发电厂循环流化床锅炉安全运行探讨

杨进超

摘要：我国循环流化床燃烧技术已形成独立的理论体系，但从参数分类上对大型循环流化床锅炉的运行问题和应对措施分析较少。文章介绍了发电厂循环流化床锅炉的基本组成，分析了发电厂循环流化床锅炉的故障及应对措施，从而使企业实现低成本、高效益、低污染的可持续发展。

关键词：燃煤电厂;循环流化床;锅炉;安全

1导言

循环流化床作为一种清洁燃煤技术，具有燃料适应性广、炉内脱硫成本低、燃烧效率高等特点，已广泛应用在工业锅炉中。这些工业锅炉一般容量较小，用于供热或供气。循环流化床锅炉运行中，常见的问题有输送煤过程中出现故障、锅炉内部加热面长时间损耗、物料流化不均匀及从点火到设备开始工作经过的时间过长等。因此，必须对整个循环流化床鍋炉系统进行实时监测，及时发现问题所在，对可能出现的问题进行预防，针对一些潜在故障加以维护，实现提前预防、早发现、快处理，在保证低污染的情况下，使得企业利益最大化。

2循环流化床锅炉特点

2.1循环流化床锅炉煤炭燃烧率高

循环流化床采用的是动态流态化燃烧，许多灰粒子在炉内进行稳定的循环，而新加入的煤炭资源只占用床料的很小部分，这就使炉内的热量交换较为充分，更好、更高效地让煤炭预热和着火。对于未燃烧充分的煤粒子来说，通过反复循环增加了煤粒子在炉内的停留时间使其可以多次参与热量交换，从而达到充分燃烧的目的。循环流化床适应原材料性能也比较强，无论是高硫煤、洗中煤还是煤矸石等都可以使其充分燃烧，提高资源的利用率。

2.2循环流化床锅炉调节性较强

由于灰粒子在循环流化床锅炉内进行高温循环，储存的热量较多，可以使炉内的温度保持在一个平稳的水平上，当新煤炭加入后为其迅速预热和着火提供热量供应，因此循环流化床的负荷可以非常低，从而有利于对负荷进行更好的调节。当循环流化床负荷发生变化时，通过调节给煤量和流动速度就可以对负荷进行相应的调节。

2.3循环流化床对环境污染小

循环流化床既可以对煤炭进行脱硫，又可以进行脱氮。可以说循环流化床一个很重要的优势就是可以高效脱硫脱氮，从而达到保护环境的目的。煤粉炉内温度过高会导致煤焦煤渣过多而影响脱硫脱氮效果，炉内温度过低又会使热量损失，达不到煤粉充分燃烧的目的。而循环流化床因其内部温度一般在900℃左右，可以为煤炭脱硫处理提供最合适的温度，通过加入脱硫剂比如石灰石等，使脱硫效果可以达到90%左右。循环流化床锅炉内温度不算太高又采用分级送风，在对煤炭进行燃烧的过程中可以充分抑制氮氧化物的生成。通过这种方式可以有效实现脱硫脱氮，使得对大气环境污染减少。

3发电厂循环流化床锅炉运行安全问题

3.1设备长期使用老化问题

循环流化床锅炉相对于传统锅炉来说，其内部的燃料粒径过大，甚至是传统锅炉的几十倍，再加上体积的大小不一，尽管循环流化床内部受热面采用特殊材料制成，但长期的腐蚀磨损使得整个锅炉内部损耗严重。因此在选择锅炉材料时，应尽可能选择低成本、耐高温、耐撞击的新型材料，以延长其使用寿命。循环流化床锅炉的主要易受损部位包括布风装置、水冷壁管、屏式过热器、烟道受热面等，应尽可能最大程度地降低磨损程度。

3.2设备长期使用老化问题及应对措施

循环流化床锅炉相对于传统锅炉来说，其内部的燃料粒径过大，甚至是传统锅炉的几十倍，再加上体积的大小不一，尽管循环流化床内部受热面采用特殊材料制成，但长期的腐蚀磨损使得整个锅炉内部损耗严重。因此在选择锅炉材料时，应尽可能选择低成本、耐高温、耐撞击的新型材料，以延长其使用寿命。循环流化床锅炉的主要易受损部位包括布风装置、水冷壁管、屏式过热器、烟道受热面等，应尽可能最大程度地降低磨损程度。

