循環流化床鍋爐安裝與運行中的一些問題

邊效科

（甘肅省安裝建設集團公司甘肅 蘭州 730000）

循環流化床鍋爐安裝與運行中的一些問題

邊效科

（甘肅省安裝建設集團公司甘肅 蘭州 730000）

隨著社會的發展，我國對循環流化床鍋爐越來越重視，并在這方面取得了很大的研究成果。現如今，循環流化床鍋爐已經開始進入國內的商業市場。但是在循環流化床鍋爐的安裝與運行中仍存在一些問題，本文就循環床鍋爐的安裝與運行中的一些問題進行簡要分析。

循環流化；床鍋爐運行問題；原因探討

1 國內循環流化床鍋爐運行中的問題

十幾年來，研究工作已經從實驗室模型試驗轉向工業試驗，與此同時，循環流化床鍋爐已開始進入國內市場，并表現出強大的生命力，并且有幾十個小容量的循環流化床鍋爐投入運行，各制造廠手中至少還有一百多臺中小容量循環流化床鍋爐的訂單。

但在循環流化床鍋爐運行過程中，暴露出了許多問題，有些問題比較嚴重，直接影響了這一技術的進一步發展和商業市場的競爭能力，而且，發生的問題帶有很強的普遍性。總而言之，有幾個嚴重的問題：

1.1 鍋爐出力不足

這個問題非常嚴重，有的鍋爐的出力只有設計值的60%，甚至更低。

1.2 效率低

與鼓泡流化床鍋爐不同，循環流化床鍋爐的效率相對較高，一般可達到80～85%。然而，相比之下，煤粉鍋爐的效率（90%左右）更好一點。

1.3 床溫過高

循環流化床的設計溫度是850～900℃，但實際運行的床層溫度一般在950℃以上，甚至超過1000℃。對于易焦煤來說，這個問題是很突出。

l.4 分離器和回料器問題

關于分離器則存在兩個主要問題：分離效率低，以及磨損情況嚴重，回料器的可靠性不高，甚至會有堵灰現象。

1.5 自動化水平低

一般而言，主要存在三個方面的問題：即是燃燒條件差、爐內傳熱的實際工況與設計工況不符，以及分離器和回料系統存在較大問題。

2 原因探討

由于基礎研究工作的不足導致這些問題的發生，而不是通過一系列完整的半工業試驗來驗證和糾正從實驗室模型試驗中所得的數據，并且將部分實驗室數據和實驗室數據應用于商用循環流化床鍋爐的設計。此外，關鍵設備的結構設計還不成熟。具體而言，有以下幾點：

2.1 對床內氣固兩相流功特性沒有深入研究

循環流化床內氣固兩相流動特性十分復雜，其不同于煤粉爐氣相對均勻的狀態，也不同于鼓泡床有明顯的密相區和稀相區，其顆粒濃度沿床的高度方向呈非線性遞減分布。更重要的是，粒子沿床的橫截面方向存在明顯的不均勻，靠近壁面區域的粒子濃度的幾倍到幾十倍。此外，顆粒運動特性復雜，爐膛中心區的粒子向上運動，而在壁附近的粒子則向下回落，爐膛出口存在氣固兩相運動的旋渦區。

對循環流化床氣固兩相流動特性進行了細致的分析和定量研究，是研究循環流化床燃燒特性和傳熱特性的基礎，然而國內對這方面的研究工作還不十分深入。

2.2 沒有真正掌握床內傳熱特性

床內傳熱特性與床內氣固兩相流動特性密切相關，在對床內氣固兩相流動特性的沒有充分認識的情況下，不可能深入研究床內的傳熱特性，另一方面，實驗室熱態試驗數據不能反映循環流化床鍋爐的傳熱特性。

現如今，國內在循環流化床傳熱計算方面存在兩種辦法：①通過熱試驗室獲得的傳熱系數來計算校正后來計算；②用鼓泡床傳熱計算的經驗進行對照比較而得出相關數據進行計算。但是這兩種方法均不精確，對于很大容量的循環流化床鍋爐，實際傳熱系數與實驗室試驗結果之間的差距比較大，與此同時，由于鼓泡床鍋爐容量非常小，也失去了鼓泡床對照比較的依據。

2.3 對床內動態特性沒有充分研究

床內動態特性主要是指一、二次風配比對燃燒和傳熱的影響，以及如何通過一、二次風調節來控制鍋爐出力。掌握床內動態特性的基礎上，優化了負荷調節性能，然而，對該問題我們只有一些定性的認識，沒有認真進行定量研究。

2.4 熱力計算方法

現如今，國內循環流化床鍋爐熱力計算是利用前蘇聯1957年熱力計算標準中引用鼓泡床的設計經驗，加上一些試驗數據，計算方法是否適用于循環流化床鍋爐，還沒有得到認真研究。

