循環(huán)流化床鍋爐的運用和發(fā)展

1、循環(huán)流化床鍋爐的運用和開展江西省電力設計院 劉祥玲 許思龍 劉壽忠內(nèi)容提要 本文從燃燒機理、鍋爐熱效率、運行的穩(wěn)定性、對燃煤的適應性、 環(huán)境保護、鍋爐設計、鍋爐啟動過程、停爐過程兩等幾個方面介紹了循環(huán)流化 床鍋爐的特點。結(jié)合我院對循環(huán)流化床鍋爐的認識及對循環(huán)流化床鍋爐機組的 設計經(jīng)驗的總結(jié)，闡述了循環(huán)流化床鍋爐在我國的開展和運用。文章同時介紹 了循環(huán)流化床鍋爐假設干問題如床溫調(diào)節(jié)、防止床層超溫結(jié)焦、非金屬耐磨耐 火材料防磨、減少鍋爐底灰、飛灰可燃物、合理選擇冷渣器的處理意見。關(guān)鍵詞 循環(huán)流化床鍋爐 特點 開展和運用 假設干問題 處理意見1 循環(huán)流化床鍋爐的特點循環(huán)流化床鍋爐是近十幾年開展起來的

2、一項高效、低污染清潔燃燒技術(shù)。因其 具有燃燒效率高、煤種適應性廣、煙氣中有害氣體排放濃度低、負荷調(diào)節(jié)范圍 大、灰渣可綜合利用等優(yōu)點，在當今日益嚴峻的能源緊缺和環(huán)境保護要求下， 在國內(nèi)外得到了迅速的開展，并已商品化，正在向大型化開展。 我國是產(chǎn)煤大國，也是用煤大國，一次能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占70左右，優(yōu)中質(zhì)煤、劣質(zhì)煤均豐富。全國煤產(chǎn)量的 25是含硫量超過 2的高硫煤。優(yōu)質(zhì)煤集 中在華北、西北，劣質(zhì)煤多分布在中南、西南地區(qū)。目前積存下來的煤矸石達 14億噸，并以每年 6千到 7千萬噸的數(shù)量增加。 與此同時，因煤燃燒每年有 87 的 SO2 和67 NOX 排入大氣，造成嚴重的環(huán)境污染。因此開展高效、低

3、污染的清潔燃燒 技術(shù)是當今社會持續(xù)開展的必然要求。1.1 獨特的燃燒機理 固體粒子經(jīng)與氣體或液體接觸而轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃屏黧w狀態(tài)的過程，稱為流化過程。流化過程用于燃料燃燒，即為流化燃燒，其爐子稱為流化床鍋爐。流化理論用 于燃燒始于上世紀 20年代， 40年代以后主要用于石油化工和冶金工業(yè)。 流化燃燒是一種介于層狀燃燒與懸浮燃燒之間的燃燒方式。煤預先經(jīng)破碎加工 成一定大小的顆粒一般為v 8mm而置于布風板上，其厚度約在350500mm 左右，空氣那么通過布風板由下向上吹送。當空氣以較低的氣流速度通過料層時， 煤粒在布風板上靜止不動，料層厚度不變，這一階段稱為固定床。這正是煤在 層燃爐中的狀態(tài)，氣流的推力

4、小于煤粒重力，氣流穿過煤粒間隙，煤粒之間無 相對運動。當氣流速度增大并到達某一較高值時，氣流對煤粒的推力恰好等于 煤粒的重力，煤粒開始飄浮移動，料層高度略有增長。如氣流速度繼續(xù)增大， 煤粒間的空隙加大，料層膨脹增高，所有的煤粒、灰渣紛亂混雜，上下翻騰不 已，顆粒和氣流之間的相對運動十分強烈。這種處于沸騰狀態(tài)的料床，稱為流 化床。這種燃燒方式即為流化燃燒。當風速繼續(xù)增大并超過一定限度時，穩(wěn)定 的沸騰工況就被破壞，顆粒將全部隨氣流飛走。物料的這種運動形式叫做氣力 輸送，這正是煤粉在煤粉爐中隨氣流懸浮燃燒的情景。1.2 鍋爐熱效率較高由于循環(huán)床內(nèi)氣 固間有強烈的爐內(nèi)循環(huán)擾動，強化了爐內(nèi)傳熱和傳質(zhì)過程

