李瑞團

（神華神東電力有限責任公司大柳塔熱電廠，陜西 榆林 719315）

1 循環(huán)流化床鍋爐概述

循環(huán)流化床燃燒技術是潔凈煤技術的一個重要領域，它通過燃料和脫硫劑的多次循環(huán)，反復進行低溫燃燒和脫硫反應，具有對燃料適應性強、燃燒效率高、污染控制好和負荷易于調節(jié)等優(yōu)點。

流化床燃燒技術以其獨特的燃燒方式成為了現(xiàn)在潔凈煤燃燒技術的主要方式。流化床燃燒技術的發(fā)展迄今已經(jīng)歷兩代。第一代是常規(guī)燃燒流化床，也就是常說的燃煤鼓泡床，第二代為燃煤循環(huán)流化床。我國從六十年代起，為了解決能源短缺的問題開始在南方一些有化石燃料資源的地區(qū)發(fā)展流化床鍋爐。在八十年代中期開始投入力量積極從事循環(huán)流化床燃燒技術的研究開發(fā)，清華大學、中科院物理所等科學研究所與國內(nèi)鍋爐生產(chǎn)廠家合作，在燃燒、傳熱、流態(tài)化、氣固分離、脫硫灰渣處理方面完成了大量卓有成效的理論和實驗研究工作。自第一臺燃燒油頁巖的流化床鍋爐在廣東茂明成功投運以來，流化床鍋爐便開始在我國得到廣泛的應用，并不斷向大型化發(fā)展。此外，國內(nèi)一些部門引進了和正在引進國外的技術和產(chǎn)品?？傊?，流化床鍋爐的發(fā)展趨勢是：大型化方向發(fā)展，即向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展。

2 循環(huán)流化床鍋爐存在的問題分析

循環(huán)流化床鍋爐存在的問題主要分為三個方面：循環(huán)流化床鍋爐輔機問題、循環(huán)流化床鍋爐問題、循環(huán)流化床鍋爐運行中的問題。

典型循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)示意圖

2.1 循環(huán)流化床鍋爐輔機問題分析

隨著循環(huán)流化床鍋爐的大量投用，給煤系統(tǒng)故障成為影響機組正常運行的主要威脅之一，目前大型循環(huán)流化床鍋爐給煤系統(tǒng)常見故障主要有：

輸煤系統(tǒng)堵塞。當入場煤濕度過大時，造成輸煤系統(tǒng)堵塞，主要發(fā)生在碎煤機入口管段、碎煤機體內(nèi)即勻料裝置等處。如果堵塞時間過長會發(fā)生自燃，燒壞設備。

原煤倉堵塞。原煤倉內(nèi)邊壁上嚴重積煤，最后原煤倉的煤只有中間形成圓柱形煤流，靠近給煤機入口處近3m高煤搭橋。由于位置偏高，沒辦法進行疏通有時煤倉四周邊壁加裝了疏松機，疏松機在開始時能夠起到一定疏松作用，但疏松機使用的高壓油系統(tǒng)故障率較高，如果疏松機故障則會嚴重阻礙原煤的順利流動。

給煤機落煤管堵塞，皮帶燒壞。由于煤濕度過大或播煤風太小，不能壓住爐膛內(nèi)的正壓，高溫煙氣反竄，燒壞皮帶和落煤管。

2.2 循環(huán)流化床鍋爐本身問題

循環(huán)流化床鍋爐本身問題主要包括：鍋爐受熱面磨損、旋風分離器分離效果下降、鍋爐回料器結焦及堵塞以及鍋爐過熱器爆管等。

循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損是對循環(huán)流化床鍋爐正常運行的三大威脅（磨損、給煤、排渣）之一，由于磨損造成的停爐事故接近停爐事故總數(shù)的一半，在很長時間內(nèi)成為影響循環(huán)流化床鍋爐推廣應用的主要障礙。循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損主要包括爐膛內(nèi)水冷壁管磨損、屏式過熱器、再熱器及旋風分離器的磨損和對流煙道內(nèi)受熱面磨損。

2.3 循環(huán)流化床鍋爐運行中存在的問題

循環(huán)流化床鍋爐運行中的問題主要包括：鍋爐床面結焦、鍋爐飛灰含碳量大、鍋爐排煙溫度過高、氧量高低對鍋爐燃燒的影響等。

3 循環(huán)流化床鍋爐改進的一些方法

3.1 循環(huán)流化床鍋爐防磨的主要措施

循環(huán)流化床鍋爐的固有特性決定了其對設備的磨損是不可避免的，但為了保證鍋爐長期安全穩(wěn)定運行，就必須采取可靠的防磨技術和措施，以延長設備的使用壽命和檢修周期。國內(nèi)外的研究人員對流化床各部位的防磨進行了許多切實可行的研究，采取了諸如選用合適的防磨材料、磨損部件結構合理設計，金屬表面特殊處理技術、合理施工等。防磨技術措施如下：

