循环流化床锅炉的燃烧控制及防磨处理
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作者: 陈立东
摘要：循环流化床锅炉是近代新兴的锅炉产品，它具有着煤粉炉无法比拟的优点：脱硫燃烧，燃料适应性强，可燃烧劣质煤，操作方便等。故对此产品我国正在大力推广，目前中小型电站锅炉，供热锅炉，均被循环流化床锅炉所代替。循环流化床锅炉自问世以来，在国内外得到了迅速的推广与发展。但由于循环流化床锅炉自身的特点，还存在很多问题，本文对循环流化床锅炉运行参数的控制及防磨处理作了简要的论述。
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循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分。气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。循环流化床锅炉从流化工况上来看可大致分为六类，分别为：细粒流化床，鼓泡床，弹状流化床，湍流床，快速流化床。我国循环流化床由于采用质量平均粒径较粗(约1.5mm左右)的(约120mm)宽筛分燃料，故此只能是泡床和湍流康。
一 循环流化床锅炉燃烧控制
1、燃烧特性
循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬。三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。
2、循环流化床锅炉主要热工参数的控制
(1)料层温度
料层温度是指燃烧密相区内流化物料的温度。它是一个关系到锅炉安全稳定运行的关键参数。料层温度的测定一般采用不锈钢套管热电偶作一次元件，布置在距布风板200-500m m左右燃烧室密相层中，插入炉墙深度15-25mm，数量不得少于2只。在运行过程中要加强对料层温度监视，一般将料层温度控制在850℃-950℃之间，温度过高，容易使流化床体结焦造成停炉事故；温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度最高不能超过970℃，最低不应低于800℃。
(2)返料温度
返料温度是指通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度，它可以起到调节料层温度的作用。对于采用高温分离器的循环流化床锅炉，其返料温度较高，一般控制返料温度高出料层温度20-30℃，可以保证锅炉稳定燃烧，同时起到调整燃烧的作用。
(3)料层差压
料层差压是一个反映燃烧室料层厚度的参数。通常将所测得的风室与燃烧室上界面之间的压力差值作为料层差压的监测数值，在运行都是通过监视料层差压值来得到料层厚度大小的。料层厚度越大，测得的差压值亦越高。在锅炉运行中，料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量，如料层厚度过大，有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火。一般来说，料层差压应控制在7000-9000Pa之间。
(4)炉膛差压
炉膛差压是一个反映炉膛内固体物料浓度的参数。通常将所测得的燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差作为炉膛差压的监测数值。炉膛差压值越大，说明炉膛内的物料浓度越高，炉膛的传热系数越大，则锅炉负荷可以带得越高，因此在锅炉运行中应根据所带负荷的要求，来调节炉膛差压
二 循环流化床锅炉的防磨问题
1 水冷壁的防磨
根据循环流化床锅炉的运行机理，炉膛内是典型的气固两相流，高强度的物料反混，对膜式水冷壁产生冲刷磨蚀。通常的处理办法是在卫燃带覆盖耐火材料，结果造成磨损区域上移，只好次覆盖耐火材料，如此反复，最终以传热面积减少更换水冷壁管而告终。耐火材料本身的热振稳定性是影响到整个锅炉性能的关键性因素。必须承认，精心运行和维护是耐火材料不出问题的基本条件。而合理的耐火材料选型、科学施工是前提。大量的实践表明，在锅炉投运一年以后，如果耐火材料选型或施工存在质量问题，或者启动野蛮，温升速率超过耐火材料要求的限制，会陆续出现耐火材料代坠落甚至倒塌问题。出现这些问题，必须及时彻底修补。
2 分离器的防磨
在炉膛出口处，为了达到较高的气固分离效率，对高温烟气进行节流加速，对中心筒和分离器的产生磨损。使中心筒变形穿孔和旋风分离器耐火材料的损坏。为此，在旋风分离器耐火材料的施工中，选择耐磨性能强的材料，同时要严格控制烟气进口和中心筒的安装尺寸。循环流化床锅炉大量采用了非金属膨胀节。在使用非金属膨胀节的炉子上都不同程度的出现过膨胀节破裂事故。如我厂的旋风分离器回料膨胀节就曾出现过几次破裂事故。分析原因发现多是因为所选的非金属膨胀节耐压值不够，流化床锅炉的风压较煤粉炉来说非常高，在压力如此高的烟风道上，耐压值不足的膨胀节会因长时间承受过高的应力而疲劳撕裂损坏。
3 过热器的防磨
过热器的磨损主要是由于烟气偏流造成的。分离后的烟气，经扩压以5～10m／s的速度冲向过热器，在通过第一排过热器管后，流通截面减小，烟气节流加速，冲刷磨损第二排管；同时伴随着局部小面积的急剧磨损。可以在第二排过热器管前加装防磨罩，同时调整运行风量，避免烟气流通偏流，形成烟气走廊。在结构处理上，旋风分离器出口烟气流运动方向为逆时针，灰在离心力的作用下，在过热器前右侧墙形成的灰浓度较高。增加了右侧过热器管的磨损，根据此处的烟气流向特点，也可在旋风分离器出口过热器前的右侧墙上采用了加隔墙的处理方式。沿右墙的烟气流遇隔墙阻碍后，灰的运动方向得到了改变，灰的运动速度也降低了'过热器前的灰浓度趋向均匀，减少了烟气流对过热器的局部磨损。
4 省煤器的磨损
与过热器相类似，省煤器的磨损采用遮挡式及防磨罩的方式处理。烟气流经过热器后转向进入省煤器，转向时分离下来的灰沿尾部竖井烟道后墙进入省煤器，靠近尾部后墙的4、5排省煤器管磨损较严重。我们采用了遮挡式及防磨罩的技术处理方式。采用遮挡式主要考虑降低灰的运动速度，改变灰的运动方向，使省煤器前的灰浓度趋向均匀。采用防磨罩的技术处理方式主要考虑到利用较好的防磨罩保护省煤器。
循环流化床锅炉作为一种高效、低污染的新型锅炉，可燃用烟煤、无烟煤、贫煤，也可燃用褐煤、煤泥、煤矸石等低热值燃料，且燃烧效率高，国外的锅炉燃烧效率可达95％～99％。而目前我国的流化床锅炉实践技术还没有如此成熟，我们都要在实践中不断总结经验以求不断进步。
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