5、， 使剛進入床內(nèi)的新鮮燃料顆粒在瞬間即被加熱到爐膛溫度-85CCJ,并且燃燒和傳熱過程沿爐膛高度根本可在恒溫下進行，因而延長了燃燒反響時間。燃料 通過別離器屢次循環(huán)回到爐內(nèi)，更延長了顆粒的停留和反響時間，減少了固體 不完全燃燒損失，從而使循環(huán)床鍋爐可以到達 8895的燃燒效率，可與煤粉 鍋爐相媲美。1.3 運行穩(wěn)定，操作簡單循環(huán)流化床鍋爐的給煤粒度一般小于 10mm,因此與煤粉鍋爐相比，燃料的制備 破碎系統(tǒng)大為簡化。循環(huán)流化床鍋爐燃料系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動設備少，主要有給煤機、 冷渣器和風機，較煤粉爐省去了復雜的制粉、送粉等系統(tǒng)設備，較鏈條爐省去 了故障頻繁的爐排局部，給燃燒系統(tǒng)穩(wěn)定運行創(chuàng)造了條件。90

6、年代循環(huán)流化床在國內(nèi)應用初期，由于研究、設計、制造、安裝、運行等 各方面經(jīng)驗的缺乏，其應用中確實存在著連續(xù)運行時間短、出力不夠、點火難、 磨損嚴重、易結(jié)焦、輔機故障率高等許多問題，但經(jīng)過十多年各方面不斷完善 化工作，不僅可以保證連續(xù)運行時間高于 4000h，對有經(jīng)驗的設計、制造、安裝 和運行單位而言其他問題也已克服。只要保證不間斷的給煤，保持爐膛膛壓穩(wěn) 定，控制好爐膛溫度，在30100% BMCR的負荷下連續(xù)穩(wěn)定運行不成問題。1.4 燃料適應性廣，對煤炭供應市場波動有較強的適應性 在循環(huán)流化床鍋爐中按重量計，燃料僅占床料的 13%，其余是不可燃的固體 顆粒，如脫硫劑、灰渣等。因此，加到床中的新

7、鮮煤顆粒被相當于一個 “大蓄熱 池的灼熱灰渣顆粒所包圍。由于床內(nèi)混合劇烈，這些灼熱的灰渣顆粒實際上起 到了無窮的 “理想拱 的作用，把煤料加熱到著火溫度而開始燃燒。 在這個加熱過 程中，所吸收的熱量只占床層總熱容量的千分之幾，因而對床層溫度影響很小， 而煤顆粒的燃燒，又釋放出熱量，從而能使床層保持一定的溫度水平，這也是 流化床一般著火沒有困難，并且煤種適應性很廣的原因所在。循環(huán)流化床鍋爐 具有很高的燃燒熱強度，其截面熱負荷為4 6MW/m2，是鏈條爐的2-6倍，其爐膛容積熱負荷為1.5 2MW/m3，是煤粉爐的8 11倍，因此它幾乎可以燃 燒在煤粉爐或鏈條爐中難以點燃和燃盡的貧煤、無煙煤、煤矸

8、石等一切種類的 燃料，并到達很高的熱效率，這對于燃用當?shù)亓淤|(zhì)燃料、應對煤炭供應緊張形 勢有重要意義。分宜國產(chǎn)首臺 410t/h 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的循環(huán)流化床鍋燃用當 地劣質(zhì)煤， 熱值在 1200021000Kj/kg 之間大幅波動， 但循環(huán)流化床鍋爐始終基 本穩(wěn)定運行，其優(yōu)越性非常明顯。而鏈條爐、煤粉爐由于煤種變化較大，不是達不到出力，就是頻繁發(fā)生滅火、結(jié)焦等故障。1.5 污染物排放量低循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒溫度可以控制在 850950C的范圍內(nèi)穩(wěn)定而高效燃燒， 這一燃燒溫度抑制了熱反響型 NOx 的形成，同時采用分級燃燒方式向爐膛內(nèi)送 入約 3040的二次風，又可控制燃料型 NOx 的產(chǎn)生。只要

9、操作得當，運行平 穩(wěn)，可以控制NOx的排放量小于200300mg/Nm3,其生成量僅為煤粉爐的1/3 1/4。由于飛灰的循環(huán)燃燒過程，床料中未發(fā)生脫硫反響而被吹出燃燒室的石灰石、 石灰能送回至床內(nèi)再利用；另外，已發(fā)生脫硫反響局部，生成了硫酸鈣的大粒 子，在循環(huán)燃燒過程中發(fā)生碰撞破裂，使新的氧化鈣粒子外表又暴露于硫化反 應的氣氛中。這樣循環(huán)流化床燃燒與鼓泡流化床燃燒相比脫硫性能大大改善。當鈣硫比為 1.5 2.0 時，脫硫率可達 85 90。而鼓泡流化床鍋爐，脫硫效率 要到達 8590，鈣硫比要到達 34，鈣的消耗量大一倍。與煤粉燃燒鍋爐相比，不需采 用尾部脫硫脫硝裝置，投資和運行費用都大為降低

