鄒登明

摘 要： 該文針對(duì)熱電廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐存在的問題，介紹了對(duì)老式鍋爐設(shè)計(jì)進(jìn)行的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、重新設(shè)計(jì)及改變后的鍋爐效果。

關(guān)鍵詞： 75t/h循環(huán)流化床鍋爐；問題；優(yōu)化

75t/h循環(huán)流化床鍋爐是中國科學(xué)院工程熱物理研究所在總結(jié)國家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“35t/h循環(huán)流化床發(fā)電鍋爐”經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分利用已有的科技攻關(guān)成果， 進(jìn)一步發(fā)揮循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)成的一種高效低污染節(jié)能型鍋爐。首批3臺(tái)安裝在錦西熱電廠，1991年11月1號(hào)爐一次試運(yùn)成功。第二批6臺(tái)分別安裝在煙臺(tái)華魯熱電廠和雞西熱電廠，自2012年正式運(yùn)行以來根據(jù)用戶反饋信息和觀察調(diào)試運(yùn)行過程， 發(fā)現(xiàn)75t/h循環(huán)流化床鍋爐還存在諸如點(diǎn)火難、密封不嚴(yán)密、磨損嚴(yán)重、返料器易堵等問題。 針對(duì)上述問題，我們認(rèn)真分析研究，借鑒國外循環(huán)流化床鍋爐的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行一次優(yōu)化設(shè)計(jì)。

一、75t/h循環(huán)流化床鍋爐存在的問題

1.1點(diǎn)火問題

該爐采用水冷布風(fēng)板和水冷風(fēng)室，爐前左右兩側(cè)風(fēng)室中布置2個(gè)熱煙發(fā)生器，點(diǎn)火風(fēng)來自一次主風(fēng)道，分成兩路（根部風(fēng)和夾套風(fēng)）進(jìn)入熱煙發(fā)生器，作為點(diǎn)火熱源。點(diǎn)火用輕柴油，經(jīng)機(jī)械霧化后噴入熱煙發(fā)生器內(nèi)筒中燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?，與夾套冷卻風(fēng)混合成850℃左右的煙氣進(jìn)入風(fēng)室中。加熱的煙氣通過布風(fēng)板加熱啟動(dòng)爐料。床下點(diǎn)火的油槍火焰產(chǎn)生的熱量首先被一次風(fēng)吸收，混合均勻，被加熱的一次風(fēng)又作為流化風(fēng)自下而上穿過料層，對(duì)整個(gè)床上所有的床料均勻加熱。加熱后的床料達(dá)到一定溫度后方可加煤升溫至正常，點(diǎn)燃的火焰在沸騰層上部燃燒，這種點(diǎn)火方式存在以下問題：

（1）由于點(diǎn)火方式是床下動(dòng)態(tài)點(diǎn)火，掃過底料的沸騰風(fēng)會(huì)帶走燃油產(chǎn)生的絕大部分熱量，燃油燃燒產(chǎn)生的少部分熱量被底料吸收，這樣底料升溫很慢，所需燃油量比較多，點(diǎn)火費(fèi)用較高，用戶難以接受。

（2）輕柴油霧化后點(diǎn)燃會(huì)伴有不完全燃燒現(xiàn)象，熱煙發(fā)生器內(nèi)筒入口處形成一些因燃燒不完全產(chǎn)生的油垢， 在正常啟爐后容易粘連形成焦塊影響正常返料。

（3）投煤時(shí)間和數(shù)量較難把握，處理不好易造成結(jié)焦，而且勞動(dòng)強(qiáng)度較大。

1.2密封問題

循環(huán)流化床鍋爐是正壓運(yùn)行，爐內(nèi)壓力呈一定的脈動(dòng)狀態(tài)并且爐內(nèi)氣流含灰濃度很高，因此密封問題顯得尤為重要，處理不好就會(huì)向外漏灰，不但影響工作環(huán)境和安全生產(chǎn)，而且嚴(yán)重影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和帶負(fù)荷能力。密封問題主要發(fā)生在燃燒室和爐膛煙氣出口窗。

燃燒室上部為膜式水冷壁爐膛，懸吊結(jié)構(gòu)，整個(gè)燃燒室為砌磚結(jié)構(gòu)，燃燒室和布風(fēng)板一起支撐在鋼架上，爐膛與燃燒室之間存在大約100mm左右的相對(duì)膨脹量。為了滿足膨脹要求，必須在燃燒室和水冷爐膛接合處形成一條膨脹縫，這樣一條膨脹縫很容易被灰料填實(shí)，影響膨脹造成泄漏，而且這種結(jié)構(gòu)的爐墻穩(wěn)定性較差，易產(chǎn)生裂縫或倒塌。

爐膛的煙氣出口窗， 因是爐膛水冷和旋風(fēng)分離器的結(jié)合部，此處因水冷為懸吊結(jié)構(gòu)，旋風(fēng)筒為支撐結(jié)構(gòu)，兩者之間不僅存在著上下方向膨脹錯(cuò)位問題，而且還有前后膨脹問題，這樣用普通型鋼板膨脹節(jié)只能解決前后膨脹問題，常常造成運(yùn)行一段時(shí)間后因上下膨脹錯(cuò)位造成膨脹節(jié)焊縫撕裂，從而向外漏灰。

1.3磨損問題

過去一般認(rèn)為循環(huán)流化床鍋爐去掉了埋管，磨損問題也就解決了，其實(shí)則不然。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐摸索發(fā)現(xiàn)磨損主要發(fā)生在慣性分離器擋板附近和爐膛與燃燒室的接合處。