選擇合適的防磨材料。在循環(huán)流化床鍋爐中，碳鋼和合金鋼最重要的用途是制作鍋爐的承壓管，這些管子通常以各種復雜的結構布置，包括：膜式水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器對流管束，用于支撐管束的吊掛管，較特殊的管子，包括流化床換熱器管束、燃燒室上部的懸掛屏、燃燒室的管屏（屏式受熱面）、水冷風室、水冷或汽冷的旋風分離器等。從大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐的特點來看，還應該注重開發(fā)用于循環(huán)流化床鍋爐的專用材料。

選擇合適的耐火材料。綜合考慮上述因素后，對常規(guī)循環(huán)流化床鍋爐選用耐火材料作內(nèi)襯時應滿足如下要求：內(nèi)循環(huán)渦流型湍流床內(nèi)襯，要求高耐磨、高耐溫和抗沖刷；中高溫外循環(huán)分離器入口段內(nèi)襯，要求高耐磨、高耐溫性；中高溫外循環(huán)分離器筒體，要求耐熱、保溫、熱惰性小；點火燃燒室煙道，要求抗熱沖擊；懸浮室要求抗熱沖擊、耐磨、熱惰性小。

例如，國內(nèi)某循環(huán)流化床為引進的芬蘭奧斯龍公司410t/h Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐，檢修檢查中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)返料腿四個膨脹節(jié)幾乎被全部磨損完，大修時根據(jù)運行經(jīng)驗和膨脹核算，將原來耐火材料間隙由10～15mm擴展到25～35mm，并用進口耐熱不銹鋼制作了專用的模具，并在耐火材料中加了耐磨鋼針，效果較好。

3.2 對循環(huán)流化床鍋爐本身采用合理的結構設計

針對燃料特性、鍋爐運行狀況及各部位磨損機理等不同，對鍋爐的不同部位進行優(yōu)化設計。

在循環(huán)流化床鍋爐中主要采用三種不同形式的襯里設計：水冷壁襯里，薄的或厚的非水冷壁襯里。

對材料工作表面進行特殊處理。熱噴涂技術是一種材料表面保護和強化的技術，它是以氣體、液體燃料以及電弧、等離子弧作熱源，將金屬、合金、陶瓷、金屬陶瓷、塑料等粉末或絲材、棒材加熱到熔化或半熔融狀態(tài)，借助于火焰推力或壓縮空氣噴射而粘附到預先經(jīng)過表面處理的工件表面形成涂層，賦予工件以耐磨、耐蝕、抗高溫、耐氧化、隔熱、絕緣等特性，以達到提高工件性能，延長設備使用壽命的一種技術。按熱源的種類可分為火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂。

3.3 循環(huán)流化床鍋爐運行防護

循環(huán)流化床鍋爐燃料顆粒組分是影響其穩(wěn)定運行的關鍵因素之一，對床層分布、燃燒效率、爐內(nèi)溫度、返料量、煙氣粒子濃度等都有交互影響，進而對整個鍋爐系統(tǒng)的各受熱面及內(nèi)襯材料的磨損產(chǎn)生影響?，F(xiàn)對顆粒組分變化分析如下：

如果運行顆粒組分中粗顆粒較多，燃煤粒徑分布達不到循環(huán)流化床鍋爐的要求，粒子循環(huán)量小，粗顆粒將沉浮于燃燒室下部燃燒，造成密相床燃燒份額過大，還會使爐床超溫結焦。運行中為防止粗顆粒煤沉底而引發(fā)事故，通常采用大風量運行，不僅在額定負荷下風門全開，而且在低負荷時也難以關小風門。這種大風量運行方式，不僅引起煙氣量、煙溫的變化，還會因大風量而造成揚析量增大、飛灰濃度增加等變化。同時，由于通過對流受熱面的煙氣流速上升，煙氣中粒子尺寸增大，還會加速受熱面的磨損。如果運行顆粒組分中細顆粒較多，則床層不易建立，密相床的溫度難以維持，即使能維持密相床的燃燒溫度，較細的顆粒也被揚析，加大尾部受熱面的磨損，同時也難以保證鍋爐煙氣出口的粉塵排放要求。

因此，在運行中應首先控制好床料及煤粒的篩分比，調整好風量，降低煙氣的流速，降低煙氣粒子濃度和粒子直徑，以減少磨損。

[1]趙石鐵,楊海瑞等.循環(huán)流化床鍋爐燃煤的成灰和磨耗特性研究[J].潔凈煤燃燒與發(fā)電技術，2004.

[2]岑可法.循環(huán)流化床鍋爐理論設計與運行[M].浙江大學出版社，1992.

[3]杜國良，史明武，冷杰.440t/h循環(huán)流化床鍋爐磨損原因分析及措施 [J].東北電力技術，2007，（3），30～34.