10、。根據(jù)煤中含硫量的大小直 接向爐膛內(nèi)噴入或在給煤中摻入一定量的 01mm 的石灰石粉，可以脫去在燃 燒過程中生成的SO2,脫硫效率可到達90%。1.6 燃燒強度高，爐膛截面積小爐膛單位截面積的熱負荷高是循環(huán)流化床鍋爐的另一主要優(yōu)點。其截面熱負荷約為3.54.5MW/m2，接近或高于煤粉爐。同樣熱負荷下鼓泡流化床鍋爐需要 的爐膛截面積要比循環(huán)流化床鍋爐大 2 3 倍。1.7 床內(nèi)不布置埋管受熱面 循環(huán)流化床鍋爐的床內(nèi)不布置埋管受熱面，因而不存在鼓泡流化床鍋爐的埋管 受熱面易磨損的問題。此外，由于床內(nèi)沒有埋管受熱面，啟動、停爐、結(jié)焦處 理時間短，可以長時間壓火等。2 循環(huán)流化床鍋爐的運行方式2.1

11、 鍋爐啟動方式點火前的準備CFB 鍋爐點火前除了進行必要的吹掃工作外，還要控制合理的床層壓力。以我 院設計的江西分宜國產(chǎn)首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的410 t/h CFB鍋爐為例，點火時的爐膛床壓一般控制在 45 kPa。這是因為爐膛內(nèi)的床體主要是由大量的惰性 灰渣正常運行時占總床料的 95%以上組成的， 其蓄熱容量是隨床層壓力 對 應不同的靜止床高的升高而升高的。如果點火床壓過高，啟動時間和啟動過 程中需要的燃油量都會相應加大；如果點火床壓過低，床層的蓄熱量就會降低， 影響煤粒的引燃，因此保證合理的點火床壓對 CFB鍋爐的啟動是很重要的。2.1.2 點火方式火方式CFB 鍋爐的點火方式不同與普通煤

12、粉爐鍋爐，以我院設計的江西分宜國產(chǎn)首臺 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 670 t/h CFB 鍋爐為例，它是采用床下風道點火器和床上點 火器聯(lián)合點火的方式進行點火，利用燃油的放熱加熱煙氣的溫度，再利用熱煙 氣加熱爐膛內(nèi)的床層，以不斷提高床層的溫度水平來到達煤粒的著火溫度。從 結(jié)構(gòu)上講，床下風道點火器和床上點火器不僅要對爐膛內(nèi)的耐火材料、金屬受 熱面和煙氣進行加熱，還要對床下風道、平衡風室、旋風別離器、回料腿中的 耐火材料和床層物料進行加熱，因此 CFB 鍋爐的啟動時間和在啟動過程中的燃 油量都比煤粉鍋爐要大，而且它在啟動過程中所受到的升溫、升壓速度的限制條件也比煤粉鍋爐要多2.1.3 煤的投入時機CFB

13、 鍋爐的煤粒是通過在床內(nèi)被加熱到著火溫度后，析出揮發(fā)分著火燃燒的。 由于每秒鐘新參加床內(nèi)的冷燃料只占床料的 1%左右，大量的熱床料非但不與新 參加的燃料爭奪氧氣，卻提供了一個蓄熱量很大的熱源。煤粒燃燒所放出的熱 量，其中一局部又用來加熱床料，使床內(nèi)溫度始終保持在一個穩(wěn)定的水平。由 于 CFB 鍋爐點火方式的限制，被加熱的床層溫度存在上限，這恰好也在煤粒著 火溫度的下限附近，因此在投煤的初始階段，煤粒在床內(nèi)并不能充分燃燒。憑 借間斷投煤逐步提高床溫這一手段，當床溫到達煤粒著火溫度以上時，就可以 連續(xù)投煤了。隨著床溫的上升和投煤量的增加，燃油量就可以逐步降低了。2.1.4 一 /二次風的配比及作用

14、CFB 鍋爐的一次風最主要的作用是克服平衡風室和床層的阻力，對爐膛床料進 行充分流化，為爐膛內(nèi)物料的整體循環(huán)提供充足的動力，同時為入爐煤的燃燒 提供根本的氧氣。而二次風是用來控制燃燒總風量，且為爐膛上部稀相區(qū)的未 燃盡煤提供燃燒所需的氧氣。不過由于 CFB 鍋爐燃燒機理的不同，通過分級配 風，還可有效地控制氮氧化物的排放量。由于一次風的用途多、系統(tǒng)阻力大， 因此要求的一次風壓力和風量都較同容量的煤粉鍋爐大。以我院設計的江西分 宜國產(chǎn)首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 410 t/h CFB鍋爐為例，一次風總風壓一般控制 在10 kPa以上，才能滿足床層流化的要求。由上述分析可知， CFB 鍋爐與同容量煤粉

