流化床锅炉燃烧效率与效益探讨

郝跃峰

（郑州郑锅安装工程有限公司，河南 郑州 450001）

流化燃烧是一门新的燃烧技术,需有一个认识和熟练的过程才能掌握其规律，在理论上尚有许多不成熟和不完善的地方，加之国内开发、研制的流化床锅炉，由于资金投入不足，开发力量分散，试验手段欠缺等因素的制约，新研制的锅炉推上市场后，必然会出现这样或那样的问题。经过不断的探索和实践，通过大量的技术改造和设备治理，逐步得以克服和完善，并取得较好的效果。

1 完善设备，保证锅炉的安全经济运行

（1）解决结焦关，稳定运行周期。提高热电厂的经济效益，离不开锅炉的稳定连续运行。返料器结焦是流化床锅炉经常发生的问题，锅炉一旦出现结焦，轻则降负荷运行，重则停炉清理，少则一二天，多则一星期。本厂流化床锅炉运行的初期头半年时间，返料器结焦达高达8次之多，给本厂造成了极大的经济损失。经过多次的观察、分析和研究，终于摸清了结焦的原因:一是返料风量不足，造成返料不畅;二是煤中的细粉末过多，在燃烧过程中，大量的细煤末未经燃烧进入返料器中，在返料器中二次燃烧，造成高温结焦;三是煤种变化太大，未能及时发现和调整。

针对这一状况，采取了下列措施：①加大返料风管的直径，增加返料风量，返料风管由原来Φ89mm更换成Φ133mm；同时将原设计150℃的返料热风改造成自然冷风，降低了返料器内温度，解决了返料器结焦的根本问题。②稳定入炉煤种，改变燃料的颗粒配比，严格按照设计煤种和粒度要求配煤，降低细煤颗粒所占的比例。保持较理想的粒度级配，使炉内有均匀的温度场。上述改造完成投入运行后，再没出现因返料器结焦造成停炉的现象，从而保证了锅炉运行的稳定性。

（2）解决断煤问题。投产初期，本厂发现该炉多次出现燃煤在落煤口堵塞的现象，造成断煤，严重影响锅炉的安全经济运行。经过观察发现问题:一是出在给煤口的转弯角度上，由于角度接近垂直，一旦煤湿，绞龙会在给煤口处堵塞，根据以上情况本厂调整了给煤口角度，由直角改为斜角度;二是播煤风采用二次风，在锅炉点火并炉期间，二次风并不投入运行，造成煤在点火期间经常在绞笼口堵塞。因此本厂把播煤风由二次风改为一次风。经过以上改造，煤的堵塞现象迎刃而解。

2 通过技术改造，提高锅炉运行的经济性

2.1 解决负荷难题

国产流化床锅炉存在的最根本问题锅炉蒸发量达不到设计值，在本厂情况更加严重，锅炉最高出力在72t，平均出力在65t左右，达不到其额定值，使锅炉的经济性受到严重影响。由于循环流化床运行工况的复杂性，影响这一问题的因素是多方面的。根据本厂实际情况，经过分析和论证，并向有关专家请教，本厂主要做了以下几点来解决锅炉的负荷问题:

（1）增加物料循环灰量，提高旋风分离器工作效率。在运行初期，由于缺乏经验，对燃料的粒度级配要求不甚严格，致使燃料中粗颗粒占有的较大比例，细颗粒的份额较小，造成锅炉下部燃料燃烧时放出的热量不能及时被受热面吸收，使锅炉带负荷能力降低。问题发现后本厂及时调整入炉燃料的级配，使之达到或接近设计值。调整后炉膛内的温度场趋于更加合理，从而使负荷率大大提高。

（2）锅炉辅机选型不合理。流化床锅炉能否正常运行，不仅是锅炉自身的问题，锅炉附机和配套设备是否满足流化床锅炉的要求也会产生较大影响。本厂锅炉附机就存在这种问题，在最初设计、安装时，送风机选型较小，一次风量不足，起不到较好的扰流作用，物料得不到充分的混合;而且由于风量不足，在燃烧室密相区缺乏足够的氧量，锅炉的温度场分布不均匀，使锅炉带不上负荷。经过制造单位、设计单位和济南锅炉研究所共同会诊，调换了风机后，问题行以顺利解决。

