張芳芳

(延安石油化工廠,陜西延安 727406)

淺談型號(hào)UG-75t／3.82MPa-M41循環(huán)流化床鍋爐

張芳芳

(延安石油化工廠,陜西延安 727406)

就現(xiàn)在的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有各種型號(hào)的循環(huán)流化床鍋爐投入了運(yùn)行和使用，但是自動(dòng)控制方面水平跟國(guó)外來(lái)比還是比較低的，特別是在其燃燒系統(tǒng)的控制上，很難實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的高性能指標(biāo)。本文通過(guò)筆者多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)該爐進(jìn)行分析優(yōu)化，提高了鍋爐的效率。

循環(huán)流化床鍋爐 影響 改造 效率

許多傳統(tǒng)的燃煤鍋爐所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)流化床鍋爐具有的:燃燒效率高、燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、組織爐內(nèi)脫硫、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好等，它很好地解決了能耗高、污染重等一系列問(wèn)題，目前在很多發(fā)達(dá)國(guó)家這種爐型的應(yīng)用已經(jīng)很廣泛。循環(huán)流化床的燃燒機(jī)理十分復(fù)雜，它包括一系列基礎(chǔ)研究課題。燃燒溫度受多種因素的影響，并與其它系統(tǒng)有著復(fù)雜的耦合關(guān)系，而且系統(tǒng)具有很強(qiáng)的時(shí)變性。

1 影響流化床鍋爐飛灰含碳量的主要因素

（1）影響飛灰含碳量的因素有煤種、床內(nèi)溫度、燃燒時(shí)間、氧氣濃度。焦炭燃燒過(guò)程中發(fā)生的爆裂、磨損、失活等行為與煤種有關(guān)，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐飛灰碳燃盡有很大影響。

（2）飛灰含碳量與煤種強(qiáng)烈相關(guān)，可以用單位熱值對(duì)應(yīng)的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分質(zhì)量作為煤反應(yīng)性指標(biāo)來(lái)判斷循環(huán)流化床鍋爐的飛灰含碳量。燃料熱值中揮發(fā)份的含量越太，越有利于焦炭顆粒的燃盡。

（3）床溫越高反應(yīng)速率越快，燃燒溫度越高越有利于降低灰的含碳量。在一定的溫度下，碳顆粒的燃盡時(shí)間隨粒徑的增大而延長(zhǎng)。而相同的粒徑下，溫度越高，碳粒所需的燃盡時(shí)間越短。

（4）過(guò)量空氣的增加意味著氧濃度的提高。合理的二次風(fēng)位置及風(fēng)配比可以強(qiáng)化爐內(nèi)擾動(dòng)，增加氣流的穿透力，使得爐內(nèi)物料混合更加充分，也使?fàn)t膛上部燃燒更加完全。飛灰含碳量隨床壓下降明顯降低，但會(huì)稍微提高排渣的含碳量。改進(jìn)飛灰含碳量高的方法有增加循環(huán)流化床的高度和旋風(fēng)筒的分離效率，改變過(guò)量空氣系數(shù)等。

2 合理的風(fēng)匹配

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中，一次風(fēng)作用是保證物料處于正常流化狀態(tài)，并為燃料燃燒提供部分氧氣，二次風(fēng)的作用是補(bǔ)充燃燒所需氧氣，同時(shí)起擾動(dòng)作用，加強(qiáng)氣-固相混合，改變爐內(nèi)物料分布，鍋爐設(shè)計(jì)一次風(fēng)額定風(fēng)量為65225m2/h，二次風(fēng)額定風(fēng)量為43483m2/h，一、二次風(fēng)比為3:2。三臺(tái)鍋爐運(yùn)行初期，由于經(jīng)驗(yàn)不足，一次風(fēng)量偏大，形成后部燃燒，返料溫度較高（980℃左右）， 負(fù)荷70～73t/h，而且升降負(fù)荷速度較慢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷運(yùn)行。經(jīng)幾年的摸索，目前一次風(fēng)量?jī)H為52%左右，返料溫度降為970℃以下，負(fù)荷最高可達(dá)78t/h，可低負(fù)荷運(yùn)行。