15、鍋爐相比，啟動時間相對較長。2.2 停爐過程2.2.1 投油助燃的時機與煤粉鍋爐相比， CFB 鍋爐的低負荷穩(wěn)燃區(qū)低得多，即其負荷調(diào)節(jié)范圍大。對 于煤粉鍋爐，當負荷低于額定值50%70%時，一般就要投入助燃油槍，以保證 穩(wěn)定燃燒，防止鍋爐突然滅火或造成爆燃事故。而對于 CFB 鍋爐，它的低負荷 穩(wěn)燃區(qū)一般在 30%額定負荷左右，也就是說當負荷低于額定值 30%40%時， 才需要投油助燃。 這是因為 CFB 鍋爐爐床截面的風速較高， 易于控制爐內(nèi)吸熱。 當鍋爐負荷要求變化時，只需調(diào)整給煤量，并適當調(diào)整流化速度改變爐內(nèi)的循 環(huán)物料量，就可以滿足鍋爐負荷的變化要求。因此，在停爐過程中 CFB 鍋爐比

16、 煤粉鍋爐的燃油量相對減少。2.2.2 停爐過程中的其他操作停爐過程中， 待熄火后， 繼續(xù)維持風機運行 5 min 左右，借以去除爐膛和煙道內(nèi) 的可燃物，當氧量上升到大于 15 %后，停止風機的運行并關(guān)閉擋板。在停爐過 程中， CFB 鍋爐的操作就是要注意對爐膛床壓的控制。這是因為在停爐過程中 隨著燃料量和風量的逐步減少，爐內(nèi)的循環(huán)物料量也會相應減少。大量的懸浮 物料從稀相區(qū)落至床內(nèi)，造成爐膛床壓和差壓的迅速上升。為了保證床料的基 本流化，防止局部流化不良而導致結(jié)焦，在一次風量逐步減少的情況下，只有 通過冷渣器將大量的床料排出爐膛以維持適當?shù)耐t床壓。因此，在停爐過程 中，冷渣器一般始終保持運

17、行，直至床壓到達要求。尤其在發(fā)生爐膛內(nèi)汽水系 統(tǒng)爆管事故時，為防止床內(nèi)物料遇水結(jié)塊，應迅速啟動床下風道點火器，維持 爐膛床溫在350 C以上，盡量將所有床料排凈。2.2.3 停爐冷卻考慮到正常停爐后 CFB 鍋爐爐膛床內(nèi)和回料裝置內(nèi)都積存有大量的物料，其蓄 熱量比煤粉鍋爐要大得多，因此它所需要的冷卻時間也比煤粉鍋爐要長。為了 到達爐膛能夠進人進行檢修的條件，一般應將床料溫度降至50C以下，才停止風機的運行；而對于回料裝置， 根據(jù)冷卻要求 J 閥風機比送風機的運行時間延長16 h 左右。3 循環(huán)流化床鍋爐的運用和開展 近幾年來，循環(huán)流化床鍋爐在我國得到了快速的開展，大型化的步伐很快。100MW

18、以上功率的循環(huán)流化床鍋爐已有 100 余臺在設計建設和運行中， 其中分 宜國產(chǎn)首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 410t/h循環(huán)流化床鍋爐于2003年6月19日投 入商業(yè)運行以來，對煤種適應范圍廣，調(diào)峰能力強，運行情況良好。 2004年12 月經(jīng)電力工業(yè)部熱力發(fā)電設備及材料質(zhì)量檢測中心檢測，鍋爐效率修正到設計 煤質(zhì)后為 90.76%，高于設計值 89.08%，比國外進口的四川白馬電廠同類型 鍋爐設計效率 90.7%還要高。這說明我國首臺具有國有自主知識產(chǎn)權(quán)的410t/h循環(huán)流化床鍋爐的研制是成功的。該鍋爐已獲得中國電機工程學會和中國電力 科學技術(shù)獎勵工作辦公室頒發(fā)的?自主產(chǎn)權(quán)的 100MW 鍋爐研制及示

19、范?工程 2004年度中國電力科學技術(shù)一等獎。由我院設計的分宜國產(chǎn)首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 670t/h 循環(huán)流化床鍋爐機組于 2004年9月 29日開工建設， 2006年7月 7日一次性順利通過 96小時試運行。 標志著該機組建成投運。由我院設計的分宜國產(chǎn)首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的1025t/h循環(huán)流化床鍋爐機組工程前期工作已經(jīng)完成，即將進入實際性的實施階段。引進的 300MW 功率的大型循環(huán)流化床鍋爐四川白馬電廠已投入商業(yè)運行。 引進技術(shù)國產(chǎn)的 300MW 循環(huán)流化床機組國內(nèi)已有 14臺在建設和運行。其中引 進技術(shù)國產(chǎn)首臺300MW循環(huán)流化床機組于2006年6月7日在云南省開遠電廠 投入商業(yè)運行