為了提高慣性分離器的分離效率，可以在慣性分離器內(nèi)增加了分離擋板和槽鋼，這樣分離效果好了，但煙氣流通面積小了，煙氣流速提高，對(duì)管子磨損嚴(yán)重，使得此部分管子多次發(fā)生泄漏。爐膛和燃燒室的接合處， 由于二次風(fēng)的加入和截面積的變化，對(duì)煙氣擾動(dòng)較大，造成局部磨損。

1.4結(jié)焦問題

結(jié)焦問題主要發(fā)生在燃燒室和旋風(fēng)返料器處。燃燒室結(jié)焦，主要是由于司爐工對(duì)循環(huán)流化床鍋爐認(rèn)識(shí)不足，運(yùn)行操作不當(dāng)，造成燃燒室內(nèi)物料溫度升高或局部物料溫度升高而結(jié)焦。旋風(fēng)返料器處結(jié)焦是由于此處物料溫度和燃燒室物料溫度基本一致，但又不能象燃燒室溫度那樣用一次風(fēng)來進(jìn)行控制，完全是一個(gè)自動(dòng)平衡過程。對(duì)于一些比較難燃燒的無煙煤，或者揮發(fā)份較低的煤來說，后燃較嚴(yán)重，容易引起返料器溫度升高，造成物料流動(dòng)不暢而堵塞結(jié)焦。

二、75t/h循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1燃燒室的設(shè)計(jì)

將水冷壁拉下來，形成水冷燃燒室、水冷布風(fēng)板和水冷風(fēng)室，使?fàn)t膛、燃燒室、風(fēng)室成為一個(gè)整體。這種結(jié)構(gòu)解決了以下問題：

（1）克服了上吊下支結(jié)構(gòu)，去掉了燃燒室與爐膛之間的膨脹縫，徹底解決了此處的密封問題。

（2）改善了燃燒室爐墻工作條件，爐墻只在水冷壁管內(nèi)側(cè)敷以60mm厚的耐火混凝土，不會(huì)象砌磚式爐墻那樣產(chǎn)生裂縫或倒塌現(xiàn)象，同時(shí)保證了油氣燃燒產(chǎn)生的熱能可以充分得到利用。

（3）水冷風(fēng)室可以實(shí)現(xiàn)床下動(dòng)態(tài)持續(xù)性點(diǎn)火，利用兩臺(tái)點(diǎn)火裝置可以有效避免火焰直接沖刷返料器灰道。被加熱的空氣通過布風(fēng)板加熱底料，充分地利用了有效熱量，大大縮短了點(diǎn)火時(shí)間，床溫能得到很好的監(jiān)控，避免發(fā)生結(jié)焦問題[1]。

（4）爐膛與燃燒室之間實(shí)現(xiàn)了圓滑過渡， 減少了氣流擾動(dòng) ， 減輕了局部磨損。

2.2去掉慣性分離器， 爐膛加高3m

根據(jù)國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和以往我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，旋風(fēng)分離器已經(jīng)能夠滿足循環(huán)流化床鍋爐對(duì)循環(huán)灰量的要求，將慣性分離器去掉，可以使煙氣直接由后墻出窗口進(jìn)入到旋分分離器中，這樣從根本上解決了慣性分離磨損問題，而為了防止在撤掉慣性分離器撤掉以后逃逸出分離器的顆粒在爐內(nèi)停留時(shí)間的縮短和蒸發(fā)受熱面積的減少， 將爐膛加高3m，并且將爐頂設(shè)計(jì)為傾斜水冷式爐頂，在其頂部會(huì)形成一個(gè)氣流緩沖區(qū)，爐頂至吸收輻射熱而不再受氣流沖刷 ， 避免產(chǎn)生磨損[2]。

2.3加裝水冷料腿

在旋風(fēng)分離器的直段上加裝水冷料腿， 利用水進(jìn)行冷卻，降低了返料灰的溫度，避免了返料器內(nèi)部結(jié)焦現(xiàn)象。

2.4采用非金屬膨脹節(jié)

在爐膛煙氣出口窗，可以采用了國內(nèi)先進(jìn)的非金屬膨脹節(jié)，這種膨脹節(jié)既能吸收上下方向的膨脹量，也能吸收前后方向的膨脹量，克服U型金屬膨脹節(jié)只能吸收一個(gè)方向膨脹量的缺點(diǎn)，解決了此處的密封問題。

2.5噴焊

在燃燒室與爐膛不動(dòng)過渡段水冷壁管易磨損部位采用了噴焊鎳鉻合金的新工藝，大大延長了水冷壁的使用壽命。

結(jié)語

經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的 75t/h 循環(huán)流化床鍋爐通過設(shè)備采購后于2012年4月22日開始進(jìn)行現(xiàn)場安裝，并于4月29日安裝完成開始設(shè)備調(diào)試及試運(yùn)行。其之前暴露出的問題基本解決，在試運(yùn)行階段對(duì)其進(jìn)行熱效率實(shí)驗(yàn)，得出該鍋爐在額定負(fù)荷下熱效率為89.2%，大渣可燃物小于0.6%，飛灰可燃物少于1.8%。而且該鍋爐可以在額定負(fù)荷的50%-115%范圍內(nèi)運(yùn)行，運(yùn)行各項(xiàng)參數(shù)基本穩(wěn)定，對(duì)于75t/h循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化取得了明顯效果，需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上總結(jié)數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗(yàn)，爭取使其更加完善。■

參考文獻(xiàn)

[1]周耀松. 談75t/h循環(huán)流化床鍋爐的改造[J]. 中華紙業(yè)，2010，（12）：77-79.

[2]段東林，劉欣，段艷慧，周翔. 煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)在75t/h循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用[J]. 工業(yè)鍋爐，2016，（01）：49-50+56.