谈循环流化床锅炉的常见问题及治理措施

2022-09-11

循环流化床技术是国际上20世纪70年代中期发展起来的新型燃烧技术, 这项技术的成功使循环流化床锅炉获得迅速发展。因其具有燃烧效率高、煤种适应性广、烟气中有害气体排放浓度低、负荷调节范围大、灰渣可综合利用等优点, 在当今日益严峻的能源紧缺和环境保护要求下, 在国内外得到了迅速的发展, 并已商品化, 正在向大型化发展。尽管如此, 循环流化床锅炉在运行、设计方面还存在着一些急需完善和改进的方面。

1 循环流化床锅炉简介

循环流化床锅炉 (以下简称“C F B锅炉”) 燃烧技术是20世纪70年代发展起来的新一代高效、低污染洁净燃烧技术。CFB锅炉燃烧技术的核心是流化燃烧、物料循环和燃烧脱硫。循环循环流化床的工作原理如下:燃煤和空气进入一个流态化的燃烧室, 发生掺混和着火燃烧, 夹带着大量细颗粒物料的烟气在炉膛出口以后的气固分离器中把所夹带的固体物料分离下来, 烟气进入尾部受热面, 而被分离器收集下来的物料通过返料器被送入燃烧室循环再燃烧。循环流化床锅炉的技术特点: (1) 燃料适应性广。在循环流化床锅炉中, 燃料仅占床料的3%左右, 其余是不可燃的固体颗粒。循环流化床锅炉特殊的流体动力特性使得气固和固固混合非常好, 因此燃料进入炉膛后很快与大量床料混合, 燃料迅速加热直着火温度, 而同时床层温度没有明显降低。因此所有煤种均可在其中稳定高效燃烧。运行中变化煤种时, 燃烧设备和锅炉本体不做任何修改也可以取得较高的燃烧效率。 (2) 燃烧效率高。循环流化床锅炉与其它种类的锅炉根本区别在于燃烧系统。循环流化床锅炉的燃烧系统是由燃烧室, 物料收集器和返料器组成。高温物料在气流的夹带下进入物料收集器, 被收集下来物料进入返料器, 再经返料器进入燃烧室, 进行多次循环燃烧, 因此效率很高。 (3) 洁净的燃烧技术。循环流化床锅炉在炉内加入石灰石, 可在炉内进行简单脱硫, 当钙硫摩尔比为2时, 脱硫效率可达80%以上;由于运行中采用分级送风和低温燃烧;故NOx生成量极低。因此大大减少了SO2和NOx排放量, 改善大气和环境质量。

2 循环流化床锅炉在我国得以发展的原因

20多年来, 循环流化床锅炉在我国能得到较快的发展, 究其原因, 主要与我国煤资源及动力用煤特点、我国燃煤污染状况以及循环流化床锅炉在燃烧及环保上的优势有关。在一次能源中, 我国煤炭资源最为丰富, 探明的保有量已超过l0000亿t, 居世界第三位, 估计在地下深l500m以内的煤炭资源总量约40000亿t。在保有的煤炭储量中, 烟煤占70%以上, 褐煤占l4%, 无烟煤占l4%。我国探明的石油资源为200多亿t, 其中可采储量仅60亿t, 已探明的天然气资源3400亿m3。煤炭占我国化石燃料总储量的95%以上, 形成了我国能源结构中以煤为主的格局, 并且在今后相当长的时间内这种格局不会有很大的变化。但是, 我国煤炭的一个重要特点是高硫煤占相当比例, 含硫量大于1%的高硫煤占25%以上。高硫煤燃烧导致大量SO2排放SO2, 对水生生态系统、农业生态系统、森林生态系统、建筑物和材料、人体健康等方面均有危害。

3 循环流化床锅炉的常见问题及治理措施

3.1 循环流化床锅炉的常见问题

由于我国循环流化床锅炉的研究资金投入不足, 研制开发力量分散, 而市场需求紧迫, 使未经商品化过程的实验炉马上推向市场予以应用, 因此, 目前投运的循环流化床锅炉暴露了各种各样的问题。

3.2 循环流化床锅炉运行问题的对策分析

造成以上现象的原因是多方面的, 可以说在锅炉设计、制造、安装施工、运行操作、运行管理、辅助系统及辅机、工程设计等方面都存在问题。目前根据循环化床锅炉运行中出现问题的实质, 相应的对策可归结为以下几个方面:第一, 锅炉本体设计制造方面。锅炉某些部件结构不合理, 膨胀补偿不足。国产循环流化床锅炉的燃烧室大多是按微正压运行进行设计的, 因此对炉膛的密封性能要求较高, 目前运行情况反映密封很不理想, 例如:有的锅炉中间水冷壁连接处, 顶棚水冷壁与侧水冷壁连接处是用钢板直角焊接, 运行中一受热就拉开, 往外漏灰, 入煤口、二次风口、型阀等处的密封措施效果不好, 运行时漏灰;流化室与水冷壁之间密封结构不合理, 炉身与分离器等由于膨胀量大而拉裂补偿器引起泄漏;运行时炉门变形, 向外漏炉料。对易磨损的部位也没有采取有效的防磨措施, 例如:流化室、中间水冷壁等由于采取防磨措施不理想, 造成局部磨损较快, 有的受热面管子甚至磨穿出现泄漏, 有的锅炉质量有问题, 在运行时造成爆管。第二, 系统化研究人员及锅炉制造厂对循环流化床锅炉的研究和设计所进行的必要的实验工作, 加强对锅炉内部工作特性的认识, 丰富设计经验。例如:人煤炉的煤灰特性、颗粒级配、选用的分离器效率、速度参数等是建立循环流化床锅炉灰平衡和热平衡的基础, 这些设计参数的不匹配, 造成投运的循环流化床锅炉先天不足。这里需要强调的是循环流化床锅炉对煤种的适应性, 是以变动的煤种在进入炉膛燃烧后, 还能够建立正常的 (灰) 平衡为前提的。第三, 配套辅助系统及辅机。循环流化床锅炉对煤的制备系统、热工控制系统、除灰渣系统、风机除尘器等均有一定的要求, 制造厂对这些方面没有提出具体的技术要求, 设计院的认识也不够深入, 加上国内缺乏配套产品, 使投运的循环流化床锅炉出现很多问题。大多数循环流化床锅炉效率达不到设计值的原因之一是由于燃料制备破碎系统的燃料颗粒度达不到设计要求引起的。目前大多数循环流化床锅炉监测仪表和调节手段较煤粉炉还不够完善。第四, 保证原煤质量。面对煤炭市场日益紧张局面, 除认真做好煤质检测关, 及时将数据反馈锅炉运行人员, 及时调整锅炉燃烧方式;还利用循环流化床锅炉对煤种适应性广优点, 通过煤合理配比, 将挥发分较高、含碳量较高的煤种与挥发分低、灰分高、含碳量较低的煤种充分混合, 维持正常的流化状态保证锅炉燃烧稳定, 提高了煤的燃尽程度, 大大地降低生产成本, 提高公司经济效益。

总之, 循环流化床锅炉在运行、设计方面还存在许多问题, 要从根本上促进循环流化床锅炉的发展, 还必须在运用实践中加以总结和完善。

摘要：随着循环流化床燃烧技术在中国的迅速发展和大量使用, 对循环流化床锅炉的研究也日渐重视, 本文根据循环流化床锅炉的基本特点, 重点分析了其常见问题和治理措施。

关键词：循环流化床,锅炉,问题,措施