20、。我院設計過 25MW、50MW、100MW、135MW、150MW、200MW、300MW 等 容量的系列化循環(huán)流化床機組見附表。其中分宜電廠1 X200MW循環(huán)流化床機組獲得 2004年度江西省優(yōu)秀工程咨詢二等獎。在 200MW 循環(huán)流化床機組的 設計過程中，我院直接參與了由國家發(fā)改委批準、國電熱工研究院主要承當?shù)??國產(chǎn) 200MW CFB 鍋爐研制?國家重大科技攻關(guān)工程。我院負責該工程的子 專題?國產(chǎn) 200MW CFB 鍋爐島關(guān)鍵輔助設備與系統(tǒng)研制? ，對國產(chǎn)大容量循環(huán) 流化床鍋爐煙風系統(tǒng)及設備選型具有獨到的研究。目前，該機組已于 2006 年 7 月 7 日一次順利通過 96 小時

21、試運行。通過初步的工程實踐，證明我院研究工作 卓有成效，鍋爐煙風系統(tǒng)擬定正確，設備選型合理，為分宜電廠即將擴建的 1 X300MW循環(huán)流化床CFB鍋爐的研制和開發(fā)奠定了 堅實的理論和實踐根底。我院在大量收資調(diào)研的根底上，積累了一套比擬完善的供設計人員使用的循環(huán) 流化床鍋爐及輔機設計和選型方法，所提出的循環(huán)流化床設計計算方法對每個 循環(huán)流化床鍋爐都比擬適用。并造就了一批具有理論和實踐相結(jié)合的循環(huán)流化 床鍋爐機組的設計專家，培養(yǎng)了一支優(yōu)秀的循環(huán)流化床機組設計隊伍，為今后 國產(chǎn)化及引進技術(shù)國產(chǎn)化循環(huán)流化床鍋爐的研究、設計、制造、施工、運行積 累了一定的經(jīng)驗。我們有理由相信，隨著國家循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)

22、理論和實踐的開展，我院循環(huán) 流化床鍋爐機組的設計技術(shù)和水平將邁著堅實的步劃更上一層樓，在循環(huán)流化 床鍋爐機組的設計領(lǐng)域占有比擬重要的位置。附表：我院近期設計的循環(huán)流化床機組的情況簡表序號電廠名稱建設規(guī)模建設性質(zhì)鍋爐制造廠容量 完成情況1分宜電廠1X100MW技改哈爾濱鍋爐廠上海鍋爐廠上海鍋爐廠濟南鍋爐廠四川鍋爐廠哈爾濱鍋爐四川鍋爐廠上海鍋爐廠 上海鍋 上海鍋爐廠 哈爾濱鍋2 山東運河發(fā)電廠2X135MW擴 建440t/h2003 年 12月投產(chǎn)3 景德鎮(zhèn)電廠1X150MW技改475t/h2004年12月7日4 江西晨鳴紙業(yè)自備電廠2X50MW新 建 240t/h2005 年 3 月投產(chǎn)5 印尼

23、JAWA POS工程1 X25MW新建 1 50t/h2005 年 5 月 18 日投產(chǎn)6 分宜電廠二期擴建工程1 X200MW擴 建廠670t/h2006 年 7 月 7 日投產(chǎn)7 印尼東加里曼丹工程2疋5MW新建 130t/h在建8 山西格瑞特2X135MW新建 480t/h在建9 印尼巴拉旺紙漿廠自備電站2X150MW擴 建爐廠 670t/h在建10 金華盛汽電廠鍋爐續(xù)建工程擴 建 400t/h在建11 分宜電廠三期擴建工程1X300MW擴 建爐廠 1025t/h初設4 循環(huán)流化床鍋爐假設干問題的處理循環(huán)流化床鍋爐的開展為我國潔凈煤燃燒作出了奉獻，促進了國民經(jīng)濟的開展， 積累了豐富的設計

24、和運行經(jīng)驗。但是，在具有眾多優(yōu)點的同時，循環(huán)流化床鍋 爐也有一些缺點或問題。 其中較突出的問題如下： 煙-風系統(tǒng)阻力較高， 風機用 電量大。這是因為送風系統(tǒng)的布風板及床層遠大于煤粉爐及鏈條爐的送風阻力， 而煙氣系統(tǒng)中又增加了氣固別離器的阻力。受熱面磨損問題比擬嚴重，可能成 為影響鍋爐長期連續(xù)運行的重要原因。這是因為煙氣流中含塵濃度很高，因而 可能對爐膛水冷壁和氣固別離器造成嚴重磨損。假設別離器效率不高或運行不 正常，還將引起對流受熱面的嚴重磨損。對輔助設備要求較高，某些輔助設備， 如冷渣器或高壓風機的性能或運行問題都可能嚴重影響鍋爐的正常平安運行。 這些問題的存在影響了鍋爐的平安、經(jīng)濟運行。但

