循环流化床锅炉运行中的几个问题

循环流化床锅炉运行中的几个问题

近30年CFB燃烧技术在我国迅速发展，它的优点已被充分证明。由于使用循环流化床锅炉的时间不长，经验不足，在循环流化床锅炉的运行方面出现了以下几个方面问题：锅炉出力不足；点火时的温升速度控制不好；排渣系统多数为定期排渣，不太适合循环流化床锅炉运行。

　　1锅炉出力不足锅炉出力不足是由多方面原因造成的。分离器运行的实际效率达不到设计要求是锅炉出力不足的重要原因。在循环流化床锅炉中，国外的成熟做法是采用旋风分离器来实现气固分离。旋风分离器内固体颗粒的受力运行情况是烟气携带着固体颗子沿旋风分离器切线方向快速进入旋风分离器，烟及颗粒沿旋风筒面高速旋转，颗粒所受到的离心力为一粒子半径；一粒子密度；一入口速度；一旋风筒半径。

　　如果离心力使颗粒以径向速度V.迁移到筒壁，由STOCKES定律，其粘滞力为在稳定状态下Fc=Fd（3）1在颗粒全部捕获的理想状态下a分离效率直接与颗粒的迁移速度V.（径向速度）成比例，迁移速度越高分离效率就越高。随锅炉容量的增加，旋风分离器的尺寸必然加大，由（4）式可知其收集效率会明显降低，细物料的分离效率下降，难于大型化。它本身一些固有的缺点，如大量的耐火材料限制了锅炉的启动速度，体积庞大，结构复杂，投资大和运行费用高等因素限制了旋风分离器的广泛应用。

　　面对这种现实，专家、学者研制开发了一系列具有特色的循环流化床炉型。国产循环流化床锅炉的最大特点是，多数锅炉的分离器采用惯性分离，具有占地少，结构简单，投资少等优点。从已投产锅炉运行情况看，国产循环流化床锅炉普遍存在分离器分离效率达不到设计值的要求，这也是导致锅炉出力不足的根本原因。旋风分离器在入口到出口这一段的风阻即压力降较小，一般为981~1962Pa，而惯性分离的流体由于在惯性分离器内不断地正撞分离器，在整个分离过程中流体的能量损失较大，即压力降较大，所以颗粒的粉化程度也较大。

　　这样，在煤的性质和燃料筛分宽度一定的情况下，在分离器中进行气固分离的过程中，惯性分离器中细煤粒就会比在旋风分离器中的细煤粒多。但是，不论惯性分离器还是旋风分离器它们都有确定的切割半径，小于这一半径的细颗粒将无法被分离下来而被带入尾部烟道，惯性分离器的分离效率不如旋风分离器高，是因为在惯性分离器中的颗粒份化程度大，造成小于切割直径的细颗粒份额增大，不能被分离器所捕获的份额增加所造成的。采用惯性分离器的锅炉是高锅炉出力的有效途径有两条ki：n适当加大燃煤粒径，二是增设飞灰再循环。加大燃煤粒径有一定难度。增设飞灰再循环，实际是把除尘器做为末级分离器，虽然投资会增大，布置系统较复杂，但这种办法确实能提高燃烧效率，提高出力。但是，投产的循环流化床应该采用旋风分离器，虽然旋风分离器有随容量增大其效率降低的缺点，实际上投产循环流化床锅炉的容量还很小，完全可采用旋风分离器。

　　其次，燃料制备系统不能很好地适应循环流化床锅炉的运行也是出力不足的原因。1套燃料制备系统对应着某一给煤平均粒径（在煤种一定的情况下）给煤平均粒径对燃烧的影响较复杂。当给煤粒度小时，氧气扩散条件改善，煤粒比表面积大，有利于燃烧，但是大量的细小煤粒来不及烧透就被气流携带吹出床外的可能性也增大……

　　导致的机械不完全燃烧损失减少，但由于氧气扩散条件变差和比面积减小带来的不利因素又超过前者的有利因素，所以随着粒径的增加燃烧效率反而降低。同时可以看出对于某一煤种有一最佳的给煤平均粒径。

　　循环流化床锅炉的入炉燃料粒度分布的确定与选择与下列因素有关。

　　流化速度的选择。饱和夹带量与流化速度及煤粒粒径的关系，确定的粒度分布，应能保证在确定的流化速度条件下，有足够的细煤粒吹入悬浮段，以保证上部的燃烧份额，同时还得保证有足够的较粗颗粒，能够形成足够的床料，保持平衡。

