基于220t/h循環流化床鍋爐的運行分析

雷振國 山西西山熱電有限責任公司

1 概述

本文研究的220t/h 循環流化床鍋爐為某公司設計并生產的ST-220/88-SB 型。該鍋爐為高溫和高壓、自然循環、單汽包、單爐膛形式，采用露天的形式進行布置。該鍋爐的風帽使用鐘罩的形式，返料器為U型，并且運用的是風水聯合型的冷渣器，燃料摻燒20%左右的高爐煤氣。鍋爐主要運用床下聯合床上的方式進行點火，在床上布置有三支油槍，床下布置二支油槍，床上出力是400kg/h，床下出力是500kg/h，并在燃燒器的下部安裝二次風燃燒器和在上方安裝二次風的調節裝置。該鍋爐安裝有焰燃燒器，所以能夠在缺氧狀態下進行燃燒，利用調節二次風的控制進行二次燃燒，進而能夠控制燃燒區域的溫度，確保不會產生熱量聚集而產生高溫的情況，最終破壞流化。該鍋爐的主要技術參數如表1 所示，設計的燃料：燃料成分分析見表2。

表1 鍋爐技術參數

2 鍋爐產生的主要問題和解決措施

2.1 鍋爐的調試點火期出現結焦

鍋爐在安裝后進行調試點火的過程中出現了幾次結焦現象，進而對鍋爐的運行造成嚴重的影響。在停爐后檢查發現，在一部分風帽的眼里出現許多鐵渣，并且在風帽中心筒中，主要是在床下油槍火焰燃燒處的周邊出現燒壞的情況，風道也發生了膨脹而導致變形，部分位置已經嚴重開裂并產生大量的漏風情況。

通過對現場進行詳細的查看進行分析得出產生結焦的主要因素是在點火過程中，首先點著床下的油槍，由于時間過長進而導致風室的溫度非常高，特別是在床下的兩支油槍，風帽中心被燒產生變形。

根據上述鍋爐出現的問題，主要運用以下措施進行解決：①首先先點火床上的油槍，然后是床下的油槍，由此可以有效的減少風室里進行加熱的時長。②對點火的風道進行改進，把點火的風道向后方移動2000mm，由此解決油槍的火焰對風帽的中心造成直接的燃燒。

通過以上的改進措施有效的解決了鍋爐點火時出現的結焦問題。

2.2 排渣時不順暢

本次研究的鍋爐具有兩個風水聯合式的冷渣器，冷風主要來自冷一次風，而每一臺冷渣器中具有三路進入的冷一次風，在爐膛排渣到冷渣器時存在輸送風，并配有防止溫度過高的噴水裝置，并且返料口和爐膛是連接在一起的。鍋爐在運行過程中排渣容易出現堵塞的現象，下渣管和冷渣器均出現堵塞，并且容易導致冷渣器中冷卻的水管產生爆裂，進而造成冷卻水流進冷渣器中，由此導致冷渣器出不了冷渣。造成下渣管出現堵渣主要是因為煤的顆粒較大，通過對輸煤的破碎系統加以改進，確保燃煤顆粒度有效的降低，最終有效的將其解決。與此同時針對冷渣器同樣加以改進，把風水聯合的冷卻方式轉變成為全風冷。但運用這種方式會產生當煤質比較差時，給煤量急劇提升，進而造成排渣量也逐漸提升，如果排渣時長時間出現大渣量，則會導致冷渣器內出現結焦的現象。因此必須對煤質進行有效的控制，最好是不要出現較大的波動。

2.3 飛灰的含碳量非常高

在循環流化床鍋爐非常普遍的問題之一就是飛灰的含碳量較高，是與煤粉爐相比較而言，效率低下的主要原因之一。而造成鍋爐飛灰含碳量較高的主要原因與以下方面有關。

①入爐煤粒徑。對鍋爐的燃料來講，由于入爐的煤粒徑相對減小，進而導致粒數增多，煤粒總表面積增多，燃燒的速度也同樣加快。據相關研究表明，鍋爐燃燒的細顆粒較多時，又或者是在燃燒時具有較多的40μm～50μm的細顆粒，燃盡的時間高于在爐內停留的時長，進而造成飛灰含碳量升高。

②入爐的風量。鍋爐的一次風由布風板的下方送入，確保物料的流化，并確保密相區燃燒所需的相應份額，進而使密相區保持在欠氧的燃燒形態。對一次風的相應調整容易對循環流化床造成嚴重的影響，在一定的范圍之中提高一次風，容易提高密相區高度，造成燃料細顆粒揚析，進而導致燃燒不充分，最終提高飛灰的含碳量。

表2 成分分析表

③床溫。提升床溫能夠降低碳粒燃盡的相應時間，進而減少飛灰的含碳量。鍋爐的床溫主要受到以下幾個方面的影響：煤種、一次風量、二次風量、循環灰量等。床溫的變化容易對鍋爐運行過程中脫硫的效率以及NOx排放造成嚴重的影響。根據燃燒的理論表明，燃燒溫度對焦炭參與各級反應的速度分區有較大的影響。提高反應的溫度可以有效的提升燃燒的速度。并在有限的時間內把焦炭快速燒盡，最終提升了燃燒的效率。所以提升床溫能夠減少飛灰的含碳量。

④床壓。伴隨床壓逐漸的提高，進而降低了固體沒有完全燃燒的損失。受流化風速的影響而導致床壓的增高，爐內物料的濃度同樣增多，進而提高了受流化風影響的爐底煤粒向上方運動和床料產生碰撞的幾率，提高了燃煤顆粒停留的時長。所以在確保流化下提升床壓,可以減少飛灰的含碳量。

⑤鍋爐摻燒煤氣量的占比。此爐型循環流化床鍋爐是需要摻燒高爐煤氣進行燃燒的，依據燃燒的相關特性表明，在燃燒時摻入的煤氣過量則會導致煤燃燒時所需的氧急劇的減少，進而出現局部的缺氧燃燒現象，最終致使火焰的中心向上位移，排煙時的溫度急速提高，并且提升了飛灰的含碳量。

針對上述問題，當前應當采取以下措施進行處理：①針對鍋爐的輸煤系統予以相應的改進，確保煤的粒度控制在有效的范圍。②依據煤質發生的變化，有效的對一次和二次風的配比進行調整。通過有效的調整，進而控制飛灰的含碳量保持在12%。③確保床溫的平均溫度保持于880℃～920℃之間。④將床壓有效的控制在7.0kPa～8.5kPa間，而負壓則保持+50Pa左右。⑤對高爐的煤氣摻燒量予以有效的控制在15000m3/h左右。

3 結論

當前對于循環流化床鍋爐的相關技術發展速度較快，追求高效且清潔的燃燒技術。其具有以下特點：燃料適應性強且范圍廣、燃燒的綜合效率非常高、氮氧化物的排放非常低、負荷調節的比較大且調整快速等等。對于循環流化床鍋爐來講，不同的廠家和不同的型號均存在較大的不同之處，因此針對于循環流化床鍋爐進行分析時一定要仔細研究和試驗以及分析，最后找出科學合理的工況相關參數，進一步確保鍋爐具有高效的運行質量以及具有較高的經濟性。