循環(huán)流化床鍋爐運行中的幾個問題

　近30年CFB燃燒技術(shù)在我國迅速發(fā)展，它的優(yōu)點已被充分證明。由于使用循環(huán)流化床鍋爐的時間不長，經(jīng)驗不足，在循環(huán)流化床鍋爐的運行方面出現(xiàn)了以下幾個方面問題：鍋爐出力不足；點火時的溫升速度控制不好；排渣系統(tǒng)多數(shù)為定期排渣，不太適合循環(huán)流化床鍋爐運行。

　　1鍋爐出力不足鍋爐出力不足是由多方面原因造成的。分離器運行的實際效率達不到設(shè)計要求是鍋爐出力不足的重要原因。在循環(huán)流化床鍋爐中，國外的成熟做法是采用旋風分離器來實現(xiàn)氣固分離。旋風分離器內(nèi)固體顆粒的受力運行情況是煙氣攜帶著固體顆子沿旋風分離器切線方向快速進入旋風分離器，煙及顆粒沿旋風筒面高速旋轉(zhuǎn)，顆粒所受到的離心力為一粒子半徑；一粒子密度；一入口速度；一旋風筒半徑。

　　如果離心力使顆粒以徑向速度V.遷移到筒壁，由STOCKES定律，其粘滯力為在穩(wěn)定狀態(tài)下Fc=Fd（3）1在顆粒全部捕獲的理想狀態(tài)下a分離效率直接與顆粒的遷移速度V.（徑向速度）成比例，遷移速度越高分離效率就越高。隨鍋爐容量的增加，旋風分離器的尺寸必然加大，由（4）式可知其收集效率會明顯降低，細物料的分離效率下降，難于大型化。它本身一些固有的缺點，如大量的耐火材料限制了鍋爐的啟動速度，體積龐大，結(jié)構(gòu)復雜，投資大和運行費用高等因素限制了旋風分離器的廣泛應用。

　　面對這種現(xiàn)實，專家、學者研制開發(fā)了一系列具有特色的循環(huán)流化床爐型。國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐的最大特點是，多數(shù)鍋爐的分離器采用慣性分離，具有占地少，結(jié)構(gòu)簡單，投資少等優(yōu)點。從已投產(chǎn)鍋爐運行情況看，國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐普遍存在分離器分離效率達不到設(shè)計值的要求，這也是導致鍋爐出力不足的根本原因。旋風分離器在入口到出口這一段的風阻即壓力降較小，一般為981~1962Pa，而慣性分離的流體由于在慣性分離器內(nèi)不斷地正撞分離器，在整個分離過程中流體的能量損失較大，即壓力降較大，所以顆粒的粉化程度也較大。

　　這樣，在煤的性質(zhì)和燃料篩分寬度一定的情況下，在分離器中進行氣固分離的過程中，慣性分離器中細煤粒就會比在旋風分離器中的細煤粒多。但是，不論慣性分離器還是旋風分離器它們都有確定的切割半徑，小于這一半徑的細顆粒將無法被分離下來而被帶入尾部煙道，慣性分離器的分離效率不如旋風分離器高，是因為在慣性分離器中的顆粒份化程度大，造成小于切割直徑的細顆粒份額增大，不能被分離器所捕獲的份額增加所造成的。采用慣性分離器的鍋爐是高鍋爐出力的有效途徑有兩條ki：n適當加大燃煤粒徑，二是增設(shè)飛灰再循環(huán)。加大燃煤粒徑有一定難度。增設(shè)飛灰再循環(huán)，實際是把除塵器做為末級分離器，雖然投資會增大，布置系統(tǒng)較復雜，但這種辦法確實能提高燃燒效率，提高出力。但是，投產(chǎn)的循環(huán)流化床應該采用旋風分離器，雖然旋風分離器有隨容量增大其效率降低的缺點，實際上投產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐的容量還很小，完全可采用旋風分離器。

　　其次，燃料制備系統(tǒng)不能很好地適應循環(huán)流化床鍋爐的運行也是出力不足的原因。1套燃料制備系統(tǒng)對應著某一給煤平均粒徑（在煤種一定的情況下）給煤平均粒徑對燃燒的影響較復雜。當給煤粒度小時，氧氣擴散條件改善，煤粒比表面積大，有利于燃燒，但是大量的細小煤粒來不及燒透就被氣流攜帶吹出床外的可能性也增大……

　　導致的機械不完全燃燒損失減少，但由于氧氣擴散條件變差和比面積減小帶來的不利因素又超過前者的有利因素，所以隨著粒徑的增加燃燒效率反而降低。同時可以看出對于某一煤種有一最佳的給煤平均粒徑。

　　循環(huán)流化床鍋爐的入爐燃料粒度分布的確定與選擇與下列因素有關(guān)。

　　流化速度的選擇。飽和夾帶量與流化速度及煤粒粒徑的關(guān)系，確定的粒度分布，應能保證在確定的流化速度條件下，有足夠的細煤粒吹入懸浮段，以保證上部的燃燒份額，同時還得保證有足夠的較粗顆粒，能夠形成足夠的床料，保持平衡。

　　煤的熱爆性。熱爆性強的煤可選擇較粗粒度，入爐后受熱爆裂可形成較細煤粒。一般來說，煤化程度較淺的煤的熱爆性較強，如褐煤等，煤化程度較深的煤其熱爆性較弱，如無煙煤等。

