流化床鍋爐燃燒效率與效益探討

郝躍峰

（鄭州鄭鍋安裝工程有限公司，河南 鄭州 450001）

流化燃燒是一門新的燃燒技術,需有一個認識和熟練的過程才能掌握其規律，在理論上尚有許多不成熟和不完善的地方，加之國內開發、研制的流化床鍋爐，由于資金投入不足，開發力量分散，試驗手段欠缺等因素的制約，新研制的鍋爐推上市場后，必然會出現這樣或那樣的問題。經過不斷的探索和實踐，通過大量的技術改造和設備治理，逐步得以克服和完善，并取得較好的效果。

1 完善設備，保證鍋爐的安全經濟運行

（1）解決結焦關，穩定運行周期。提高熱電廠的經濟效益，離不開鍋爐的穩定連續運行。返料器結焦是流化床鍋爐經常發生的問題，鍋爐一旦出現結焦，輕則降負荷運行，重則停爐清理，少則一二天，多則一星期。本廠流化床鍋爐運行的初期頭半年時間，返料器結焦達高達8次之多，給本廠造成了極大的經濟損失。經過多次的觀察、分析和研究，終于摸清了結焦的原因:一是返料風量不足，造成返料不暢;二是煤中的細粉末過多，在燃燒過程中，大量的細煤末未經燃燒進入返料器中，在返料器中二次燃燒，造成高溫結焦;三是煤種變化太大，未能及時發現和調整。

針對這一狀況，采取了下列措施：①加大返料風管的直徑，增加返料風量，返料風管由原來Φ89mm更換成Φ133mm；同時將原設計150℃的返料熱風改造成自然冷風，降低了返料器內溫度，解決了返料器結焦的根本問題。②穩定入爐煤種，改變燃料的顆粒配比，嚴格按照設計煤種和粒度要求配煤，降低細煤顆粒所占的比例。保持較理想的粒度級配，使爐內有均勻的溫度場。上述改造完成投入運行后，再沒出現因返料器結焦造成停爐的現象，從而保證了鍋爐運行的穩定性。

（2）解決斷煤問題。投產初期，本廠發現該爐多次出現燃煤在落煤口堵塞的現象，造成斷煤，嚴重影響鍋爐的安全經濟運行。經過觀察發現問題:一是出在給煤口的轉彎角度上，由于角度接近垂直，一旦煤濕，絞龍會在給煤口處堵塞，根據以上情況本廠調整了給煤口角度，由直角改為斜角度;二是播煤風采用二次風，在鍋爐點火并爐期間，二次風并不投入運行，造成煤在點火期間經常在絞籠口堵塞。因此本廠把播煤風由二次風改為一次風。經過以上改造，煤的堵塞現象迎刃而解。

2 通過技術改造，提高鍋爐運行的經濟性

2.1 解決負荷難題

國產流化床鍋爐存在的最根本問題鍋爐蒸發量達不到設計值，在本廠情況更加嚴重，鍋爐最高出力在72t，平均出力在65t左右，達不到其額定值，使鍋爐的經濟性受到嚴重影響。由于循環流化床運行工況的復雜性，影響這一問題的因素是多方面的。根據本廠實際情況，經過分析和論證，并向有關專家請教，本廠主要做了以下幾點來解決鍋爐的負荷問題:

（1）增加物料循環灰量，提高旋風分離器工作效率。在運行初期，由于缺乏經驗，對燃料的粒度級配要求不甚嚴格，致使燃料中粗顆粒占有的較大比例，細顆粒的份額較小，造成鍋爐下部燃料燃燒時放出的熱量不能及時被受熱面吸收，使鍋爐帶負荷能力降低。問題發現后本廠及時調整入爐燃料的級配，使之達到或接近設計值。調整后爐膛內的溫度場趨于更加合理，從而使負荷率大大提高。

（2）鍋爐輔機選型不合理。流化床鍋爐能否正常運行，不僅是鍋爐自身的問題，鍋爐附機和配套設備是否滿足流化床鍋爐的要求也會產生較大影響。本廠鍋爐附機就存在這種問題，在最初設計、安裝時，送風機選型較小，一次風量不足，起不到較好的擾流作用，物料得不到充分的混合;而且由于風量不足，在燃燒室密相區缺乏足夠的氧量，鍋爐的溫度場分布不均勻，使鍋爐帶不上負荷。經過制造單位、設計單位和濟南鍋爐研究所共同會診，調換了風機后，問題行以順利解決。