運(yùn)行中主要是根據(jù)冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)的風(fēng)量及煤種的類別進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，一般情況下，運(yùn)行中的一次風(fēng)量應(yīng)低于冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)的一次風(fēng)量，因?yàn)樵跓釕B(tài)下，煤受熱膨脹，密度降低，易于浮起，在燃用不同煤種時(shí)，低揮發(fā)份煤所需一次風(fēng)量應(yīng)高于燃用高揮發(fā)煤，二次風(fēng)要根據(jù)氧含量調(diào)整，嚴(yán)格控制氧含量指標(biāo)，避免過(guò)量空氣。二次風(fēng)經(jīng)二次風(fēng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱后，在爐膛前后兩側(cè)通過(guò)11根φ133二次風(fēng)管分兩層進(jìn)入爐膛，每路風(fēng)管都裝有控制風(fēng)門。

3 料層控制

（1）料層厚度是保證流化床鍋爐運(yùn)行的關(guān)鍵，在正常運(yùn)行中料層差壓必須保持相對(duì)穩(wěn)定，如果遇到外界因素影響，造成料層差壓變化，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整風(fēng)量，料層過(guò)厚，若調(diào)整不及時(shí)，很可能局部因流化不良而結(jié)焦，并且長(zhǎng)期料層過(guò)厚，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓升高，用電量增加。料層過(guò)薄，一次風(fēng)量相應(yīng)偏大，容易造成后部燃燒，控制料層主要方法是控制排渣，目前，大部分廠家由于認(rèn)識(shí)不夠及操作上的原因，不用冷渣器而改用人工排渣，料層差壓波動(dòng)較大，建議目前使用人工排渣的廠家安裝冷渣器。冷渣器為連續(xù)排渣，料層相對(duì)穩(wěn)定，尤其是燃用低熱值煤種時(shí)，由于排渣量較大，優(yōu)越性更為突出。

（2）造成鍋爐后部燃燒的因素較多，后部燃燒的危害性也較大，如出現(xiàn)后部燃燒時(shí)，煙氣中塵的濃度相應(yīng)增加，在分離器分離效率一定的情況下，分離后的煙氣含塵也較高，對(duì)后部受熱面的磨損增大，對(duì)中心筒的沖刷磨損也非常嚴(yán)重。出現(xiàn)后部燃燒時(shí)，旋風(fēng)筒內(nèi)溫度較正常升高10～20℃，不管旋風(fēng)筒是用耐磨磚還是澆注料砌成，在此高溫下，溫度升高這些材料的耐磨性就降低，影響了分離的使用壽命。

4 水循環(huán)系統(tǒng)

（1）爐膛水冷壁為膜式水冷壁。前、后墻在爐膛下部收縮形成錐形爐底，后墻水冷壁向前彎曲與兩側(cè)水冷壁共同形成水冷布風(fēng)板和風(fēng)室，布風(fēng)板標(biāo)高5800mm。布風(fēng)板采用水冷布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，有效面積7.7m2在布風(fēng)板的鰭片上裝有耐熱鑄鋼風(fēng)帽，該風(fēng)帽為鐘罩型風(fēng)帽，具有阻力大、布風(fēng)均勻等特點(diǎn)，加強(qiáng)了爐內(nèi)床料的混合，提高燃燒效率，并對(duì)布風(fēng)均勻性、排渣通暢、減輕磨損也有很大好處。通過(guò)水冷壁上集箱用吊桿懸掛于鋼架上。爐膛截面積為3170mm×5290mm，燃燒室部分的水冷壁管表面焊有銷釘，并澆筑在耐火澆筑料內(nèi)。

（2）過(guò)熱器系統(tǒng)由低溫過(guò)熱器，噴水減溫器，高溫過(guò)熱器組成，高過(guò)布置在爐膛頂部，低溫過(guò)熱器布置在尾部豎井中。飽和蒸汽從鍋筒由四根頂部連接管的管子引入位于尾部豎井中的低溫過(guò)熱器入口集箱；低溫過(guò)熱器為光管錯(cuò)列布置，為減少磨損，一方面控制煙速，另一方面加蓋材質(zhì)為1Cr13的防磨蓋，壓板及防磨瓦，對(duì)局部也作了相應(yīng)的處理。過(guò)熱蒸汽從低溫過(guò)熱器出來(lái)后通過(guò)引出管進(jìn)入噴水減溫器中，減溫可以通過(guò)調(diào)節(jié)減溫水量來(lái)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到調(diào)溫目的。過(guò)熱蒸汽減溫后進(jìn)入高溫過(guò)熱氣中，高溫過(guò)熱器布置在爐膛頂部，采用12Cr1MoV管子，最后進(jìn)入集箱。

