循環(huán)流化床鍋爐與煤粉區(qū)別爐的

【專家解說】：">循環(huán)流化床鍋爐效率高、污染低、煤種適應(yīng)性好。它幾乎可燃用各種品質(zhì)燃料，如泥煤、煙煤(包括高硫煤)、無煙煤、矸石、焦炭、工業(yè)廢料、城市垃圾等。床內(nèi)直接添加石灰石等脫硫劑，投資小、脫硫效率高(當(dāng)Ca/S＝1.5～2.0時(shí)，脫硫效率可達(dá)85%～90%)。這種爐型是目前環(huán)保節(jié)能型電廠的發(fā)展方向。國際上循環(huán)流化床鍋爐已進(jìn)入大型化、商品化生產(chǎn)階段，國內(nèi)越來越多的廠家也投入了循環(huán)流化床鍋爐的研制和生產(chǎn)，安裝循環(huán)流化床鍋爐的坑口電站遍及全國各地。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一種新技術(shù)，鍋爐結(jié)構(gòu)特殊，燃燒方式與煤粉爐有本質(zhì)的區(qū)別，國內(nèi)在安裝技術(shù)方面與煤粉爐相比還有一定差距。本文只對幾個(gè)突出的問題提出自己的看法，與煤粉爐類似的問題不再涉及。

1 磨損問題

循環(huán)流化床鍋爐燃用粒徑在13 mm以下的煤粒，流化風(fēng)速很大(通常為5～10 m/s)。磨損問題是該鍋爐最大的問題。

1.1 燃燒帶的磨損

爐膛布風(fēng)板周圍為四側(cè)水冷壁，在布風(fēng)板上部3.5 m高度范圍內(nèi)水冷壁的內(nèi)外側(cè)全部焊接銷釘，整體澆注“耐高溫耐磨澆注料”，外側(cè)安裝金屬護(hù)板。向火面的澆注料層厚度通常為20 mm。這個(gè)區(qū)域稱為“燃燒帶”。

燃燒帶包圍的空間稱為“燃燒井”，燃燒井是循環(huán)流化床鍋爐燃燒的中心，進(jìn)行煤粒流化、燃燒、燃盡全過程。燃燒帶的磨損全部由耐高溫耐磨澆注料來承擔(dān)，澆注料的材質(zhì)和施工質(zhì)量是減小磨損的重點(diǎn)。

首先是選材問題，國內(nèi)生產(chǎn)耐高溫耐磨澆注料的廠家很多，材料的種類也很多，澆注料在不同溫度下的耐磨度相差很大。有的材料在1 400～1 600℃范圍內(nèi)耐磨度最高，但在800～1000℃溫度區(qū)耐磨度很低，故材料的選用很關(guān)鍵。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度為800～1 000℃，因此要選用在這個(gè)溫度區(qū)耐磨度最大的材料。

施工質(zhì)量也是一個(gè)重要問題，在施工中需注意以下幾點(diǎn)：

(1) 水灰比必須控制好，一般澆注料加水7%～8%，要嚴(yán)格按材料使用說明書施工。加水量增加1%，澆注料強(qiáng)度降低20%左右(未加考證)。施工用水必須潔凈，酸堿度要符合要求。