通過以上改造，鍋爐的循環灰明顯增加，內部的溫度場趨于均勻，鍋爐的平均出力達到75t/h左右，達到或超過了額定負荷。提高了鍋爐的經濟效益。

2.2 降低鍋爐的磨損，延長鍋爐的使用壽命

循環流化床鍋爐的磨損問題，一直是困擾流化床鍋爐經濟運行和進一步發展的關鍵問題。鍋爐的磨損與固體物料濃度、速度、顆粒特性和流道幾何形狀等密切相關，流化床鍋爐與常規鍋爐相比，其爐內物料濃度要高出幾十倍到上百倍，流化床鍋爐的磨損要比其它類型鍋爐嚴重得多。從磨損的部位來看，主要是爐膛內密相區水冷壁管和尾部對流受熱面的飛灰磨損、飛灰對燃燒室與旋風分離器澆注料的磨損。針對不同的磨損機理和不同的磨損部位，本廠分別采取不同的防磨措施：

（1）爐膛密相區的水冷壁管的磨損主要是在燃燒室澆注料與水冷壁管的結合處，該部位由于物料內循環下滑和物料飛濺造成了局部磨損。運行初期，由于沒有采取任何防磨措施，短時間內就發現此部位附近的水冷壁發生大量磨損，金屬減薄為1~1.5mm，嚴重影響鍋爐的安全運行。為消除這一現象，本廠采用耐溫、耐磨性能好的鐵鋁磁護瓦將磨損部位保護起來，并在已磨損部位用耐磨焊條進行堆焊，加強了這些部位的耐磨性能，使水冷壁管的磨損得以緩解，延長鍋爐使用的壽命。

（2）尾部對流受熱面的磨損主要是煙氣中含有的飛灰顆粒沖刷受熱面造成的，雖然循環流化床鍋爐裝有旋風分離器，但分離器未能收集而進入尾部煙道的灰濃度仍然很高。而且由于磨損速率與顆粒速度成3次方、與顆粒直徑成平方關系，即δ=KV3d2。流化床鍋爐本身煙氣流速較大;飛灰含量又較常規鍋爐高，因而造成磨損的強度大、后果也非常嚴重的。在爐膛出口處，由于氣、固兩種物質的流向轉了90°角，在鍋爐運行一段時間停爐檢查時發現高、低溫段過熱器、省煤器等部位磨損量相當驚人，省煤器、過熱器還發生因管壁減薄多次發生爆管事故。對此，本廠采取的方法有;在省煤器等尾部受熱面管束的彎頭與爐墻間的間隙之間、易形成煙氣走廊的部位加裝耐溫防磨護板;在高、低過熱器的前兩排加裝鐵鋁磁護瓦(包括彎頭);同時為了最大限度地避免煙氣對其它過熱器管束的強力沖刷，在高溫分離器的出口、高溫段過熱器的入口部位加一道用高強度耐磨澆注料做成的擋煙墻，用以改變煙氣流動方向，減輕煙氣對過熱器管束的沖刷和磨損。起到了很好的效果。

（3）解決澆注料的耐磨和脫落。本廠流化床鍋爐開始使用的是磷酸鹽耐火磚和磷酸鹽澆注料，但由于選型時考慮耐火度不夠，一旦后半部超溫運行時，發生耐火材料脫落事故，脫落的耐火材料又造成返料器堵塞，嚴重時造成返料器結焦事故;另一方面，由于磷酸鹽材料耐磨性能較差，連續運行3個月就會使澆注料磨損5mm，甚至有大坑出現，還由于磷酸鹽材料強度偏低，造成澆注部位受熱后大面積裂紋和脫落，在總結大量經驗教訓和對多家澆注料生產廠家考察了解的基礎上，本廠選用了淄博科魯公司生產的HF-160型高強度耐磨澆注料在磨損最嚴重的爐膛出口進行大規模的改造，取得相當好的效果。目前本廠所采用的這種澆注料強度高、耐磨、耐溫性能好，經連續運行近一年沒發現有任何問題。

3 結語

實踐證明，只有不斷的探索和改造，才能發揮流化床鍋爐的巨大優勢，通過對流化床鍋爐的改造，取得可觀的經濟效益和社會效益，流化床鍋爐的效率由運行初期的75左右提高到目前的88，供熱煤耗和供電煤耗大幅度降低，為本廠經濟效益的提高作出了貢獻;經過改造后，鍋爐的連續運行周期達三個月。并且由于最大限度降低了鍋爐的磨損，使鍋爐的受熱面的使用壽命得以提高。

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