5 運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）控制適宜的風(fēng)量和一二次風(fēng)的配比。控制適宜的負(fù)荷。根據(jù)實(shí)際情提來(lái)看，循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷最好不要超過(guò)額定負(fù)荷下長(zhǎng)期運(yùn)行，較理想的負(fù)荷為80%～95%的額定負(fù)荷。在此負(fù)荷下，操作運(yùn)行穩(wěn)定，燃燒效率和熱效率較高，各受熱面和耐磨耐火材料磨損較輕。

（2）在起停爐過(guò)程中，要嚴(yán)格控制升溫升壓速度。備受熱面和耐火材料都有一個(gè)溫升速率限制。如果超過(guò)限制，將會(huì)對(duì)鍋爐造成極大應(yīng)力破壞。點(diǎn)火到并爐時(shí)間最好不要低于8h。

（3）控制好煤的顆粒度和質(zhì)量。盡量減少過(guò)大和過(guò)小顆粒的份額。將各參數(shù)控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，不超參數(shù)運(yùn)行。合理的控制爐膛差壓、料層差壓、床體溫度、返料溫度、氧含量等。

6 改造情況

（1）將返料器風(fēng)帽全部改為單排4孔風(fēng)帽。

（2）增加返料風(fēng)機(jī)。原返料風(fēng)為1臺(tái)BK6008羅茨風(fēng)機(jī)與一次風(fēng)兩路同時(shí)供給，風(fēng)壓受爐況影響較大，且風(fēng)壓較低。為了提高和穩(wěn)定返料風(fēng)壓，將一次風(fēng)竄向返料風(fēng)的管線去除，由增壓風(fēng)機(jī)單獨(dú)供給，并增加1臺(tái)BK6008羅茨風(fēng)機(jī)作為備用，使返料風(fēng)壓控制在16kPa，一用一備。

（3）改進(jìn)冷渣排渣器。目前使用的冷渣排渣器型號(hào)為HBSL，換熱效果不好，且容易發(fā)生泄漏。將原冷渣器改為2臺(tái)HBSL-4新型水冷式排渣器。其原理就是利用除鹽水與高溫爐渣換熱(爐渣溫度降至150℃以下，除鹽水溫度升高30℃左右)，來(lái)減少爐渣的物理熱損失，同時(shí)提高了給水溫度，提高鍋爐效率。

（4）輸渣系統(tǒng)改造。以前使用的是鏈斗式輸渣機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)灰塵大、噪音大，且容易發(fā)生斷鏈?zhǔn)鹿?，將鏈斗式輸渣機(jī)改為皮帶式輸渣機(jī)。避免了以上問(wèn)題的發(fā)生。

（5）改造后運(yùn)行情況經(jīng)過(guò)6個(gè)月的運(yùn)行，目前75 t/h循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，均能達(dá)到設(shè)計(jì)能力。蒸發(fā)量達(dá)到了設(shè)計(jì)值(75 t/h.)，爐效率大大提高，約在85%左右，飛灰含碳量已下降。返料裝置不再發(fā)生返料終止事故。

7 結(jié)語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐是一種高效低污染節(jié)能型鍋爐。通過(guò)優(yōu)化參數(shù)、技改技措、設(shè)備更新等方法對(duì)鍋爐進(jìn)行合理的改進(jìn)，提高了鍋爐的運(yùn)行效率，保證了鍋爐的長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行。分離效率得到提高，爐渣可燃物及灰渣可燃物含量得到了不同程度的降低，水冷壁管使用時(shí)間大大延長(zhǎng)，避免了因燃煤堵塞而造成鍋爐停爐，同時(shí)，降低了檢修強(qiáng)度，縮短了檢修時(shí)間。

[1]UG-75/5.3-M12型循環(huán)流化床鍋爐說(shuō)明書.

[2]劉煥彩.流化床鍋爐原理與設(shè)計(jì)·武漢:華中理工大學(xué)出版社,1988.