(2) 攪拌要均勻，使用強(qiáng)制性攪拌機(jī)，攪拌至糊狀。攪拌好的澆注料不可存放時(shí)間過長。

(3) 使用小直徑振搗棒或片式振搗棒，將澆注料振搗實(shí)。

(4) 烘爐溫升曲線嚴(yán)格按材料供應(yīng)廠家提供的資料進(jìn)行

1.2 水平煙道的磨損

水平煙道是煙氣從爐膛進(jìn)入旋風(fēng)分離器的通道，結(jié)構(gòu)一般為底面和兩側(cè)墻砌耐高溫耐磨磚，頂部為耐高溫耐磨澆注料。水平煙道入口四周的水冷壁，其向火面焊接銷釘，敷設(shè)耐高溫耐磨澆注料。高速煙氣攜帶十幾倍于進(jìn)煤量的未燃盡的煤粒和飛灰，旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)入水平煙道，在入口處對水冷壁形成沖擊，因此在入口處水冷壁向火面必須敷設(shè)400 mm寬的澆注料。水平煙道通流面積小，煙氣從爐膛進(jìn)入水平煙道后流速增大。同時(shí)水平煙道截面為漸縮噴嘴狀，煙氣流速在水平煙道內(nèi)逐漸增大，在旋風(fēng)分離器進(jìn)口風(fēng)速達(dá)到12～18 m/s，對四壁的磨損很大，也有可能引起四壁振動。

此處耐高溫耐磨澆注料的選材和施工要求與燃燒帶相同。

耐高溫耐磨磚和砌磚用耐火泥也存在選材問題，必須選用800～1 000℃溫度區(qū)耐磨度最大的材料。選材的失誤會造成永久的后患，嚴(yán)重影響電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

水平煙道側(cè)墻不可砌筑成單墻，增加牽連磚也不能解決根本問題，長時(shí)間沖刷、振動會造成墻體倒塌。側(cè)墻與護(hù)板之間要用耐熱鋼筋連接，在高度方向每500 mm至少連接一道。無護(hù)板的墻體要將相鄰兩墻連成整體，同樣在高度方向每500 mm至少連接一道。

1.3 旋風(fēng)分離器和料腿的磨損

旋風(fēng)分離器的作用是利用離心力分離煙氣中的灰粒，分離后煙氣進(jìn)入后豎井；灰粒下降至料腿，通過返料器進(jìn)入燃燒井再次燃燒。旋風(fēng)分離器上部圓頂和下部錐體為耐高溫耐磨澆注料，中部直筒砌筑耐高溫耐磨磚，旋風(fēng)分離器外部安裝護(hù)板。料腿為一圓筒狀，內(nèi)部打澆注料，中部為料腿水冷套，外部安裝護(hù)板。煙氣夾帶灰粒進(jìn)入旋風(fēng)分離器形成高速旋轉(zhuǎn)氣流，形成對分離器內(nèi)壁的磨損，特別是水平煙道對面的部分筒壁，氣流直沖，是磨損最嚴(yán)重的部位。

旋風(fēng)分離器在安裝過程中需注意幾點(diǎn)：

(1) 分離器外部護(hù)板要保持同心度，托磚架、拉鉤安裝牢固且保證尺寸。

(2) 耐高溫耐磨磚和耐高溫耐磨澆注料除保證內(nèi)在質(zhì)量外，安裝尺寸也要保證。筒體、錐體和頂部任一截面都要保證同心度，表面整齊光滑，避免發(fā)生局部嚴(yán)重磨損。與料腿的連接部位要平滑過度，避免發(fā)生喉部結(jié)焦，引起旋風(fēng)分離器堵塞。

(3) 膨脹縫整齊、尺寸正確、填料合適。膨脹縫太小，機(jī)組運(yùn)行中因膨脹不暢，造成爐墻或澆注料脫落；膨脹縫太大，會從膨脹縫引起局部磨損。

料腿內(nèi)部敷澆注料，其選材和施工質(zhì)量要求與其它部位相同。這里需特別指出的是，料腿內(nèi)部空間很小，是保證施工質(zhì)量的難點(diǎn)。往往因?yàn)橘|(zhì)量問題導(dǎo)致料腿磨損，從膨脹縫破壞開始，直至露出承壓部件。因此對料腿部位澆注料的施工質(zhì)量需特別注意。

1.4 受熱面的磨損

旋風(fēng)分離器后部安裝有過熱器、省煤器等，管排與護(hù)板之間砌爐墻或澆筑耐火混凝土，管排與爐墻之間的間隙要嚴(yán)格控制。間隙過小影響受熱面的正常膨脹，間隙過大會形成“煙氣走廊”。“煙氣走廊”內(nèi)煙氣流速比平均流速大3～4倍，磨損量與飛灰濃度成正比，與煙氣流速的3.5次方成正比，如下式：

