浅谈改进循环流化床锅炉运行效率的方法

浅谈改进循环流化床锅炉运行效率的方法

池晓旭

关键词：循环流化床锅炉；运行效率；方法

前言：锅炉是火电厂的关键设备，它是利用燃料燃烧所释放的热量产生具有一定压力和温度的蒸汽设备，锅炉设备一般由锅炉本体设备和锅炉辅助设备组成。循环流化床锅炉是一种新型节能环保综合型的锅炉，目前在新建的火电厂中已经取得了广泛的应用。使用循环流化床锅炉代替电厂原有的锅炉设备并不需要对电厂的其他设备进行大规模改造，该锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、维修简单、负荷调节范围广、经济效益好等特点。循环流化床锅炉本体设备主要由燃烧设备、蒸发设备、对流受热面、锅炉墙体构成的烟道和钢架构件等组成，其辅助设备则由通风设备、给水设备、燃

料运输设备、除尘设备、除灰设备、锅炉辅件等组成。燃烧设备是循环流化床锅炉本体设备的核心，由燃烧室、点火装置、布风板、风帽以及物料循环系统等组成。

一、循环流化床锅炉的发展现状

我国以煤为主要一次能源的局面长期不会改变。燃煤带来的污染以及温室气体的排放是影响我国可持续发展的重要问题之一。循环流化床燃烧技术是一项近20年发展起来的清洁煤燃烧技术。具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫等突出优点，是洁净煤技术中最具商业化潜力、污染排放控制成本最低的技术，同时由于煤种适应性强，也是消耗煤炭生产带来的大量煤矸石和煤泥等附属产物的最有效手段。提高燃用劣质煤的循环流化床锅炉容量和蒸汽参数以提高环保要求的呼声日益增加。循环流化床技术因具有高效燃烧高灰分、高硫分和低热值煤炭的优点，加上我国低质煤发电的市场巨大需求，将成为未来发展的新亮点。

二、影响循环流化床锅炉运行效率的因素

目前，我国使用的循环流化床锅炉的结构类型多达数千种。随着全球能源紧缺问题日益突出，循环流化床锅炉的运行效率引起电力企业的重视，降低燃料损耗、提高热转换效率是提高循环流化床锅炉运行效率的根本途径。影响循环流化床锅炉运行效率的因素主要有以下几个方面。

2.1流化速度

物料流化速度越快，循环物料量也相应增加，燃料燃烧越充分，锅炉的运行效率也越高，但也使物料对设备的磨损作用加大；流化速度过低，则会出现循环物料量不足的情况，影响锅炉运行效率。目前，国内循环流化床锅炉的流化速度一般取值为6m/s。

2.2床料粒径及质量

床料粒径越大，则物料越容易流化，但是，为了使床料在入炉后能被吹到悬浮段空间内燃烧，并同时促进增加循环物料量，床料粒径也不宜过大。目前，循环流化床锅炉制造厂商一般给出的优选的床料粒径范围为0～25mm。影响床料粒度的主要因素是燃煤的热爆性质、挥发分含量，一般来说，热爆性强且粒度较大的燃煤在炉内受热爆裂后可使循环物料量成倍增加，而煤中所含的挥发分越多，则煤中焦炭含量就越低，使煤就越容易被点燃。但是，煤的燃烧时间增加，可以使煤充分燃烧，提高锅炉的运行效率。

2.3二次风配比

目前，人们一般将燃烧所需的空气分为一、二次风从不同位置分别送入流化床燃烧室内，实现分段燃烧是减少循环流化床锅炉氮氧化合物排放量的根本途径。在同等条件下，一次风所占风量较大时，则密相床燃烧份额增加，使用流化床温度升高，若不及时增加燃烧煤会使锅炉运行负荷下降，运行效率降低；一次风比较小时，如果燃料不能被吹起、进入悬浮段燃烧的大颗粒燃料较多，则会使这些大颗粒得不到充分燃烧，也使锅炉运行效率降低。因此，一次风比一般选择为50%～60%较为适宜。二次风一方面可以为燃烧补充空气，另一方面可以加强气固两相的混合，二次风一般从密相床的上面喷入炉膛，二次风风口的设置位置越高，则将较多的碳粒和物料吹入空间，增大了上部的燃料份额和物料浓度，会使锅炉运行效率降低，因此，将二次风分别从不同的高度送入，则可使用炉内烟气流速相对均匀。

