循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中的幾個(gè)問(wèn)題

　近30年CFB燃燒技術(shù)在我國(guó)迅速發(fā)展，它的優(yōu)點(diǎn)已被充分證明。由于使用循環(huán)流化床鍋爐的時(shí)間不長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)不足，在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行方面出現(xiàn)了以下幾個(gè)方面問(wèn)題：鍋爐出力不足；點(diǎn)火時(shí)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(yùn)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(yùn)行的實(shí)際效率達(dá)不到設(shè)計(jì)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(guó)外的成熟做法是采用旋風(fēng)分離器來(lái)實(shí)現(xiàn)氣固分離。旋風(fēng)分離器內(nèi)固體顆粒的受力運(yùn)行情況是煙氣攜帶著固體顆子沿旋風(fēng)分離器切線(xiàn)方向快速進(jìn)入旋風(fēng)分離器，煙及顆粒沿旋風(fēng)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(fēng)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(fēng)分離器的尺寸必然加大，由（4）式可知其收集效率會(huì)明顯降低，細(xì)物料的分離效率下降，難于大型化。它本身一些固有的缺點(diǎn)，如大量的耐火材料限制了鍋爐的啟動(dòng)速度，體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大和運(yùn)行費(fèi)用高等因素限制了旋風(fēng)分離器的廣泛應(yīng)用。

　　面對(duì)這種現(xiàn)實(shí)，專(zhuān)家、學(xué)者研制開(kāi)發(fā)了一系列具有特色的循環(huán)流化床爐型。國(guó)產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐的最大特點(diǎn)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(jiǎn)單，投資少等優(yōu)點(diǎn)。從已投產(chǎn)鍋爐運(yùn)行情況看，國(guó)產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐普遍存在分離器分離效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值的要求，這也是導(dǎo)致鍋爐出力不足的根本原因。旋風(fēng)分離器在入口到出口這一段的風(fēng)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(gè)分離過(guò)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(jìn)行氣固分離的過(guò)程中，慣性分離器中細(xì)煤粒就會(huì)比在旋風(fēng)分離器中的細(xì)煤粒多。但是，不論慣性分離器還是旋風(fēng)分離器它們都有確定的切割半徑，小于這一半徑的細(xì)顆粒將無(wú)法被分離下來(lái)而被帶入尾部煙道，慣性分離器的分離效率不如旋風(fēng)分離器高，是因?yàn)樵趹T性分離器中的顆粒份化程度大，造成小于切割直徑的細(xì)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(dāng)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(shí)際是把除塵器做為末級(jí)分離器，雖然投資會(huì)增大，布置系統(tǒng)較復(fù)雜，但這種辦法確實(shí)能提高燃燒效率，提高出力。但是，投產(chǎn)的循環(huán)流化床應(yīng)該采用旋風(fēng)分離器，雖然旋風(fēng)分離器有隨容量增大其效率降低的缺點(diǎn)，實(shí)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(fēng)分離器。

　　其次，燃料制備系統(tǒng)不能很好地適應(yīng)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行也是出力不足的原因。1套燃料制備系統(tǒng)對(duì)應(yīng)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(duì)燃燒的影響較復(fù)雜。當(dāng)給煤粒度小時(shí)，氧氣擴(kuò)散條件改善，煤粒比表面積大，有利于燃燒，但是大量的細(xì)小煤粒來(lái)不及燒透就被氣流攜帶吹出床外的可能性也增大……

　　導(dǎo)致的機(jī)械不完全燃燒損失減少，但由于氧氣擴(kuò)散條件變差和比面積減小帶來(lái)的不利因素又超過(guò)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(shí)可以看出對(duì)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(yīng)能保證在確定的流化速度條件下，有足夠的細(xì)煤粒吹入懸浮段，以保證上部的燃燒份額，同時(shí)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(qiáng)的煤可選擇較粗粒度，入爐后受熱爆裂可形成較細(xì)煤粒。一般來(lái)說(shuō)，煤化程度較淺的煤的熱爆性較強(qiáng)，如褐煤等，煤化程度較深的煤其熱爆性較弱，如無(wú)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(shí)入爐煤的粒度可適當(dāng)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?zé)�焦和缺氧產(chǎn)生較多的⑴。

　　適當(dāng)?shù)娜剂狭�徑和�?jí)配是循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行的前提和保證。因此，設(shè)計(jì)院應(yīng)該按照鍋爐廠提出的入爐煤粒徑和級(jí)配要求設(shè)計(jì)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(jī)。

　　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(lái)源是為了保持煤種的相對(duì)穩(wěn)定性，適應(yīng)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(yùn)行不穩(wěn)定的情況下，在爐內(nèi)加入已經(jīng)燒過(guò)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(yùn)行人員在循環(huán)物料不足的情況下盲目采取加大一次風(fēng)的錯(cuò)誤對(duì)策，不但飛灰含碳量增大，還可能造成過(guò)熱器超溫。床溫和過(guò)熱器溫度都很高而出力不足時(shí)，最適合加入冷灰渣。

　　2點(diǎn)火時(shí)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(duì)較嚴(yán)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(yán)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(fēng)分離器及回料閥等部位，主要是應(yīng)用了防磨銷(xiāo)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(dòng)時(shí)溫升速度過(guò)快，超過(guò)了耐火材料的熱力極限，將會(huì)導(dǎo)致耐火材料出現(xiàn)裂紋，時(shí)間一長(zhǎng)，就會(huì)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(dòng)時(shí)，必須嚴(yán)格按照鍋爐啟動(dòng)曲線(xiàn)來(lái)啟動(dòng)鍋爐，不能溫升過(guò)快。當(dāng)然，對(duì)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(dāng)縮短啟動(dòng)時(shí)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(shí)際運(yùn)行，應(yīng)采用連續(xù)排渣。目前，已投產(chǎn)的幾臺(tái)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(jì)，還會(huì)導(dǎo)致局部結(jié)焦。

　　以國(guó)產(chǎn)75t/h某臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐為例，其主床排渣管有3根，如所示。當(dāng)床料壓差超過(guò)規(guī)定值時(shí)打開(kāi)排渣口進(jìn)行排渣，由于是瞬間打開(kāi)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(xiàn)所畫(huà)的圓臺(tái)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(shí)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(fù)壓吸附進(jìn)來(lái)的較細(xì)燃料，造成機(jī)械不完全燃燒熱損失增大，降低了燃燒效率。同時(shí)，在兩邊爐底角的大渣被排除需較長(zhǎng)時(shí)間易導(dǎo)致結(jié)焦。采用連續(xù)排渣就可解決上述問(wèn)題，首先由于沒(méi)有瞬間壓差的產(chǎn)生，大渣在定向風(fēng)帽的不斷推動(dòng)下，緩慢向排渣口移動(dòng)，并通過(guò)排渣口緩慢連續(xù)地排掉排掉的是已經(jīng)燒透的大渣，機(jī)械未完全燃燒熱損失小，燃燒效率高。同時(shí)，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(fù)壓使周?chē)�的顆粒瞬間填滿(mǎn)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(jìn)地溝，造成了極大的浪費(fèi)。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度較低，而其燃燒效率卻相對(duì)較高，這種低溫?zé)�透的特點(diǎn)，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(yīng)變成爐渣后，有水泥的活性，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jià)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。