T＝Kμω3.5·τ

式中T——磨損量，g/m2；

μ——飛灰濃度，g/m3；

ω——煙氣流速，m/s；

τ——時(shí)間，h；

K——磨損系數(shù)，K＝Cη；

其中C——飛灰磨損系數(shù)，與飛灰性質(zhì)和管束結(jié)構(gòu)有關(guān)；

η——飛灰撞擊機(jī)會率，與灰粒所受慣性力和氣流阻力有關(guān)。

在“煙氣走廊”，磨損量比正常磨損量增大幾十倍。省煤器區(qū)域管排密布，煙氣流速較高，因此，消除“煙氣走廊”是減小省煤器管排磨損的十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在管排施工期間，控制管排與立柱之間的間距，管排與護(hù)板之間的距離；在爐墻砌筑期間，控制托磚架、拉鉤與管排之間的距離，最后控制爐墻與管排之間的距離。如果還有誤差，可以把爐墻一層磚向內(nèi)伸出一定距離，或加裝防磨板，使各處煙氣流通面積一致。

2 返料器

返料器是循環(huán)流化床主要的組成部分之一。煙氣攜帶的灰粒和正在燃燒的煤粒，通過爐膛進(jìn)入分離器，在分離器內(nèi)大部分固體顆粒被分離下來，經(jīng)返料器又回到爐內(nèi)，而煙氣則通過分離器上部進(jìn)入尾部受熱面。一般循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率為5～20，十幾倍于給煤量的返料灰需經(jīng)過返料器返回燃燒室再次燃燒，同時(shí)循環(huán)倍率的大小也靠返料器來調(diào)節(jié)。因此返料器是關(guān)系到鍋爐燃燒、過熱汽溫和負(fù)荷的重要部件。

返料器的安裝要點(diǎn)：

(1) 保證返料器與料腿的相對尺寸。

(2) 返料器各個(gè)風(fēng)帽小孔的孔徑不同，相互只差0.5 mm。一般情況下孔徑大的風(fēng)帽安裝在返料側(cè)，孔徑小的風(fēng)帽安裝在料腿側(cè)。風(fēng)帽小孔必須全部暢通，最下一層孔與返料器下平面保持10 mm的距離。不分清風(fēng)帽類型安裝的返料器，返料不暢。

(3) 返料器內(nèi)部幾何尺寸要嚴(yán)格控制，上部舌板的高度和前后距離、下部返料板的高度和角度、上下兩板的重合高度等都是關(guān)鍵尺寸，上下兩板的重合高度一般為40～50 mm。這幾個(gè)關(guān)鍵尺寸有一個(gè)存在誤差，便會導(dǎo)致返料不暢或不返料。

(4) 返料器砌筑材料為耐高溫耐磨磚，材料選用為800～1 000℃溫度區(qū)耐磨度最高的材料。材料不合格，返料器不能承受持續(xù)高溫而發(fā)生故障，只能停爐處理。

3 漏風(fēng)問題

漏風(fēng)問題對循環(huán)流化床鍋爐影響很大。既給鍋爐調(diào)節(jié)帶來困難，又降低電廠的熱效率，同時(shí)也污染環(huán)境。

3.1 流化床風(fēng)室漏風(fēng)

風(fēng)室漏風(fēng)使其不能形成等壓風(fēng)室，布風(fēng)不均勻，流化床存在局部死區(qū)。死區(qū)內(nèi)燃料著火緩慢，一旦燃燒后熱量又難以及時(shí)帶走，形成局部熱點(diǎn)，導(dǎo)致結(jié)焦。

床下點(diǎn)火的鍋爐，其風(fēng)室易發(fā)生漏風(fēng)部位及處理辦法：

(1) 點(diǎn)火裝置與風(fēng)室連接處。點(diǎn)火裝置在點(diǎn)火時(shí)受熱膨脹，與風(fēng)室爐墻以及護(hù)板之間留有一定的膨脹間隙，容易發(fā)生泄露。安裝時(shí)點(diǎn)火裝置與爐墻之間應(yīng)將填料安裝合適；點(diǎn)火裝置與護(hù)板之間需加裝膨脹吸收裝置，密封焊接。