2.4分离器

目前，分离器主要分为旋风分离器和惯性分离器两种类型，通常旋风分离器效率较高，体积大，应用最广泛。分离器的效率、容量是影响锅炉运行效率的主要指标，分离器的分离效率和容量越高，则分离器采集和送回炉膛内继续燃烧的细碳颗粒等循环物料就越多，锅炉的运行效率也越高。

2.5回灰装置

回灰装置一般分为机械阀和非机械阀两大类，非机械阀类具有控制灵活的优点，目前应用最广。但是，非机械阀类的开启与关闭都是由给风控制的，当阀垂直段中料位较低时，松动风就有可能将灰从垂直段向上吹起，影响阀的密封并产生结焦，因此，在选择回灰装置时必须注意控制灰流截面。

1.6受热面磨损

循环流化床锅炉在运行时，处于流化状态的床料在密相床内反复冲刷受热面，使受热面产生磨损，尤其是在炉膛下部壁面垂直段与渐缩段交界处、炉顶及炉膛出口等处，受热面磨损严重时，会影响尾部烟道结构，致使烟气从受磨损后的间隙中逸出，一方面加剧了该处的磨损，另一方面使物料不能充分燃烧，锅炉运行效率降低。

三、循环流化床锅炉运行调节策略

(一)磨损的解决对策

为了改善磨损问题，一方面应改善锅炉受热面和其他设备材料的使用，提高材料的耐磨性。另一方面，应调整燃料颗粒的粒径，控制燃料粒径的合理分布，在操作惯性的影响下减小对设备的冲击力。再次，尽量降低一次风率，从而降低风速，减缓燃料流的速度，尽量减小对设备的冲击力。最后，为保证烟道的平整度，应同时在水冷壁、落煤口、过热器等易磨损部位安装防护部件，减少部件的磨损。在设计阶段，应严格计算烟气入口、出口和导流设备等部件的尺寸，以避免因安装和焊接过程中的尺寸问题造成的变形。

(二)堵煤的解决对策

①控制来煤的含水量。对于已经入厂的湿煤，通过自然干燥并及时翻动，逐渐降低其含水量。如果采用干湿混合的方式，则尽量多次搅拌，提高干湿煤混合的均匀程度，或减少湿煤参杂的比例。②在锅炉点火之前开始向煤仓内进行投煤，为了避免在煤仓中停留过长的时间，应当加强对煤仓的管理工作，发现有堵塞的情况及时给予处理。长时间停炉的状况下，及时清空煤仓。③改造煤仓结构；提高锥度。此方法投入太大。现行可采用的是在煤仓上加装空气炮或振动器，再在煤仓下部靠近给煤机入口的位置开一个400×200mm的口子，在入口发生堵煤时能及时疏通；或是直接在给煤机入口处加装旋转式清堵机，利用清堵机内旋转的刮刀，有效松动贴附与煤仓内壁的湿煤。

(三)结焦的解决对策

为了防止结焦的发生，应控制好物料的流化，使物料颗粒处于良好均匀的流化状态，同时控制合理的风煤配比，避免超温或局部超温的发生。在启动前和正常运行中，必须随时了解入炉煤的热值、灰分和粒径情况，以确保其符合设计要求，提高燃烧效率。在煤矸石和无烟煤的使用中，应合理控制一、二次风的比例，以保证煤的充分混合，减少机械和化学不完全燃烧的发生，从而减少分离器和反料器中的后燃和超温现象，回料器灰温一旦出现超温现象，应及时控制给煤量，增加二次风量，适当提高氧量，使回料器内灰温降至正常水平。同时，应做好回料器流化风量的监控工作，避免因回料器堵塞而结焦。

小结：循环流化床锅炉具有良好的经济性、环保性、调峰控制能力、能耗低、适应性强等特点，在相当长一段时间内仍将是火电企业中锅炉的首选设备。电力企业发电机组的发电效率受循环流化床锅炉的运行效率影响很大，而影响循环流化床运行效率的因素很多。因此，要从根本上提高效益，电力企业必须加大在技术改造和创新上的投入，使用先进管理方法，采取多方面措施，合理控制燃烧温度，提高循环流化床的运行效率。

参考文献：

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