　　煤的热爆性。热爆性强的煤可选择较粗粒度，入炉后受热爆裂可形成较细煤粒。一般来说，煤化程度较浅的煤的热爆性较强，如褐煤等，煤化程度较深的煤其热爆性较弱，如无烟煤等。

　　挥发份含量。挥发份高可使悬浮段燃烧份额增加，此时入炉煤的粒度可适当放宽。

　　d灰分含量。低灰分的煤可采用较大颗粒度，反之则相反，但是，粒径大的颗粒极易引起超温烧焦和缺氧产生较多的⑴。

　　适当的燃料粒径和级配是循环流化床锅炉正常运行的前提和保证。因此，设计院应该按照锅炉厂提出的入炉煤粒径和级配要求设计燃料制备系统，根据煤质选用合适的工艺系统和破碎机。

　　另外，保持稳定的燃料源和加设必要的系统（如在炉底加装灰斗等）也是保证出力的有效措施。

　　保持稳定的燃料来源是为了保持煤种的相对稳定性，适应破碎系统和受热面的布置。而增设炉底灰斗的目的是在运行不稳定的情况下，在炉内加入已经烧过的灰渣，改善炉内的热量平衡，提高出力。

　　饱和夹带量与流化速度及煤粒粒径的关系（a）――饱和夹带量与流化速度的关系j（b）――饱和夹带量与煤粒粒径的关系有的运行人员在循环物料不足的情况下盲目采取加大一次风的错误对策，不但飞灰含碳量增大，还可能造成过热器超温。床温和过热器温度都很高而出力不足时，最适合加入冷灰渣。

　　2点火时的温升控制循环流化床锅炉由于所用燃料的颗粒度较粉炉大，混合浓度较高，其的磨损情况也相对较严重。为了减轻磨损，往往采取喷涂和堆焊技术但在一些磨损较严重的特殊部位炉膛底部的密相区、炉膛顶烟气转弯处、旋风分离器及回料阀等部位，主要是应用了防磨销钉和耐火混凝土砌筑而成，这些使用了防磨耐火材料的部位，如果在锅炉启动时温升速度过快，超过了耐火材料的热力极限，将会导致耐火材料出现裂纹，时间一长，就会出现耐火材料断裂、脱落、分离器耐火材料倒塌等现象。所以锅炉启动时，必须严格按照锅炉启动曲线来启动锅炉，不能温升过快。当然，对于炉内和分离器内都不砌耐火砖的锅炉，允许温度变化快，可适当缩短启动时间。

　　3排渣现在大多数循环流化床锅炉所采用的定期排渣方式不适合实际运行，应采用连续排渣。目前，已投产的几台循环流化床锅炉，大都采用人工定期排渣，而且直接将大渣排入地沟，这种做法不经济，还会导致局部结焦。

　　以国产75t/h某台循环流化床锅炉为例，其主床排渣管有3根，如所示。当床料压差超过规定值时打开排渣口进行排渣，由于是瞬间打开排渣口，受力最大的灰渣先被排掉于是排渣口里的灰渣及排渣口上部虚线所画的圆台部分的灰渣在压差和重力作用下被排掉排渣的目的是排除已经烧透的较大粒径的灰渣，而实际上这种排渣法排掉的还有一部分未烧透的大粗渣及瞬间排渣产生的负压吸附进来的较细燃料，造成机械不完全燃烧热损失增大，降低了燃烧效率。同时，在两边炉底角的大渣被排除需较长时间易导致结焦。采用连续排渣就可解决上述问题，首先由于没有瞬间压差的产生，大渣在定向风帽的不断推动下，缓慢向排渣口移动，并通过排渣口缓慢连续地排掉排掉的是已经烧透的大渣，机械未完全燃烧热损失小，燃烧效率高。同时，边角处的大渣也被缓慢地吹向排渣口而被排掉，避免了定期排渣那种由于瞬间排掉排渣口上部的灰渣而产生负压使周围的颗粒瞬间填满空缺而造成的局部堆积现象。

　　另外，定期排渣多数都是直接将大渣排进地沟，造成了极大的浪费。循环流化床锅炉的燃烧温度较低，而其燃烧效率却相对较高，这种低温烧透的特点，有利于灰分中粘土质矿物高岭土转化成活性高的偏高岭土，因而灰渣有较高的活性。如果再加入脱硫用重质碳酸配，其中所含的CaC3、Si2和AI2O3等矿物在炉内反应变成炉渣后，有水泥的活性，具有很高的经济价值。如果这些灰渣直接被排入地沟与水直接接触，将破坏其活性，降低了其使用价值。建议采用连续排渣方式，装设冷渣器及冷渣回收装置。