金昱，付鑫，李廉明，李岱，何樹(shù)剛，孫強(qiáng)

（1.浙江物產(chǎn)環(huán)保能源股份有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江秀舟熱電有限公司，浙江 嘉興 314000）

循環(huán)流化床鍋爐（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“CFB”）以其燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、環(huán)保性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，多數(shù)企業(yè)用CFB 鍋爐進(jìn)行垃圾焚燒發(fā)電。為確保CFB鍋爐能夠適應(yīng)燃用垃圾廢棄物，并穩(wěn)定燃燒運(yùn)行，最基本的條件是保證爐膛中燃料的充分流化，這不僅取決于物料特性，更與布風(fēng)特性有關(guān)。

在CFB 鍋爐中，由一次送風(fēng)管、一次風(fēng)室、布風(fēng)板以及風(fēng)帽組成的一次布風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)著保證爐膛內(nèi)床料充分均勻流化的重要任務(wù)。布風(fēng)系統(tǒng)必須能夠均勻分布來(lái)流氣流，有助于產(chǎn)生均勻而平穩(wěn)的流態(tài)化以及壓力損失較為合理。布風(fēng)板及風(fēng)帽布風(fēng)不均將導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)流化質(zhì)量變差，影響燃料的燃燒效率，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)死床、結(jié)焦、風(fēng)帽堵塞及風(fēng)室漏渣等現(xiàn)象。

浙江秀舟熱電有限公司3#鍋爐為XD-100/9.8-T 循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐，鍋爐純燒煤的時(shí)候，運(yùn)行情況良好，鍋爐排渣暢通。實(shí)際生產(chǎn)中，該鍋爐用以摻燒造紙垃圾。由于造紙垃圾混有鐵絲鐵釘?shù)入s物，日常運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)排渣管堵塞、排渣不暢的現(xiàn)象，現(xiàn)針對(duì)該情況對(duì)鍋爐的布風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

1 布風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造

1.1 一次改造

一次改造前，對(duì)于混有鐵絲等雜物的造紙垃圾，鍋爐一次風(fēng)在燃燒過(guò)程中不能使鐵絲浮動(dòng)起來(lái)，導(dǎo)致物料非常態(tài)流化；其次，爐膛受熱面較多和爐膛燃燒溫度較低這兩個(gè)因素造成物料燃燒不完全，灰渣含碳量較高。

改造前的布風(fēng)板上部呈“V”形，“V”形布風(fēng)板與水平線呈6°夾角采用前低后高傾斜式布置，437 只風(fēng)帽風(fēng)管布置為前后高、中間低，使得料層高度沿徑向產(chǎn)生一定的差異，從而使床內(nèi)按某一規(guī)律分布的壓力差，顆粒在該壓力差的作用下在床內(nèi)作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，形成中間上升兩邊下降的內(nèi)循環(huán)。同時(shí)，“V”形布置也有利于鍋爐排渣。但由于布風(fēng)板不平整及風(fēng)管風(fēng)帽帶來(lái)的問(wèn)題，導(dǎo)致?tīng)t膛燃燒不完全。為防止落渣口周?chē)F絲等雜質(zhì)較多、流化不均，特在排渣口周?chē)贾?2 只定向風(fēng)帽，加強(qiáng)底料流化輸送能力。但缺點(diǎn)是定向風(fēng)帽布置同時(shí)也會(huì)造成排渣口四周空間變窄，影響雜物排放。基于上述問(wèn)題，需對(duì)布風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整改。

改造后的布風(fēng)系統(tǒng)如圖1 所示。本次改造的方案是拉平鍋爐布風(fēng)板，使其呈“一”字形，風(fēng)帽采用八角型風(fēng)帽，風(fēng)帽數(shù)量由原來(lái)的437 只改為280 只?！耙弧弊中尾硷L(fēng)設(shè)計(jì)能有效提高布風(fēng)系統(tǒng)的布風(fēng)均勻性，同時(shí)，降低兩床壓差，降低風(fēng)機(jī)能耗。

圖1 改造后的CFB 鍋爐布風(fēng)系統(tǒng)示意圖

1.2 二次改造

由于一次改造后鍋爐的運(yùn)行效果較差，鍋爐運(yùn)行基本能夠維持連續(xù)運(yùn)行3 個(gè)月左右，改造后鍋爐正常投運(yùn)一周就會(huì)出現(xiàn)排渣口結(jié)焦、排渣管堵塞現(xiàn)象，鍋爐運(yùn)行時(shí)，鍋爐排渣完全靠人工捅渣，人工捅渣需付出較多的人力且難以維持鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。因此，進(jìn)行二次改造。