25、在循環(huán)流化床鍋爐的開展過 程中大多已經(jīng)得到較好的解決。如適當?shù)臓t膛設計可完全防止水冷壁的磨損； 正確選擇和設計別離器，既可保證很高的別離效率也能防止自身的磨損；而冷 渣器和高壓風機等主要輔助設備隨著循環(huán)流化床鍋爐的開展，也都有了成熟的 產(chǎn)品。風機問題那么是單就煙 -風系統(tǒng)阻力而言。如果考慮到煤粉爐需要復雜的制 粉系統(tǒng)而鏈條爐效率低且無脫硫效果，那么風機用電量的少量增加是完全可以接 受的。給合我院設計的國產(chǎn)首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 100MW 、200MW 、300MW 循環(huán) 流化床鍋爐機組及我院設計的其它循環(huán)流化床鍋爐機組的設計和運行情況，就 如何處理循環(huán)流化床鍋爐設計和運行中出現(xiàn)的問題進行簡單

26、的介紹。4.1 床溫調(diào)節(jié)的措施以及防止床層超溫、結(jié)焦的措施 床溫的調(diào)節(jié)控制對保證鍋爐正常運行是十分重要的。對于帶外置式換熱器的鍋 爐，一般通過進入外置式換熱器床料來調(diào)節(jié)床溫，同時還可以調(diào)節(jié)一、二次風 的比例來調(diào)節(jié)床溫。床溫控制適當是防止床層結(jié)焦的關(guān)鍵。一般床層結(jié)焦有兩 個原因造成，一個原因是床層溫度過高；另一個原因是床層流化狀態(tài)不好，出 現(xiàn)局部死區(qū)引起床料堆積，形成結(jié)焦。 為防止床層結(jié)焦，要求鍋爐廠采取以下措施： 1在爐膛設計時，充分考慮實際燃用煤種的變化和鍋爐負荷變化等因素選取 適宜的傳熱系數(shù)，確保爐內(nèi)布置足夠的受熱面； 2在外置床的設計上留有足夠的裕度，使之能在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)床溫，使床 溫

27、不至于因負荷和燃料量等因素的波動而產(chǎn)生較大的影響。3設計時使冷渣器的出力有足夠的裕量，因此可通過適當?shù)脑龃蠡驕p少排渣 量調(diào)節(jié)床壓，即改變爐內(nèi)灰的駐留時間和床料構(gòu)成，進而影響熱物料循環(huán)倍率， 以到達調(diào)節(jié)床溫的目的；4在布風板及風箱設計時，確保風速均勻，從而使床料不會在布風板的個別 位置堆積；5布風板阻力設計適宜，防止低負荷出現(xiàn)流化不均現(xiàn)象。 為防止床層結(jié)焦，在實際運行中要求做到：1通過聯(lián)鎖保護系統(tǒng)確保在鍋爐啟動及低負荷運行時，進入布風板的一次風 量必須大于最小給定值，以保證爐內(nèi)具有足夠的流化風速； 2采取以下三項措施使爐內(nèi)不出現(xiàn)復原性氣氛，因為這種氣氛最容易造成床 層結(jié)焦： 在風量及燃料量調(diào)節(jié)系

28、統(tǒng)中參加了交叉限制功能，即鍋爐增負荷時，先加風后 加煤；而減負荷時，那么先減煤后減風，以此防止鍋爐負荷變動時爐內(nèi)出現(xiàn)富燃 料工礦； 通過氧量變送器監(jiān)視鍋爐穩(wěn)定運行中的風、煤配比，利用送風調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的氧 量校正功能確保爐內(nèi)有足夠過量空氣； 在聯(lián)鎖保護系統(tǒng)中參加風煤比這樣一個信號，當其低至一值報警，將于二值使主燃料跳閘； 保證給煤的均勻性，防止出現(xiàn)局部煤量過大、過于集中的問題，可以防止出現(xiàn) 局部高溫區(qū)，也可以防止結(jié)焦?？傊环矫嬉阱仩t結(jié)構(gòu)設計及控制系統(tǒng)設計中采取可靠的防止超溫、結(jié)焦 的措施，另一方面在鍋爐運行中盡量防止偏離設計工況。 以分宜國產(chǎn) 300MW 循 環(huán)流化床鍋爐為例，床溫設計為 9

