提高燃烧效率、防止磨损、密封、防堵塞、防泄漏、防结焦等一些改善循环流行化床锅性能的有效措施。对于改善循环流化床锅炉的可靠性及使用效率具有一定的指导作用。

循环流化床锅炉；燃烧效率；密封；结焦

0 引言

循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。由于高可靠性，高稳定性，高可利用率，最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性，特别是对劣质燃料的适应性，该技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用。但因循环流行化床锅炉自身结构、工作原理等因素，也存在许多缺点，本文针对循环流行化床锅炉一些不足之处，提出切实可行的改善技术措施。

1 循环流行化床锅炉概述

固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流化过程。流化过程用于燃料燃烧，即为流化燃烧，其炉子称为流化床锅炉。循环流化床锅炉的基本作用是将燃料的化学能转换成蒸汽的热能，转换过程中采用了循环流化床这种气固接触燃烧方式。锅炉采用单锅筒，总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构，四周有膜式水冷壁组成。自下而上，依次为一次风室、密相床、悬浮段，尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构，两竖井之间由立式旋风分离器相连通，分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬，前部竖井用敖管炉墙，外置金属护板，尾部竖井用轻型炉墙，由八根钢柱承受锅炉全部重量。锅炉采用床下点火煤气，分级燃烧。

循环流行化床锅炉虽然具有燃烧效率高、煤种适应性广、有害气体排放浓度低、负荷调节范围大等优点，但存在灰渣热量损失大、风机电耗高、水冷壁易磨损、点火时间较长等缺点。

2 改善锅炉相关性能的技术措施

2.1 提高锅炉燃烧效率的措施

实践证明，高温旋风分离是建立明显热灰循环系统、提高锅炉燃烧效率最好的分离手段。采用高效绝热蜗壳旋风分离加水冷料腿结构和自然循环方式，冷却效果好，既能提高了锅炉的燃烧效率，又保证了运行的安全稳定性。

2.2 防磨措施

由于处于不同区域结构的磨损原因、程度不同，所以针对不同结构提出了相应的防磨措施。主要有以下几点：

（1）燃烧室底部：一次风、二次风吹动固体颗粒在燃烧室底部密相区（即风-煤-炉渣强烈混合的区域）烈翻腾运动，为了防止固体颗粒直接撞击水冷壁而造成磨损，将整个密相区水冷壁管的内表面焊接上密布销钉，覆盖高强度耐火浇注料，高强浇注料烧结后，可以长期可靠使用，从而杜绝了燃烧室底部密相区水冷壁的磨损。

（2）炉膛部分：锅炉运行中，沿膜式壁内侧有一层下降灰流，称为内循环灰。该部分灰沿膜式壁向下流动，对磨损来说是纵向冲刷。另外，下降的流速也较低，所以对膜式壁的磨损很轻微。考虑到炉膛内贴壁回流灰会对水冷壁和流化床耐火材料结合部造成磨损，因此可采用两种防磨措施：①采用最新的水冷壁管子让弯技术，在四面水冷壁与耐火材料结合处使管子向外让开一定距离，使管子避开磨损区域；②对密相区和稀相区的交接部位采用超音速喷涂耐磨合金材料。这样两项防磨措施共用，确保了水冷壁的长期安全运行。

（3）燃烧室部分：该部分处于流化床的浓相区及过渡区，灰浓度高，设计采用在膜式壁管上焊接销钉浇铸耐磨浇注料来防磨。

（4）炉膛下部与燃烧室上部结合处：由于贴壁灰流的存在，该处如不采取防护措施将出现局部磨损，采取措施避免灰流在结合部形成涡流，从而避免了磨损。

（5）燃烧室出口部位：这里可采取与燃烧室底部密相区相同的防磨措施。

（6）省煤器部分：省煤器设置在对流管束后，灰浓度较低，灰粒较细，采用较低的烟气速度。另外在易磨损的弯头部分，采用防磨盖板保护弯头，管系的第一、二排及管子穿墙处，采用防磨瓦保护。

（7）预热器部分：预热器采用管式空气预热器，烟气入口处采用了防磨套管作防磨保护。

2.3 密封措施

锅炉密封的好坏及完善程度，直接关系到整个运行现场的工作条件以及锅炉的效率，因此，应采取措施改善锅炉密封性能。锅炉需要专门设计密封位置大致有以下方面：

（1）炉膛出口到旋风分离器，采用非金属膨胀节和钢板组件做密封。

（2）当锅炉热态运行以后，由于相邻各组部件的受热膨胀而可能导致组部件的损坏和变形，从而会产生漏风、漏烟、漏灰的各个部位；旋风分离器下部料腿与返料器交接部位、返料器下部与返料器交接部位，给煤机与给煤管结合部位，各二次风管的分风管与主风管交接部位，均采用不锈钢制成的膨胀节。锅炉采用高温旋风分离循环燃烧系统,炉膛燃烧室与风室采用膜式水冷壁结构连成一体，为全密封结构。