二次改造的方案為拆除一次改造風(fēng)管風(fēng)帽重新布置，布風(fēng)板采用“一”字型布置，風(fēng)帽采用竹節(jié)式風(fēng)帽，數(shù)量增加一倍為454 只，減少風(fēng)帽之間的距離，這樣有利于增加一次風(fēng)和風(fēng)帽的接觸面積，從而優(yōu)化爐膛的燃燒狀況，風(fēng)帽出風(fēng)口采用向下傾斜式設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒉硷L(fēng)板底部較粗的底料吹起，保持流化狀態(tài)，風(fēng)管由上部敞口出風(fēng)改為側(cè)出風(fēng)。風(fēng)管上部封堵，設(shè)三排8 ～8.5mm 出風(fēng)孔，這樣可以保證風(fēng)帽在脫落的情況下不漏渣，有效改善鍋爐的排渣堵塞現(xiàn)象。針對(duì)鍋爐運(yùn)行時(shí)一次風(fēng)偏大的問(wèn)題，本次改造減小了布風(fēng)板面積，由原設(shè)計(jì)的為14.46m2，減至12.76m2，面積減少了12%，從而有效降低鍋爐的氧量。此外，為了便于排渣，本次改造將排渣管入口直徑由設(shè)計(jì)值Φ219mm 改為273mm，排渣孔周?chē)L(fēng)帽小孔直徑改為18mm。同時(shí)，改變滾筒冷渣機(jī)的出渣口方向，包括冷卻水管道的更改。

1.3 三次改造

二次改造后，發(fā)現(xiàn)在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，造紙垃圾中的鐵絲未能隨底渣排出，逐漸積壓在床料下方，運(yùn)行一周后排渣含碳量較高。因此，在二次改造的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了第三次優(yōu)化改造。本次改造方案為在二次改造的基礎(chǔ)上，打通風(fēng)管上端，降低布風(fēng)板阻力。

2 結(jié)果與討論

2.1 布風(fēng)系統(tǒng)改造對(duì)布風(fēng)板阻力的影響

圖2 所示為布風(fēng)系統(tǒng)三次改造前后布風(fēng)板阻力的變化趨勢(shì)圖。布風(fēng)板阻力是指流化風(fēng)通過(guò)布風(fēng)板時(shí)布風(fēng)板上下的靜壓差。從中可以發(fā)現(xiàn)，隨著一次風(fēng)風(fēng)量的增加，布風(fēng)板阻力逐漸增加，這是因?yàn)殡m然風(fēng)量增加，但布風(fēng)板的過(guò)風(fēng)面積不變，布風(fēng)板上下的壓差增加。對(duì)比改造前后的布風(fēng)板阻力曲線，隨著風(fēng)管打通上部封堵，風(fēng)管中一次風(fēng)由側(cè)出風(fēng)變?yōu)槌诔鲲L(fēng)，增加了和風(fēng)帽的接觸面積，布風(fēng)板阻力減小。由圖中曲線可知，當(dāng)風(fēng)量一定時(shí)，改造后的布風(fēng)板阻力較改造前小了0.6kPa。

圖2 三次改造前后布風(fēng)板阻力的變化

2.2 布風(fēng)系統(tǒng)改造對(duì)一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的影響

一次風(fēng)機(jī)的能耗是電廠廠用電率的重要組成部分。一次風(fēng)風(fēng)壓越高，風(fēng)機(jī)能耗越大。圖3 所示為布風(fēng)系統(tǒng)改造前后一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的變化曲線。由圖中曲線可以看出，在布風(fēng)系統(tǒng)一次改造后，一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓大致在8.1 ～8.7kPa。二次改造完成后，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓呈現(xiàn)一個(gè)逐漸上升的趨勢(shì)。這說(shuō)明排渣管的堵塞現(xiàn)象并未得到很好改善，從而導(dǎo)致布風(fēng)板負(fù)重增加，需要增加一次風(fēng)機(jī)壓力，才能較好完成爐內(nèi)的流態(tài)化。在三次改造打通風(fēng)管后，一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓得到了有效降低，大致控制在8.1 ～8.6kPa。這是因?yàn)殡S著風(fēng)管的打通，布風(fēng)板布風(fēng)性能提高，一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓降低。