　　揮發(fā)份含量。揮發(fā)份高可使懸浮段燃燒份額增加，此時入爐煤的粒度可適當放寬。

　　d灰分含量。低灰分的煤可采用較大顆粒度，反之則相反，但是，粒徑大的顆粒極易引起超溫燒焦和缺氧產(chǎn)生較多的⑴。

　　適當?shù)娜剂狭�徑和級配是循環(huán)流化床鍋爐正常運行的前提和保證。因此，設(shè)計院應該按照鍋爐廠提出的入爐煤粒徑和級配要求設(shè)計燃料制備系統(tǒng)，根據(jù)煤質(zhì)選用合適的工藝系統(tǒng)和破碎機。

　　另外，保持穩(wěn)定的燃料源和加設(shè)必要的系統(tǒng)（如在爐底加裝灰斗等）也是保證出力的有效措施。

　　保持穩(wěn)定的燃料來源是為了保持煤種的相對穩(wěn)定性，適應破碎系統(tǒng)和受熱面的布置。而增設(shè)爐底灰斗的目的是在運行不穩(wěn)定的情況下，在爐內(nèi)加入已經(jīng)燒過的灰渣，改善爐內(nèi)的熱量平衡，提高出力。

　　飽和夾帶量與流化速度及煤粒粒徑的關(guān)系（a）――飽和夾帶量與流化速度的關(guān)系j（b）――飽和夾帶量與煤粒粒徑的關(guān)系有的運行人員在循環(huán)物料不足的情況下盲目采取加大一次風的錯誤對策，不但飛灰含碳量增大，還可能造成過熱器超溫。床溫和過熱器溫度都很高而出力不足時，最適合加入冷灰渣。

　　2點火時的溫升控制循環(huán)流化床鍋爐由于所用燃料的顆粒度較粉爐大，混合濃度較高，其的磨損情況也相對較嚴重。為了減輕磨損，往往采取噴涂和堆焊技術(shù)但在一些磨損較嚴重的特殊部位爐膛底部的密相區(qū)、爐膛頂煙氣轉(zhuǎn)彎處、旋風分離器及回料閥等部位，主要是應用了防磨銷釘和耐火混凝土砌筑而成，這些使用了防磨耐火材料的部位，如果在鍋爐啟動時溫升速度過快，超過了耐火材料的熱力極限，將會導致耐火材料出現(xiàn)裂紋，時間一長，就會出現(xiàn)耐火材料斷裂、脫落、分離器耐火材料倒塌等現(xiàn)象。所以鍋爐啟動時，必須嚴格按照鍋爐啟動曲線來啟動鍋爐，不能溫升過快。當然，對于爐內(nèi)和分離器內(nèi)都不砌耐火磚的鍋爐，允許溫度變化快，可適當縮短啟動時間。

　　3排渣現(xiàn)在大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐所采用的定期排渣方式不適合實際運行，應采用連續(xù)排渣。目前，已投產(chǎn)的幾臺循環(huán)流化床鍋爐，大都采用人工定期排渣，而且直接將大渣排入地溝，這種做法不經(jīng)濟，還會導致局部結(jié)焦。

　　以國產(chǎn)75t/h某臺循環(huán)流化床鍋爐為例，其主床排渣管有3根，如所示。當床料壓差超過規(guī)定值時打開排渣口進行排渣，由于是瞬間打開排渣口，受力最大的灰渣先被排掉于是排渣口里的灰渣及排渣口上部虛線所畫的圓臺部分的灰渣在壓差和重力作用下被排掉排渣的目的是排除已經(jīng)燒透的較大粒徑的灰渣，而實際上這種排渣法排掉的還有一部分未燒透的大粗渣及瞬間排渣產(chǎn)生的負壓吸附進來的較細燃料，造成機械不完全燃燒熱損失增大，降低了燃燒效率。同時，在兩邊爐底角的大渣被排除需較長時間易導致結(jié)焦。采用連續(xù)排渣就可解決上述問題，首先由于沒有瞬間壓差的產(chǎn)生，大渣在定向風帽的不斷推動下，緩慢向排渣口移動，并通過排渣口緩慢連續(xù)地排掉排掉的是已經(jīng)燒透的大渣，機械未完全燃燒熱損失小，燃燒效率高。同時，邊角處的大渣也被緩慢地吹向排渣口而被排掉，避免了定期排渣那種由于瞬間排掉排渣口上部的灰渣而產(chǎn)生負壓使周圍的顆粒瞬間填滿空缺而造成的局部堆積現(xiàn)象。

　　另外，定期排渣多數(shù)都是直接將大渣排進地溝，造成了極大的浪費。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度較低，而其燃燒效率卻相對較高，這種低溫燒透的特點，有利于灰分中粘土質(zhì)礦物高嶺土轉(zhuǎn)化成活性高的偏高嶺土，因而灰渣有較高的活性。如果再加入脫硫用重質(zhì)碳酸配，其中所含的CaC3、Si2和AI2O3等礦物在爐內(nèi)反應變成爐渣后，有水泥的活性，具有很高的經(jīng)濟價值。如果這些灰渣直接被排入地溝與水直接接觸，將破壞其活性，降低了其使用價值。建議采用連續(xù)排渣方式，裝設(shè)冷渣器及冷渣回收裝置。