2.5 自動控制

循環流化床鍋爐控制系統是一個多參數、非線性、時變、復雜的多變量耦合系統。現如今，國內外循環流化床鍋爐的自動化水平很低，一方面是由于控制參數本身的變化規律尚未完全掌握，另一方面，研究還沒有完全結合循環流化床鍋爐的特性。

3 對循環流化床鍋爐研制中的幾個主要問題的看法

3.1 分離器問題

分離器是循環流化床鍋爐設備的關鍵，循環流化床鍋爐要想實現一系列的技術參數，如循環倍率、燃燒效率、脫硫效率、床溫、床壓、以及燃料適應性等，都必須利用分離器的高效運行來完成。分離器技術水平在很大程度上決定了循環流化床鍋爐的技術水平。

對循環流化床鍋爐的初期往往選擇的分離器是旋風分離器，因為在技術上成熟的旋風分離器，結構簡單，分離效率高。然而，在循環流化床鍋爐運行過程中旋風分離器存在一系列的問題，其中包括：耐高溫隔熱材料和耐磨能力不足，旋流器內襯磨損嚴重，經常出現在旋風分離器內后燃現象，甚至會出現燒毀現象，保溫材料的熱慣性大，啟停時間長，負荷變化速度慢。加上旋風分離器不利于大型循環流化床鍋爐，基本上拋棄了旋風分離器，轉而研究各種新型分離器。

現如今，有各式各樣的分離器用于循環流化床鍋爐，其中包括各種撞擊式分離器、平面流分離器和百葉窗分離器，甚至有一些系統是非常復雜的兩級或多級分離器。而這些分離器也不能很好地解決磨損等問題，而且分離效率很低。分離效率直接影響循環流化床鍋爐燃燒效率，低燃燒效率是制約循環流化床鍋爐發展的重要因素之一。

3.2 外置式熱交換器與回料閥

外置式熱交換器不但可回收灰渣物理熱，而且可以快速控制調節負荷與床溫，是循環流化床鍋爐的重要設備。但在國內，循環流化床鍋爐內部并沒有安置外置式熱交換器，其中主要因為：一方面，對外置式熱交換熱器的設計原則和結構特點沒有充分把握，另一方面，外部型交換熱器對回料閥的要求極高，而國內的物料回送裝置不完善，不能做到根據參數的變化作出調整，有時會出現堵灰現象。流化床鍋爐的性能是非常重要的，并且還需要重視外置式熱交換器和回料閥的設計。

3.3 床內脫硫

床內加鈣固硫是循環流化床鍋爐的特出優點之一，關于高硫煤，床內加鈣固硫就顯得特別重要。并且國內對這個問題也要有了統一的認識，也做了一些實驗室規模的試驗研究，甚至做了一些工業試驗，但是，在循環流化床鍋爐的運行過程中并未正式使用。

脫硫系統的設計是一個復雜的問題，它不僅包括脫硫劑的粉碎、給料等硬件的設計，還需要考慮加燃燒和傳熱脫硫劑的影響。脫硫系統的設計是循環流化床鍋爐設計的不可缺少的一個組成部分，只有真正解決了脫硫系統所出現的問題，循環流化床鍋爐才可以保證它在其領域不可動搖的地位。

4 結束語

在鼓泡床鍋爐的研究過程中走過不少的彎路，在技術條件尚未成熟的情況下一擁而上，在操作過程中遇到的問題不能冷靜客觀進行技術分析，上述問題非常值得我們思考。

在處理循環流化床鍋爐存在的問題時，我們不能盲目樂觀，認為前景是光明的，也不能因為問題發生得比較多，就放棄對問題的探究，而是在使用過程中要仔細分析，找出原因，認真研究并逐一解決。只有這樣，循環流化床技術才能健康發展。相信通過不懈的努力，我國可以開發出新一代適合我國煤炭資源特點循環流化床鍋爐。

[1]馮俊凱.循環流化床燃燒鍋爐大型化中一些問題探討.鍋爐技術，1993，7.

[2]朱國禎，等.國內循環流化床鍋爐現狀與存在問題.鍋爐技術，1993，12.

[3]章名耀，等.關于我國發展先進燃煤發電技術的建議.動力工程，1999，2.

[4]李道林.增壓流化床燃燒技術的發展與前景.動力工程，1994，2.

[5]陸定原.1986～1992年科研攻關推動電站鍋爐產品的發展.發電設備，1994，5.

文獻標識碼：A

1004-7344（2016）16-0249-02

2016-4-28

邊效科（1974-），男，工程師，大專，主要從事各種設備安裝，如鍋爐、硅鐵爐、名種壓力管道安裝等項目施工工作。