3.3循环流化床锅炉启动运行时的故障

区别于传统锅炉，循环流化床锅炉采用电子点火枪来启动，通过床上、床下热烟气的方式点火。循环流化床锅炉启动运行时的故障有：a）由电子点火枪喷射出热油燃烧所产生的热烟气形成加热床料，此时，由于温度急剧增大，锅炉内部的耐热壁受热不均匀，从而可能导致脱落。b）向循环流

化床锅炉中投放燃料时，对燃料的投入量控制不当，导致锅炉内O2消耗过快，燃烧床温度过高，从而需要在鼓风口增加鼓风强度来补充锅炉内部O2。但这种处理方式也会产生一系列弊端，比如鼓风量过大使得锅炉内部温度下降过快进而导致熄火。

4发电厂循环流化床锅炉安全运行

4.1对循环流化床锅炉的各参数指标要正确控制

鉴于循环流化床的构造特点和运行方式，其对于风量的要求远高于传统的煤粉炉。风量中的氧气是煤粉进行燃烧的必要条件，控制好床压、总一次风量、床料厚度是提高循环流化床锅炉节能降耗能力的有效途径。对风量的控制要以燃烧中最合适的风煤比为基准来进行。相关技术人员要根据本厂的实际情况科学的计算出相关指标，在生产过程中严加控制。同时在年度大修时，要对锅炉风量测定元件进行标定。对一次、二次风量以及总风量通过热质式流量计进行准确标定，之后利用修正热工测量系统对标定结果进行控制，来达到自动调节的精准性。对循环流化床锅炉的床温也要进行控制，通过外置床锥形阀开度来调整控制床温在800℃左右，此温度可以使燃烧更加充分，效率更高，旋风分离器入口烟温不能过高，否则会使耐火材料损毁。一旦烟温异常会导致回料锥阀开度两侧的减温装置出现异常，控制好烟温也可以实现节能降耗的目的。

4.2结焦问题改善措施

（1）对机组启动方式进行优化，选择合适的床压、风量和投煤温度。

（2）严格控制启动时床温上涨幅度，保证炉内燃烧均匀。燃煤电站锅炉在启动阶段采用上述措施后，根据运行情况很少出现炉膛结焦问题。

4.3启动故障维护

总结了一些经验之后，根据循环流化床锅炉与传统锅炉的区别，制定出一套较为可靠的方案：a）为了使得锅炉内部耐火材料受热均匀而不至于脱落，结合循环流化床锅炉投放燃料的特点，从常温下开始加热，大致需要4～6h锅炉可达到稳定温度;b）考虑到锅炉中燃料投放的量及鼓风强度不太好控制，等锅炉内部的整体情况稳定后再开始投料，并对内部温度及内部O2的浓度进行实时监测，根据不同的情况来设置鼓风强度;c）应结合“互联网+”技术进行远程监测及控制，从而有效应对锅炉点火时的故障。

4.4合理控制锅炉床温

除了煤燃料的粒径外，对于循环流化床还需要考虑设备安全性及成本等问题对燃烧床温度进行控制。煤燃料进入循环流化床锅炉燃烧之后，被分离出来形成焦炭，而焦炭也是一种可燃物，但其所需要的燃烧温度较高，一般至少需要达到800℃，焦炭颗粒主要发生在稀相区。因此，为了设备的维护，一般会在稀相区和密集相区之间安装一个二次鼓风装置，但是过大的风量使得稀相区温度急剧下降而达不到焦炭所需的燃烧温度，导致废渣中含碳量增高。因此，需要适当提高稀相区的燃烧温度，但需要控制在1000℃以下，这样稀相区的温度就不会下降太多而导致焦炭消耗不完全，进而有效降低含碳量，并且也在一定程度上保障了设备安全运行。

结束语

综上所述，循环流化床锅炉作为一种新型环保型锅炉，相对于传统锅炉来说具有操作简单、控制调整方便等优点，但要使该锅炉实现低成本、高经济效益、高安全性还需要一定的改进，使得循环流化床锅炉在保障安全的前提下实现经济效益最大化。在循环流化床锅炉运行时，要利用各种方法来提高资源的利用率，实现其节能降耗，一方面可以实现火电厂的资源合理配置，另一方面可以促进火电厂稳定健康发展，对循环流化床节能降耗的研究意义非常深远，希望有后来者继续对此展开深入研究。

参考文献：

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