29、10C，遠離灰的變形溫度1500C，床溫設 計余量較大，當然一旦出現(xiàn)了床溫過高或結(jié)焦，最有效的措施就是迅速減少給 煤量，或是增加進入外置式換熱器的物料量，或是增大總風量，特別是應該增 大流經(jīng)布風板的一次風量，相應減少二次風量。4.2 非金屬耐磨耐火材料防磨技術(shù) 循環(huán)流化床鍋爐的磨損問題是困擾循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)開展的關(guān)鍵因素，磨損 問題解決的如何，直接關(guān)系到CFB鍋爐的設計成功與否，直接影響CFB鍋爐機 組的可用率。循環(huán)流化床鍋爐磨損主要發(fā)生在燃燒室、別離器物料循環(huán)回路上，另外，鍋爐 尾部對流煙道也發(fā)生與煤粉爐同樣的磨損，根據(jù) CFB 鍋爐的性質(zhì)及磨損特點， 在燃燒室、別離器等發(fā)生磨損嚴重部位采

30、用非金屬耐磨耐火材料襯里技術(shù)來防 止磨損的發(fā)生。磨損速率是固體濃度、速度、粒子特性及流道幾何形狀的函數(shù)，所以 CFB 鍋爐 磨損均發(fā)生在與上述因素有關(guān)的區(qū)域，如：燃燒室下部、回料裝置、外置式換 熱器、冷渣器、燃燒室出口周圍、別離器入口、別離器正對入口的圓筒面及燃 燒室中的各類孔門周圍的磨損。通常情況下 CFB鍋爐在如下部位采用非金屬耐 磨耐火材料設計防磨襯里。1水冷壁風板2燃燒室下部周圍水冷壁外表。3燃燒室出煙口周圍及出煙口流道內(nèi)外表。4別離器整個內(nèi)外表。5料腿及回料裝置內(nèi)外表。6外置式換熱器及冷渣器內(nèi)外表。7別離器出口煙道內(nèi)外表。8尾部對流煙道入口內(nèi)外表。4.2.1 燃燒室的防磨結(jié)構(gòu)設計1由

31、于燃燒室下部密相區(qū)物料濃度很高，混合及湍流流動非常強烈，所以該 區(qū)域非常易于磨損。因此在下部密相區(qū)襯有一定厚度的耐磨耐火澆注料。這些 耐磨材料由焊在管子外表的金屬銷釘固定。2燃燒室內(nèi)布置有附壁式水冷壁，其下部均處在氣固兩相流的流場中，易于 磨損。尤其是在管子穿墻處，由于流場發(fā)生變化，磨損更厲害。因此這些區(qū)域 需要敷設耐磨澆注料。4.2.2 回料裝置內(nèi)部的防磨設計，采取耐磨材料與保溫材料配合的結(jié)構(gòu)型式，其 型式根本有一下幾種。1耐磨磚襯里+保溫磚型式，耐磨磚與耐磨磚之間灰漿縫為 2mm,為解決膨脹每一定間隔留有膨脹縫。在適合高度設有高溫熱強鋼制的托架把耐磨磚的重 量分層傳遞到鋼客上。 2耐磨磚

32、+保溫澆注料,適合于鋼殼形狀較復雜及其他不適合保溫磚的部位,耐磨磚與耐磨磚之間的灰漿縫同樣為 2mm,適當間隔留有膨脹縫，每間隔一定高 度設磚托分層卸栽。3耐磨澆注料 +保溫澆注料,適用于耐磨襯里外表復雜部位及設備頂面,這 種結(jié)構(gòu)最普通的型式是按一定規(guī)律布置 “丫型抓釘用以固定 耐磨襯里，抓釘上 要涂 1mm 厚瀝青解決金屬與耐磨澆注料之間的溫脹差異， 耐磨澆注聊耐 20%的 比例參加不銹鋼纖維，耐磨襯里要適當留有膨脹縫。4.2.3 別離器防磨設計別離器是循環(huán)硫化床鍋爐的關(guān)鍵部件，別離效率對循環(huán)物料的粒徑分布和物料量都有較為關(guān)鍵的作用。而別離器內(nèi)的耐磨耐火材料如果脫落、結(jié)焦將直接影響別離器效率

33、，影響循環(huán)物料的正常平衡狀態(tài)，影響鍋爐負荷等性能參數(shù)。脫 落的耐磨耐火材料啐塊進反料裝置中，破壞返料器的流化態(tài)直至不能正?；亓?， 造成被迫停爐，所以防止別離器中耐磨耐火材料的脫落是十分重要的。 對于高溫絕熱別離器，主要采用如下幾種防磨設計結(jié)構(gòu)形式：1耐磨磚襯里 +保溫磚型式，這種形式適合大面積平面或圓弧面，耐磨轉(zhuǎn)分 層采用焊在鋼殼上的拉勾加固，耐磨轉(zhuǎn)與耐磨磚之間灰漿縫為2mm，為解決膨脹每一定間隔留有膨脹縫，在適當高度設有高溫熱強鋼制造的磚托把其重量分 層傳遞到鋼殼上。 2耐磨磚+保溫澆注料，適合于鋼殼形狀較復雜及其它不適宜保溫磚的部位，耐磨磚與耐磨磚之間的灰漿縫為 2 mm,適當間隔留有膨脹