各部件及结合处密封措施如下：

（1）燃烧室部分：燃烧室布置有二次风口、给煤口、人孔及返料灰口，各开孔处外侧局部采用钢板密封，与膜式壁全焊接，与连接件采用法兰或焊接结构。

（2）风室部分：室布置有一次风入口、燃烧器入口，风室与连接件采用焊接结构。

（3）炉膛出口与旋风分离器结合处：由于炉膛采用悬吊结构，锅炉启动后该结合处有相对膨胀，采用满足各方向膨胀量的非金属膨胀节结构。

（4）返料器与燃烧室结合处：燃烧室采用膜式壁结构与炉膛连成一体，起动后向下膨胀，而返料器采用支撑结构，故该连接处设有膨胀节，外部密封件采用不锈钢质多波纹膨胀节。

（5）二次风分管与母管，给煤机与燃烧室亦相对膨胀，其膨胀结构采用不锈钢质多波纹膨胀节。

2.4 防止底灰系统堵灰措施

为了防止底灰系统堵灰，确保除底灰渣系统正常运行，采取如下措施：①流化床冷渣器出口四周合理布置风帽，防止大颗粒堵塞排渣口；②冷渣器底部排渣阀前布置一级碎渣机，在异常工况下，当排渣粒度较大时，可将锅炉排渣破碎至系统气力输送所要求的粒度，避免大粒径灰渣在输送管路中沉积而引起堵塞；③冷渣器事故喷水通过雾化喷嘴喷入冷渣器，防止事故喷水进入除灰系统，避免由此引起灰渣粘结而导致的输送管路堵塞。

2.5 防止床温超温、结焦及锅炉各受热面结焦的措施

为防止床温超温、结焦及锅炉各受热面结焦，可采取以下措施予以预防：①对锅炉热力性能的良好预测确保了床层、炉膛、旋风分离器及返料器内的温度不超出设计值；②锅炉设计的合理性确保炉膛断面及沿炉膛高度方向上温度场的均匀；③采用高温旋风分离器，可有效控制旋风分离器下部的二次燃烧；④采用成熟的炉膛布风装置——水冷布风板，布风均匀，选取适当的布风板及床层阻力，确保锅炉在运行过程中床层流化均匀；⑤风帽按设计规定排列，避免大颗粒在布风板上沉积，保证布风均匀，流化质量良好，床层内无死区；⑥采用炉前气力播煤装置，使给煤入炉均匀，以避免局部富煤区域在运行过程中遇氧爆燃而引起局部超温、结焦现象的出现；⑦炉内采取下浓上稀的流态化工艺，二次风调节裕度较大，通过一、二次风的调节可迅速调节床温，将床温控制在允许范围内；⑧运行中通过监视布风板上均匀布置的热电偶和床压测点，对异常工况及早采取措施。

2.6 降低炉渣含碳量的措施

减少锅炉底灰、飞灰可燃物，有效降低炉渣含碳量可采取如下措施：①采用稍高的床温，确保底渣的燃烬率；②风帽合理布置，保证布风均匀；③合理配置二次风，分三层布置二次风，二次风的喷口射出采用较高流速，能够加强燃烧空气与床内物料的混合，同时还可以通过对二次风风量的上下分配对锅炉燃烧室的燃烧情况进行有效的调整；④采用高效率的分离器，保证燃料在炉内有较长的停留时间；⑤排渣口远离进煤口，有效防止入炉煤短路进入冷渣器；⑥采用合适的流化速度，确保床料充分流化，保证其燃烧质量。

2.7 降低飞灰含碳量的措施

（1）采用较大的炉膛容积和较高的炉膛高度，使碳粒在炉膛内停留合理的时间，确保碳粒子的一次燃烬率。

（2）采用较高的二次风喷口速度，强化炉内气流扰动，使风煤混合均匀。

（3）炉膛温度由下至上较为均匀，有利于碳的燃烬。

（4）旋风分离器的分离效率高达99.5%，稍大的煤粒在炉膛中初步燃烧后形成含碳灰粒，被旋风分离器捕捉后又返回炉膛复燃，循环往复，颗粒在炉内的停留时间大大延长，得以充分的燃烧，直到灰粒变小到逃逸出分离器为止。

（5）采用高温旋风分离器，可有效捕捉烟气中的细小颗粒。

3 结束语

针对循环流行化床锅炉燃烧效率、磨损、密封、堵灰、泄漏、结焦等问题，提出了以上具有针对性的应对技术措施，有效的改善了锅炉的性能，提高了锅炉运行稳定性。

[1]臧广州.循环流化床锅炉设计选型与技术改造及优化运行实用手册[M].吉林:银声音像出版社，2005.

[2]赵明泉，等.锅炉机构与设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1997.

[3]岑可法，等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京:中国电力出版社，1997.

[4]全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网组.循环流化床锅炉磨损机理及防治[M].北京:中国电力出版社，2008.

[5]靳建如.75 t/h循环流化床锅炉试运中的问题及处理[J].中氮肥，2008，1.

Several Measures to Improve the Performance of the Circulating Fluidized Bed Boiler

SHA Qing-Lin
（Smelting Processing Factory Supplies Purchasing Department in Yunnan Copper Co.,Ltd.,Kunming Yunnan 650000,China）

It analyzes some common problem on circulating fluidized bed boiler and introduces the effective action to improve the performance of the circulating fluidized bed boiler,such as increasing the combustion efficiency、preventing wear、preventing sealing、preventing blockage,leaking proof and prevent coking on the basis of the theory and practice.It is effective in improving the reliability of the circulating fluidized bed boiler and the use efficiency.

circulating fluidized bed boiler；combustion efficiency；sealing；coking

TK17

：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.03.023

1002－6673（2014）03－058－03

2014－02－20

沙青林（1960-），男，工程师。主要从事热能动力及生产设备的管理与维护。