通过以上改造，锅炉的循环灰明显增加，内部的温度场趋于均匀，锅炉的平均出力达到75t/h左右，达到或超过了额定负荷。提高了锅炉的经济效益。

2.2 降低锅炉的磨损，延长锅炉的使用寿命

循环流化床锅炉的磨损问题，一直是困扰流化床锅炉经济运行和进一步发展的关键问题。锅炉的磨损与固体物料浓度、速度、颗粒特性和流道几何形状等密切相关，流化床锅炉与常规锅炉相比，其炉内物料浓度要高出几十倍到上百倍，流化床锅炉的磨损要比其它类型锅炉严重得多。从磨损的部位来看，主要是炉膛内密相区水冷壁管和尾部对流受热面的飞灰磨损、飞灰对燃烧室与旋风分离器浇注料的磨损。针对不同的磨损机理和不同的磨损部位，本厂分别采取不同的防磨措施：

（1）炉膛密相区的水冷壁管的磨损主要是在燃烧室浇注料与水冷壁管的结合处，该部位由于物料内循环下滑和物料飞溅造成了局部磨损。运行初期，由于没有采取任何防磨措施，短时间内就发现此部位附近的水冷壁发生大量磨损，金属减薄为1~1.5mm，严重影响锅炉的安全运行。为消除这一现象，本厂采用耐温、耐磨性能好的铁铝磁护瓦将磨损部位保护起来，并在已磨损部位用耐磨焊条进行堆焊，加强了这些部位的耐磨性能，使水冷壁管的磨损得以缓解，延长锅炉使用的寿命。

（2）尾部对流受热面的磨损主要是烟气中含有的飞灰颗粒冲刷受热面造成的，虽然循环流化床锅炉装有旋风分离器，但分离器未能收集而进入尾部烟道的灰浓度仍然很高。而且由于磨损速率与颗粒速度成3次方、与颗粒直径成平方关系，即δ=KV3d2。流化床锅炉本身烟气流速较大;飞灰含量又较常规锅炉高，因而造成磨损的强度大、后果也非常严重的。在炉膛出口处，由于气、固两种物质的流向转了90°角，在锅炉运行一段时间停炉检查时发现高、低温段过热器、省煤器等部位磨损量相当惊人，省煤器、过热器还发生因管壁减薄多次发生爆管事故。对此，本厂采取的方法有;在省煤器等尾部受热面管束的弯头与炉墙间的间隙之间、易形成烟气走廊的部位加装耐温防磨护板;在高、低过热器的前两排加装铁铝磁护瓦(包括弯头);同时为了最大限度地避免烟气对其它过热器管束的强力冲刷，在高温分离器的出口、高温段过热器的入口部位加一道用高强度耐磨浇注料做成的挡烟墙，用以改变烟气流动方向，减轻烟气对过热器管束的冲刷和磨损。起到了很好的效果。

（3）解决浇注料的耐磨和脱落。本厂流化床锅炉开始使用的是磷酸盐耐火砖和磷酸盐浇注料，但由于选型时考虑耐火度不够，一旦后半部超温运行时，发生耐火材料脱落事故，脱落的耐火材料又造成返料器堵塞，严重时造成返料器结焦事故;另一方面，由于磷酸盐材料耐磨性能较差，连续运行3个月就会使浇注料磨损5mm，甚至有大坑出现，还由于磷酸盐材料强度偏低，造成浇注部位受热后大面积裂纹和脱落，在总结大量经验教训和对多家浇注料生产厂家考察了解的基础上，本厂选用了淄博科鲁公司生产的HF-160型高强度耐磨浇注料在磨损最严重的炉膛出口进行大规模的改造，取得相当好的效果。目前本厂所采用的这种浇注料强度高、耐磨、耐温性能好，经连续运行近一年没发现有任何问题。

3 结语

实践证明，只有不断的探索和改造，才能发挥流化床锅炉的巨大优势，通过对流化床锅炉的改造，取得可观的经济效益和社会效益，流化床锅炉的效率由运行初期的75左右提高到目前的88，供热煤耗和供电煤耗大幅度降低，为本厂经济效益的提高作出了贡献;经过改造后，锅炉的连续运行周期达三个月。并且由于最大限度降低了锅炉的磨损，使锅炉的受热面的使用寿命得以提高。

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