圖3 改造前后一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的變化

2.3 布風(fēng)系統(tǒng)改造對(duì)一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量的影響

布風(fēng)系統(tǒng)改造前后一次風(fēng)風(fēng)量的變化如圖4 所示。一次改造后一次風(fēng)風(fēng)量大致維持在73000Nmyh，經(jīng)過(guò)二次改造后，一次風(fēng)風(fēng)量隨著鍋爐運(yùn)行時(shí)間的增加逐漸增大，這是由于隨著鍋爐運(yùn)行時(shí)間的增加，排渣管堵塞現(xiàn)象加重，爐內(nèi)的床料流化惡化，一次風(fēng)需求量增加。經(jīng)過(guò)三次改造后過(guò)風(fēng)面積增加，由圖中曲線可知，一次風(fēng)風(fēng)量減少，維持在65000 ～74000Nmyh。

圖4 改造前后一次風(fēng)風(fēng)量的變化

2.4 布風(fēng)系統(tǒng)改造對(duì)氧量的影響

鍋爐氧量和一次風(fēng)風(fēng)量有直接關(guān)系。一次風(fēng)風(fēng)量越大，鍋爐氧量越大。圖5 所示為布風(fēng)系統(tǒng)改造前后鍋爐氧量的變化。二次改造后鍋爐氧量比改造前增加較明顯，這是因?yàn)槎胃脑祜L(fēng)管數(shù)量增加了一倍，增加了一次風(fēng)風(fēng)量，從而氧量增加。三次改造后鍋爐的流態(tài)得到較大改善，一次風(fēng)量減少，鍋爐氧量降低。

圖5 改造前后鍋爐氧量的變化

2.5 布風(fēng)系統(tǒng)改造對(duì)爐膛溫度的影響

布風(fēng)系統(tǒng)布置對(duì)鍋爐爐膛溫度具有直接的影響。如圖3-5 所示為布風(fēng)系統(tǒng)改造前后鍋爐爐膛溫度的變化情況。測(cè)點(diǎn)1、測(cè)點(diǎn)6 為鍋爐兩側(cè)溫度測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)2 ～5 為鍋爐前墻溫度測(cè)點(diǎn)。從圖中數(shù)據(jù)可以看出，一次改造后鍋爐兩側(cè)墻溫差接近120℃，通過(guò)三次改造兩側(cè)墻溫差降低至20℃左右，說(shuō)明三次改造有效改善爐膛溫度分布，使?fàn)t膛兩側(cè)溫度維持在相對(duì)平穩(wěn)的水平。同時(shí)，分析三次改造后的前墻測(cè)溫點(diǎn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，前墻溫度較改造前均勻性增加，說(shuō)明三次改造明顯提高了布風(fēng)系統(tǒng)布風(fēng)均勻性，優(yōu)化了爐膛燃燒狀況。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）良好的布風(fēng)系統(tǒng)是保證CFB 鍋爐床內(nèi)流化質(zhì)量的關(guān)鍵。本文研究發(fā)現(xiàn)，垃圾焚燒鍋爐在焚燒含鐵絲類(lèi)造紙垃圾時(shí)，一次風(fēng)并不能使鐵絲懸浮，爐內(nèi)流化效果較差，同時(shí)，未燃物料在排渣管復(fù)燃，造成排渣管堵管。

（2）二次改造通過(guò)布風(fēng)板水平布置、增加風(fēng)帽數(shù)量的方式，有效降低了布風(fēng)板阻力，但一次風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)壓均較改造前增加，并且排渣管堵塞現(xiàn)象并未得到有效改善。

（3）三次改造通過(guò)打通風(fēng)管的方式，降低了布風(fēng)板阻力，有效優(yōu)化了床內(nèi)流化質(zhì)量，同時(shí)，降低了一次風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓，降低了風(fēng)機(jī)能耗，鍋爐的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)都得到了明顯改善。

（4）本文提出的改造方法簡(jiǎn)單易行，可供在運(yùn)行中存在排渣管堵塞現(xiàn)象的CFB 鍋爐改造借鑒。

圖6 改造前后鍋爐爐膛溫度的變化