75t/h循環流化床鍋爐運行及其優化設計

鄒登明

摘 要： 該文針對熱電廠75t/h循環流化床鍋爐存在的問題，介紹了對老式鍋爐設計進行的結構優化、重新設計及改變后的鍋爐效果。

關鍵詞： 75t/h循環流化床鍋爐；問題；優化

75t/h循環流化床鍋爐是中國科學院工程熱物理研究所在總結國家“七五”科技攻關項目“35t/h循環流化床發電鍋爐”經驗的基礎上，充分利用已有的科技攻關成果， 進一步發揮循環流化床燃燒技術的特點設計成的一種高效低污染節能型鍋爐。首批3臺安裝在錦西熱電廠，1991年11月1號爐一次試運成功。第二批6臺分別安裝在煙臺華魯熱電廠和雞西熱電廠，自2012年正式運行以來根據用戶反饋信息和觀察調試運行過程， 發現75t/h循環流化床鍋爐還存在諸如點火難、密封不嚴密、磨損嚴重、返料器易堵等問題。 針對上述問題，我們認真分析研究，借鑒國外循環流化床鍋爐的先進經驗，對原設計進行一次優化設計。

一、75t/h循環流化床鍋爐存在的問題

1.1點火問題

該爐采用水冷布風板和水冷風室，爐前左右兩側風室中布置2個熱煙發生器，點火風來自一次主風道，分成兩路（根部風和夾套風）進入熱煙發生器，作為點火熱源。點火用輕柴油，經機械霧化后噴入熱煙發生器內筒中燃燒，產生高溫煙氣，與夾套冷卻風混合成850℃左右的煙氣進入風室中。加熱的煙氣通過布風板加熱啟動爐料。床下點火的油槍火焰產生的熱量首先被一次風吸收，混合均勻，被加熱的一次風又作為流化風自下而上穿過料層，對整個床上所有的床料均勻加熱。加熱后的床料達到一定溫度后方可加煤升溫至正常，點燃的火焰在沸騰層上部燃燒，這種點火方式存在以下問題：

（1）由于點火方式是床下動態點火，掃過底料的沸騰風會帶走燃油產生的絕大部分熱量，燃油燃燒產生的少部分熱量被底料吸收，這樣底料升溫很慢，所需燃油量比較多，點火費用較高，用戶難以接受。

（2）輕柴油霧化后點燃會伴有不完全燃燒現象，熱煙發生器內筒入口處形成一些因燃燒不完全產生的油垢， 在正常啟爐后容易粘連形成焦塊影響正常返料。

（3）投煤時間和數量較難把握，處理不好易造成結焦，而且勞動強度較大。

1.2密封問題

循環流化床鍋爐是正壓運行，爐內壓力呈一定的脈動狀態并且爐內氣流含灰濃度很高，因此密封問題顯得尤為重要，處理不好就會向外漏灰，不但影響工作環境和安全生產，而且嚴重影響鍋爐的經濟運行和帶負荷能力。密封問題主要發生在燃燒室和爐膛煙氣出口窗。

燃燒室上部為膜式水冷壁爐膛，懸吊結構，整個燃燒室為砌磚結構，燃燒室和布風板一起支撐在鋼架上，爐膛與燃燒室之間存在大約100mm左右的相對膨脹量。為了滿足膨脹要求，必須在燃燒室和水冷爐膛接合處形成一條膨脹縫，這樣一條膨脹縫很容易被灰料填實，影響膨脹造成泄漏，而且這種結構的爐墻穩定性較差，易產生裂縫或倒塌。

爐膛的煙氣出口窗， 因是爐膛水冷和旋風分離器的結合部，此處因水冷為懸吊結構，旋風筒為支撐結構，兩者之間不僅存在著上下方向膨脹錯位問題，而且還有前后膨脹問題，這樣用普通型鋼板膨脹節只能解決前后膨脹問題，常常造成運行一段時間后因上下膨脹錯位造成膨脹節焊縫撕裂，從而向外漏灰。

1.3磨損問題

過去一般認為循環流化床鍋爐去掉了埋管，磨損問題也就解決了，其實則不然。經過一段時間的實踐摸索發現磨損主要發生在慣性分離器擋板附近和爐膛與燃燒室的接合處。

為了提高慣性分離器的分離效率，可以在慣性分離器內增加了分離擋板和槽鋼，這樣分離效果好了，但煙氣流通面積小了，煙氣流速提高，對管子磨損嚴重，使得此部分管子多次發生泄漏。爐膛和燃燒室的接合處， 由于二次風的加入和截面積的變化，對煙氣擾動較大，造成局部磨損。

