循环流化床锅炉设计运行中的技术研究

章健红 邓 健

江阴市七星机械设备制造有限公司 江苏 江阴 214400

1 引言

循环流化床锅炉的应用，可以应用先进的燃烧技术，表现出燃烧效率高、污染物排放量少以及清洁等优点。这主要由于此类锅炉运行中会循环利用燃烧材料和石灰石等并反复开展脱硫和低温燃烧，实现燃烧效率的提升以及有害气体量的减少，同时此种锅炉对于燃料的适应性较强，还可以充分利用灰渣，具有良好的调节性能等。但是此类锅炉运行中也容易出现磨损、结焦以及物料循环不畅等方面的问题而影响其运行效率及其优势的发挥，为此文章就从此类锅炉运行角度分析其常见问题并研究相应的完善措施。

2 循环流化床锅炉优势分析

正如前文所述，此类型锅炉的主要优势就是燃料适应性强、燃烧效率高以及环保性能良好。一是针对燃料适应性来说，由于此类锅炉通过炉外循环和炉内循环实现对燃料的循环燃烧，并且依据物料浓度的不同将炉膛分为稀相区、密相区以及过渡区三个分区。在其中的密相区中，固体颗粒的浓度和热容量较大，燃料进入此区域则容易着火。而稀相区则是燃料燃烧和燃尽的主要区域，在此区域中还开展蒸发受热面和炉内气固量相区的介质换热，便于控制锅炉温度。此外，此种锅炉运行中还可以对飞灰进行再循环燃烧，并且结合其飞灰量的不同对燃烧室的吸收比例进行调整，便于实现对劣质煤的燃烧。二是针对燃烧效率来说，正是由于此类锅炉可以实现飞灰的再燃烧，因此可以大大提升燃烧效率，甚至可以达到90%以上。三是针对环保性能来说，在此类锅炉使用中不需要使用磨煤机来粉碎煤炭原料，节约磨煤机的含碘量。而且还可以往锅炉中加入石灰石起到脱硫的作用，减少有害物体的排放量。此外经过此种锅炉燃烧产生的灰渣具有良好的活性，可以在建筑工程施工中将其作为原料进行利用，提升资源利用率，避免灰渣等排放物对环境和土地资源造成污染。

3 循环流化床锅炉设计运行中常见问题

3.1 磨损问题 此类锅炉运行中其基本原理就是将固体燃料进行流体化处理之后掺入煤矸石和石灰等进行燃烧，而处于流体状态的燃料在流动时会接触设备并对其造成磨损危害，而且此燃料的流速大且浓度高会加速对受热面和耐火材料的磨损，加之温度变化会产生应力变化，加剧对具有不同热膨胀系数耐火构件的磨损危害。

3.2 结焦问题 此问题通常会由于旋风分离器温度过高、床料结块以及返料器堵塞等原因引起，导致锅炉运行效率的降低并增加出现安全事故的概率。比如燃烧室中出现温度过高的问题，在温度大于灰的变形温度之后会使得炉内未燃烧的燃料重新燃烧，这就会进一步提升床温而造成此问题。而如果锅炉运行中出现了物料循环系统的漏风问题也会造成热床料中的可燃物重新燃烧，但是在热量不足的情况下就会造成局部超温结焦问题。此外，在锅炉启动时如果煤油混烧时间过长或者出现了风量与燃煤颗粒不匹配的问题会降低燃烧速度，这就会增加未完全燃烧的油渣量，此油渣会与床料结合而造成结焦问题。如果锅炉运行中存在流化效果不佳的问题也会增加松散渣块的数量，或者在出现返料器堵塞时造成物料不足以及温度升高的问题，同样会引发此问题。

3.3 给煤系统问题 此类锅炉中给煤系统运行时容易出现给料阀堵塞、跳闸、煤仓粘煤、给煤机链条爬坡、断链等问题。这主要由于如果锅炉燃烧所用燃料的颗粒较大，会增加燃料颗粒之间的粘结性导致其流动性的降低，增加煤仓和给煤机出现堵塞问题的概率。加之给煤机中的入口电动挡板可能会阻碍燃料的正常流动，加剧给煤机对燃料的堵塞和挤压问题，会引发其链条爬坡或者断链问题。

4 循环流化床锅炉设计运行中的技术与完善措施

4.1 针对磨损问题的对策 为了减少流态化的燃料与受热面等碰撞而造成磨损问题，在设计锅炉时可以针对容易出现磨损的部位采用具有较高耐磨性的材料。同时在锅炉运行中还需要对燃料颗粒的粒径以及流动速度进行调节，减少其对受热面等造成的冲击力，保证燃料粒径的均匀性，通过降低风速的方式降低燃料的流动速度。此外还可以改变燃料流动方向与设备表面的接触角度，在设计阶段严格计算烟气进出口、中心筒、导流设备等部件的尺寸，保证烟道的平滑性，并且将防护装置安装在容易出现磨损的问题，最大化降低此问题的发生概率。

4.2 针对结焦问题的对策 控制燃料流化状态的均匀性以及保持匀速状态，防止出现超温或者局部重温问题有助于避免结焦问题的发生。还要实时监测运行温度，调节好煤量和风量，严格控制床温和料层压差等。为了提升燃烧效率，还要在锅炉启动之前掌握煤种参数，针对矸石和无烟煤，需要对一次和二次风的比例及逆行调节来保证风煤的充分混合，避免分离器和返料器中的超温问题。同时要做好对返料器运行情况的监视工作，调整返料分量来保证床温和料层温度正常，避免出现返料器堵塞问题。

4.3 针对给煤系统问题的对策 为了确保给煤系统的正常运行，需要控制燃料颗粒大小和湿度等符合要求，还要控制细微颗粒，避免过细的颗粒导致燃料粘结性的增加，针对湿度过大的燃料需要进行烘干处理。如果需要掺烧煤泥，也需要提前进行烘干或晾晒处理。可以适当增加给煤机的数量，控制煤仓的燃料处于良好的流动状态，去除矸石中的大块煤和劣质煤，通过多级除铁器的应用，防止出现皮带断裂等问题。

5 结语

虽然循环流化床锅炉在使用中表现出良好的燃烧效率和环保性等优点，但是使用中也容易由于设计和运行等方面的原因而导致磨损、结焦、给煤系统故障等问题，这就需要从设计和运行阶段做好调整和应对，有效预防和解决此类问题。同时还要积极应用新工艺等改进此类锅炉设计，提升其运行效率和稳定性、安全性等。