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(shù),需有一個認(rèn)識和熟練的過程才能掌握其規(guī)律，在理論上尚有許多不成熟和不完善的地方，加之國內(nèi)開發(fā)、研制的流化床鍋爐，由于資金投入不足，開發(fā)力量分散，試驗(yàn)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(xiàn)這樣或那樣的問題。經(jīng)過不斷的探索和實(shí)踐，通過大量的技術(shù)改造和設(shè)備治理，逐步得以克服和完善，并取得較好的效果。

1 完善設(shè)備，保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

（1）解決結(jié)焦關(guān)，穩(wěn)定運(yùn)行周期。提高熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益，離不開鍋爐的穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。返料器結(jié)焦是流化床鍋爐經(jīng)常發(fā)生的問題，鍋爐一旦出現(xiàn)結(jié)焦，輕則降負(fù)荷運(yùn)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(yùn)行的初期頭半年時間，返料器結(jié)焦達(dá)高達(dá)8次之多，給本廠造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過多次的觀察、分析和研究，終于摸清了結(jié)焦的原因:一是返料風(fēng)量不足，造成返料不暢;二是煤中的細(xì)粉末過多，在燃燒過程中，大量的細(xì)煤末未經(jīng)燃燒進(jìn)入返料器中，在返料器中二次燃燒，造成高溫結(jié)焦;三是煤種變化太大，未能及時發(fā)現(xiàn)和調(diào)整。

針對這一狀況，采取了下列措施：①加大返料風(fēng)管的直徑，增加返料風(fēng)量，返料風(fēng)管由原來Φ89mm更換成Φ133mm；同時將原設(shè)計(jì)150℃的返料熱風(fēng)改造成自然冷風(fēng)，降低了返料器內(nèi)溫度，解決了返料器結(jié)焦的根本問題。②穩(wěn)定入爐煤種，改變?nèi)剂系念w粒配比，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)煤種和粒度要求配煤，降低細(xì)煤顆粒所占的比例。保持較理想的粒度級配，使?fàn)t內(nèi)有均勻的溫度場。上述改造完成投入運(yùn)行后，再沒出現(xiàn)因返料器結(jié)焦造成停爐的現(xiàn)象，從而保證了鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（2）解決斷煤問題。投產(chǎn)初期，本廠發(fā)現(xiàn)該爐多次出現(xiàn)燃煤在落煤口堵塞的現(xiàn)象，造成斷煤，嚴(yán)重影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)問題:一是出在給煤口的轉(zhuǎn)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(jù)以上情況本廠調(diào)整了給煤口角度，由直角改為斜角度;二是播煤風(fēng)采用二次風(fēng)，在鍋爐點(diǎn)火并爐期間，二次風(fēng)并不投入運(yùn)行，造成煤在點(diǎn)火期間經(jīng)常在絞籠口堵塞。因此本廠把播煤風(fēng)由二次風(fēng)改為一次風(fēng)。經(jīng)過以上改造，煤的堵塞現(xiàn)象迎刃而解。

2 通過技術(shù)改造，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

2.1 解決負(fù)荷難題

國產(chǎn)流化床鍋爐存在的最根本問題鍋爐蒸發(fā)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，在本廠情況更加嚴(yán)重，鍋爐最高出力在72t，平均出力在65t左右，達(dá)不到其額定值，使鍋爐的經(jīng)濟(jì)性受到嚴(yán)重影響。由于循環(huán)流化床運(yùn)行工況的復(fù)雜性，影響這一問題的因素是多方面的。根據(jù)本廠實(shí)際情況，經(jīng)過分析和論證，并向有關(guān)專家請教，本廠主要做了以下幾點(diǎn)來解決鍋爐的負(fù)荷問題:

（1）增加物料循環(huán)灰量，提高旋風(fēng)分離器工作效率。在運(yùn)行初期，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，對燃料的粒度級配要求不甚嚴(yán)格，致使燃料中粗顆粒占有的較大比例，細(xì)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(fù)荷能力降低。問題發(fā)現(xiàn)后本廠及時調(diào)整入爐燃料的級配，使之達(dá)到或接近設(shè)計(jì)值。調(diào)整后爐膛內(nèi)的溫度場趨于更加合理，從而使負(fù)荷率大大提高。