(2) 風(fēng)室人孔門。風(fēng)室在點(diǎn)火時(shí)內(nèi)部溫度很高，密封填料容易燒壞，人孔門在高溫下會產(chǎn)生變形，這兩種情況下都會發(fā)生漏風(fēng)。因此，要安裝耐高溫的密封填料，人孔門增加剛度；點(diǎn)火時(shí)，適當(dāng)縮短點(diǎn)火時(shí)間，控制點(diǎn)火溫度。

3.2 旋風(fēng)分離器漏風(fēng)

旋風(fēng)分離器內(nèi)氣流高速旋轉(zhuǎn)，使飛灰及物料從煙氣中分離出來。分離器漏風(fēng)破壞了分離器內(nèi)空氣動力場，使分離器效率降低，旋風(fēng)分離器出口飛灰濃度增大，尾部豎井磨損增大。消除分離器漏風(fēng)的關(guān)鍵在于：

(1) 分離器外護(hù)板焊縫嚴(yán)密，爐墻砌筑磚縫不透風(fēng)；

(2) 料腿觀測窗密封嚴(yán)密。

3.3 一次風(fēng)機(jī)出口擋板內(nèi)漏

鍋爐點(diǎn)火前須啟動一次風(fēng)機(jī)，觀測流化，增加氧量。鍋爐點(diǎn)火時(shí)關(guān)閉一次風(fēng)機(jī)出口擋板，待點(diǎn)火器正常燃燒后開啟一次風(fēng)機(jī)擋板。如果擋板不嚴(yán)密，給點(diǎn)火造成困難，只能停一次風(fēng)機(jī)后再點(diǎn)火。風(fēng)機(jī)頻繁啟動，對風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行不利。鍋爐運(yùn)行中需要不斷調(diào)節(jié)一次風(fēng)量和風(fēng)壓。因此出口擋板的嚴(yán)密性、準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

(1) 風(fēng)機(jī)選型時(shí)，要考慮一次風(fēng)機(jī)擋板的嚴(yán)密性和可調(diào)性。

(2) 風(fēng)機(jī)安裝后，調(diào)節(jié)出口擋板開度范圍為0～100%，如果不能調(diào)節(jié)到零位，加裝氈墊或膠墊。

4 風(fēng)帽

流化床風(fēng)帽應(yīng)用較廣的有蘑菇型和柱型兩種，風(fēng)帽上均勻開8～12個(gè)小孔，小孔直徑一般為5～6 mm，所有小孔流通面積的總和與布風(fēng)板面積之比叫做“開孔率”。通常開孔率為2.2%～3.0%左右。通過小孔的風(fēng)速在30～40 m/s之間。風(fēng)帽制造一般有兩種方法：(1)整體式，風(fēng)帽整體鑄造一次成型；(2)加工式，風(fēng)帽鑄造后再行加工、鉆孔、熱處理。

停爐后檢查，床面平整，但是經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)有的風(fēng)帽自小孔處裂縫或脫落。分析其原因有3條：

(1) 加工式風(fēng)帽熱處理不徹底，有殘余應(yīng)力存在。

(2) 風(fēng)帽破裂時(shí)間一般在停爐壓火過程中(如果發(fā)生在運(yùn)行期間，由于布風(fēng)不勻會導(dǎo)致結(jié)焦)，說明停爐壓火方法不正確。

(3)啟動點(diǎn)火時(shí)使用點(diǎn)火裝置時(shí)間過長，風(fēng)室溫度過高，使風(fēng)帽內(nèi)部金相組織發(fā)生了變化。

因此，在安裝過程中盡量采用整體式風(fēng)帽，風(fēng)帽下部與耐火層結(jié)合部位嚴(yán)密牢固。啟動點(diǎn)火時(shí)嚴(yán)格控制點(diǎn)火時(shí)間和點(diǎn)火溫度，停爐壓火嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程。