34、縫，每間隔一定高度設磚托分層卸載，同樣耐磨磚上有用于拉鉤固定的凹槽。3耐磨澆注料 +保溫澆注料,適用于耐磨襯里外表復雜部位及設備頂面,這種結(jié)構(gòu)最普通的型式是按一定規(guī)律布置 “ Y型抓釘用以固定耐磨襯里，抓釘上要 涂 1mm 厚瀝青解決抓釘與耐磨澆注料之間的溫脹差異,耐磨澆注料按 2%的比 例參加不銹鋼纖維,耐磨襯里要適當留有膨脹縫。在別離器耐磨耐火材料的設計中主要考慮耐磨耐火材料的平安穩(wěn)定工作,下面 對各項措施分別介紹如下：1耐磨耐火材料的高性能要求 一般認為耐磨耐火材料的破壞由過度的裂縫和 “擠壓剝落 引起，當循環(huán)物料被裂 縫夾住時候，爐內(nèi)的耐磨乃貨材料經(jīng)歷反復的溫度變化熱循環(huán)時就會出現(xiàn) “

35、擠壓 剝落 。這就需要耐磨耐火材料要具備一定的抗壓抗折強度及足夠小的重燒線變 率。2澆注料中加鋼纖維、適當加大抓釘密度 在耐磨耐火磚較難施工的位置，一般采用耐磨耐火澆注料來實現(xiàn)防磨設計，因 澆注料的熱養(yǎng)生要在別離器內(nèi)安裝完后進行，受環(huán)境、加熱條件的限制，澆注 料的耐磨性能要低于耐磨耐火磚。除在設計中盡量多采用磚的結(jié)構(gòu)設計，還在 耐磨耐火澆注料中參加不銹鋼增強纖維外，還要適當提高固定抓釘?shù)拿芏取?分層拉鉤磚結(jié)構(gòu) 分層拉鉤磚結(jié)構(gòu)可有效防止耐磨耐火磚的脫落，在別離器的圓筒局部及錐段部 分均采用楔形耐磨磚與拉鉤磚配合的結(jié)構(gòu)，任何一塊獨立的耐磨耐火磚幾乎沒 有可能脫落。在別離器入口煙道的平直段采用拉鉤楔

36、形磚結(jié)構(gòu)設計耐磨耐火材料襯里利用楔 形拉鉤磚的角度，設計中間的幾塊平面楔形磚 L1 均小于 L2 ，使其脫出困難， 可確保運行的平安。4設置膨脹縫 在別離器的耐磨耐火材料襯里的設計結(jié)構(gòu)中，耐磨耐火磚或耐磨耐火澆注料均 在各個方向留有足夠的膨脹縫，以防止熱膨脹產(chǎn)生應力而破壞耐磨耐火材料進 而導致的脫落。預留的膨脹縫中需充填耐高溫的耐火纖維氈，防止灰進入膨脹 縫中。由于設計有足夠的膨脹間隙，因此可以保證耐磨磚的膨脹空間，從而防止出現(xiàn)“鼓包 等現(xiàn)象。4.3 減少鍋爐底灰、飛灰可燃物的措施 根據(jù)循環(huán)硫化床鍋爐特點，必須減少鍋爐底灰、飛灰可燃物，保證鍋爐燃燒效 率，因此必須要求鍋爐廠采取以下幾項措施：4

37、.3.1 足夠的爐膛高度為使小于別離器切割的粒徑 d50 的細顆粒在爐膛內(nèi)有足夠的燃盡時間，設計足 夠的爐膛高度和容積將會有效提高其燃盡率，降低飛灰含碳量。4.3.2 獨特設計的高效別離器4.3.3 合理設計配風和流化速度 合理設計配風和流化速度，加強二次風的穿透和卷吸作用，使密相區(qū)的空氣與 燃料、石灰石混合均勻，以提高燃燒效率。4.3.4 合理的密相區(qū)結(jié)構(gòu)設計 據(jù)煤質(zhì)特點，進行以下幾項關(guān)鍵尺寸的設計： 1矩形截面燃燒室，較大寬深比的布風板，使布置二次風合理配置，并且有 足夠的穿透能力，增強爐內(nèi)混合，利于燃料的燃盡。2合理設計密相區(qū)的錐段高度，使運行床層高度提高，有利于燃料的燃盡。 3爐膛密相區(qū)采用錐形端面設計，使貼壁回流的物料向燃燒室中心運動，配 合二次風向下的傾斜射流，增加循環(huán)物料的橫向混合，使氣固兩相流混合更加 均勻，可以提高燃燒效率；4.3.5 選取較高的運行床溫，強化碳顆粒的燃盡4.3.6 合理設計爐膛頂部結(jié)構(gòu)，考慮爐膛頂部