（2）鍋爐輔機(jī)選型不合理。流化床鍋爐能否正常運(yùn)行，不僅是鍋爐自身的問題，鍋爐附機(jī)和配套設(shè)備是否滿足流化床鍋爐的要求也會產(chǎn)生較大影響。本廠鍋爐附機(jī)就存在這種問題，在最初設(shè)計(jì)、安裝時，送風(fēng)機(jī)選型較小，一次風(fēng)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(fēng)量不足，在燃燒室密相區(qū)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(fù)荷。經(jīng)過制造單位、設(shè)計(jì)單位和濟(jì)南鍋爐研究所共同會診，調(diào)換了風(fēng)機(jī)后，問題行以順利解決。

通過以上改造，鍋爐的循環(huán)灰明顯增加，內(nèi)部的溫度場趨于均勻，鍋爐的平均出力達(dá)到75t/h左右，達(dá)到或超過了額定負(fù)荷。提高了鍋爐的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 降低鍋爐的磨損，延長鍋爐的使用壽命

循環(huán)流化床鍋爐的磨損問題，一直是困擾流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)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(guān)，流化床鍋爐與常規(guī)鍋爐相比，其爐內(nèi)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(yán)重得多。從磨損的部位來看，主要是爐膛內(nèi)密相區(qū)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(fēng)分離器澆注料的磨損。針對不同的磨損機(jī)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(qū)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(jié)合處，該部位由于物料內(nèi)循環(huán)下滑和物料飛濺造成了局部磨損。運(yùn)行初期，由于沒有采取任何防磨措施，短時間內(nèi)就發(fā)現(xiàn)此部位附近的水冷壁發(fā)生大量磨損，金屬減薄為1~1.5mm，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。為消除這一現(xiàn)象，本廠采用耐溫、耐磨性能好的鐵鋁磁護(hù)瓦將磨損部位保護(hù)起來，并在已磨損部位用耐磨焊條進(jìn)行堆焊，加強(qiáng)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(huán)流化床鍋爐裝有旋風(fēng)分離器，但分離器未能收集而進(jìn)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(guān)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(guī)鍋爐高，因而造成磨損的強(qiáng)度大、后果也非常嚴(yán)重的。在爐膛出口處，由于氣、固兩種物質(zhì)的流向轉(zhuǎn)了90°角，在鍋爐運(yùn)行一段時間停爐檢查時發(fā)現(xiàn)高、低溫段過熱器、省煤器等部位磨損量相當(dāng)驚人，省煤器、過熱器還發(fā)生因管壁減薄多次發(fā)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(hù)板;在高、低過熱器的前兩排加裝鐵鋁磁護(hù)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(qiáng)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(qiáng)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(yùn)行時，發(fā)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(yán)重時造成返料器結(jié)焦事故;另一方面，由于磷酸鹽材料耐磨性能較差，連續(xù)運(yùn)行3個月就會使?jié)沧⒘夏p5mm，甚至有大坑出現(xiàn)，還由于磷酸鹽材料強(qiáng)度偏低，造成澆注部位受熱后大面積裂紋和脫落，在總結(jié)大量經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和對多家澆注料生產(chǎn)廠家考察了解的基礎(chǔ)上，本廠選用了淄博科魯公司生產(chǎn)的HF-160型高強(qiáng)度耐磨澆注料在磨損最嚴(yán)重的爐膛出口進(jìn)行大規(guī)模的改造，取得相當(dāng)好的效果。目前本廠所采用的這種澆注料強(qiáng)度高、耐磨、耐溫性能好，經(jīng)連續(xù)運(yùn)行近一年沒發(fā)現(xiàn)有任何問題。

3 結(jié)語

實(shí)踐證明，只有不斷的探索和改造，才能發(fā)揮流化床鍋爐的巨大優(yōu)勢，通過對流化床鍋爐的改造，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，流化床鍋爐的效率由運(yùn)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(jīng)濟(jì)效益的提高作出了貢獻(xiàn);經(jīng)過改造后，鍋爐的連續(xù)運(yùn)行周期達(dá)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。

[1]陳建明.循環(huán)流化床鍋爐床面油槍動態(tài)點(diǎn)火［J］.電站系統(tǒng)工程，1997，（1）.

[2]容鑾恩.電站鍋爐原理[M].北京：中國電力出版社，1997.

[3]李忠學(xué).YG-75/3.82-M1型循環(huán)流化床鍋爐燃用無煙煤的運(yùn)行體會[J].工業(yè)鍋爐，1997，（3）

[4]張德泉.集散控制系統(tǒng)原理及其應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社,2007，（8）.