1.4結焦問題

結焦問題主要發生在燃燒室和旋風返料器處。燃燒室結焦，主要是由于司爐工對循環流化床鍋爐認識不足，運行操作不當，造成燃燒室內物料溫度升高或局部物料溫度升高而結焦。旋風返料器處結焦是由于此處物料溫度和燃燒室物料溫度基本一致，但又不能象燃燒室溫度那樣用一次風來進行控制，完全是一個自動平衡過程。對于一些比較難燃燒的無煙煤，或者揮發份較低的煤來說，后燃較嚴重，容易引起返料器溫度升高，造成物料流動不暢而堵塞結焦。

二、75t/h循環流化床鍋爐的優化設計

2.1燃燒室的設計

將水冷壁拉下來，形成水冷燃燒室、水冷布風板和水冷風室，使爐膛、燃燒室、風室成為一個整體。這種結構解決了以下問題：

（1）克服了上吊下支結構，去掉了燃燒室與爐膛之間的膨脹縫，徹底解決了此處的密封問題。

（2）改善了燃燒室爐墻工作條件，爐墻只在水冷壁管內側敷以60mm厚的耐火混凝土，不會象砌磚式爐墻那樣產生裂縫或倒塌現象，同時保證了油氣燃燒產生的熱能可以充分得到利用。

（3）水冷風室可以實現床下動態持續性點火，利用兩臺點火裝置可以有效避免火焰直接沖刷返料器灰道。被加熱的空氣通過布風板加熱底料，充分地利用了有效熱量，大大縮短了點火時間，床溫能得到很好的監控，避免發生結焦問題[1]。

（4）爐膛與燃燒室之間實現了圓滑過渡， 減少了氣流擾動 ， 減輕了局部磨損。

2.2去掉慣性分離器， 爐膛加高3m

根據國外先進經驗和以往我們的實踐經驗，旋風分離器已經能夠滿足循環流化床鍋爐對循環灰量的要求，將慣性分離器去掉，可以使煙氣直接由后墻出窗口進入到旋分分離器中，這樣從根本上解決了慣性分離磨損問題，而為了防止在撤掉慣性分離器撤掉以后逃逸出分離器的顆粒在爐內停留時間的縮短和蒸發受熱面積的減少， 將爐膛加高3m，并且將爐頂設計為傾斜水冷式爐頂，在其頂部會形成一個氣流緩沖區，爐頂至吸收輻射熱而不再受氣流沖刷 ， 避免產生磨損[2]。

2.3加裝水冷料腿

在旋風分離器的直段上加裝水冷料腿， 利用水進行冷卻，降低了返料灰的溫度，避免了返料器內部結焦現象。

2.4采用非金屬膨脹節

在爐膛煙氣出口窗，可以采用了國內先進的非金屬膨脹節，這種膨脹節既能吸收上下方向的膨脹量，也能吸收前后方向的膨脹量，克服U型金屬膨脹節只能吸收一個方向膨脹量的缺點，解決了此處的密封問題。

2.5噴焊

在燃燒室與爐膛不動過渡段水冷壁管易磨損部位采用了噴焊鎳鉻合金的新工藝，大大延長了水冷壁的使用壽命。

結語

經過優化設計的 75t/h 循環流化床鍋爐通過設備采購后于2012年4月22日開始進行現場安裝，并于4月29日安裝完成開始設備調試及試運行。其之前暴露出的問題基本解決，在試運行階段對其進行熱效率實驗，得出該鍋爐在額定負荷下熱效率為89.2%，大渣可燃物小于0.6%，飛灰可燃物少于1.8%。而且該鍋爐可以在額定負荷的50%-115%范圍內運行，運行各項參數基本穩定，對于75t/h循環流化床鍋爐進行結構優化取得了明顯效果，需要在現有基礎上總結數據以及經驗，爭取使其更加完善。■

參考文獻

[1]周耀松. 談75t/h循環流化床鍋爐的改造[J]. 中華紙業，2010，（12）：77-79.

[2]段東林，劉欣，段艷慧，周翔. 煙氣再循環燃燒技術在75t/h循環流化床鍋爐上的應用[J]. 工業鍋爐，2016，（01）：49-50+56.