科技论坛 循环流化床锅炉主要问题的探讨 循环流化床锅炉主要问题的探讨 孙耀平 （神华国能（神东电力）集团公司店塔电厂，陕西 神木 719316） 【摘 要】目前，在世界范围内，循环流化床锅炉技术有着广泛的应用空间和研究经历。同时在国内，循环流化床锅炉也有着丰富的应用实践，这些都为循环流化床锅炉的研究提供了宝贵的经验。本文从飞灰循环倍率问题、流化风速问题、燃烧温度问题、燃煤粒径问题、气固分离器的选择问题等方面对循环流化床锅炉运行过程中的主要问题进行了探讨。 【关键词】循环流化床锅炉；飞灰循环倍率；燃烧温度；流化风速 循环流化床锅炉是一种使用比较广泛的燃烧技术锅炉，我国第一台循环流化床锅炉研发于八十年代，经过长期的发展，我国已经有很多厂家投入到了循环流化床锅炉的研发中。经过长期的研发和使用，我国的循环流化床锅炉技术在近十年来经历了飞跃式的发展，但是在循环流化床锅炉设计和使用的过程中依然存在一些问题，这些问题的探讨和解决对提高循环流化床锅炉运行的质量，对我国CFB锅炉燃烧技术、节能环保技术的发展具有重大的现实意义。 1 飞灰循环倍率问题 在循环流化床锅炉中，如果飞灰循环倍率比较高，可以在一定程度上提高锅炉的燃烧效率，将传热效能得以增强。同时，因为循环气流中的飞灰含碳量比较大，这些含碳飞灰又能够发光，所以，如果飞灰循环倍率提高，火焰的黑度也会相应的得到提高，辐射的传热效果也会在一定程度上得以增强。但是，飞灰循环倍率的提高会在一定程度上加重飞灰流对受热面和气固分离器的磨损，会将气流的阻力增强，会导致风机的电耗增加。 针对这样的问题，对于那些难以燃烧或者难以烧透的煤种。(例如，原煤发热量5000—6000卡，水份8，含硫0.8，灰分18—25。) 可以适当的将燃烧倍率提高；对于那些容易烧透的煤，比如褐煤、泥煤和油页岩等，可以适当的将燃烧倍率降低。目前，发达国家循环流化床锅炉飞灰循环倍率有下降的趋势，一般情况都将飞灰循环倍率控制在20和40之间。在实际的燃烧过程中，锅炉内部只有小固体颗粒会参与循环燃烧，在这样的情况下，提高飞灰循环倍率就完全没有必要，对于那些劣质燃料，甚至可以将飞灰循环倍率控制在10以下。 2 流化风速问题 流化风速的提高可以增强循环流化床锅炉的扰动，可以促使煤粒和氧气充分结合，有利于提高煤粒的燃烧效率，有利于将燃烧室的横截面减少，有利于将气灰流通道的横截面减少，有利于硫氧化物和石灰石粉末有效接触。但是如果流化风速过大，会增大流阻，会加重搜热面磨损，会导致电力消耗增加。同样如果流化风速过低，又不能充分的发挥循环流化床锅炉的优点。 一般情况下，循环流化床锅炉中湍流床中的风速应该在3.5米每秒和7米每秒之间，快速流化床的风速应该在7米每秒和13米每秒之间。而流化床中的浓相区中固体颗粒的浓度应该在15千克每立方米和150千克每立方米之间，稀相区中的固体颗粒浓度应该在0.1千克每立方米和10千克每立方米之间。在循环流化床锅炉运行的过程中，为了控制NOx气体的生成，循环流化床锅炉要使用氧化燃烧和还原燃烧相结合的双级燃烧方式。所以，在循环流化床锅炉运行的过程中，要对一次风和二次风的风量和比例进行严格的控制。一般情况下，湍流床中一次风的风量要为燃烧所需量的40%—80%，循环流化床锅炉燃烧室中的过量空气系数要维持在1.2左右，炉膛截面的热负荷要控制在3.6兆瓦每平方米和4.4兆瓦每平方米之间。在循环流化床锅炉运行的过程中，不能随意的提高过量空气系数，以免NOx气体的排放量增加。 3 燃烧温度问题 循环流化床锅炉燃烧室的底部是煤炭燃烧的场所，这个场所能够燃烧几乎所有的煤。循环流化床锅炉中煤炭的燃烧是受到燃烧反应动力学的控制的，如果燃烧温度提高，燃烧速度肯定会加快，但是如果任意的提高燃烧温度，会导致大量NOx气体的生成，会导致脱硫效率降低。所以，在循环流化床锅炉的运行中，为了防止这类问题的出现，要将循环流化床锅炉的温度控制在900摄氏度以下，但是最低温度不能低于800摄氏度。 4 燃煤粒径问题 一般情况下，循环流化床锅炉要求使用的燃料粒径在13毫米以下，如果使用的燃料是劣质煤，例如，劣质煤的低位发热量在4500千卡/kg以下，要尽量的将燃料的粒径控制在6毫米以下；如果使用优质煤就可以将燃烧的粒径范围稍微放宽，只需要保证在13毫米以下就可以了。通常，优质煤含硫量低于0.8%，发热量在5700-7800大卡以上。在循环流化床锅炉实际的运行中，要尽量的将煤粒的粒径控制在10毫米以下，同时保证粒径在0.5毫米以下的煤占煤总量的50%—70%。为了达到这样的目标，要尽量的保证燃煤破碎系统能够兼具破碎功能、筛分功能、干燥功能和反馈功能。在国外循环流化床锅炉的运行中，为了将锅炉的热效率达到87%—92%，要求将燃料的粒径控制在100微米到300微米之间，通过这样的方式虽然提高了锅炉的热效率，同时也增加了粉碎煤的能耗。 5 气固分离器问题 气固分离器是循环流化床锅炉中最重要设备之一，对循环倍率、热效率、燃烧效率、负荷调节性能和锅炉排烟原始含尘浓度具有重要的影响。在循环流化床锅炉中可以使用的气固分离器有三种，分别是：惯性分离器、旋风分离器和组合式分离器。 在循环流化床锅炉运行中，分离器的总分离效率要控制在85%以上，同时要保证循环流化床锅炉原始的排烟浓度在15克每立方米以下，在这样的情况下，即使在循环流化床锅炉安装高效除尘器，但是除尘效率距国家的排放标准还有很大的差距。循环倍率和气固分离器的分离效率具体参数关系如下表所示： 分离效率 70% 80% 85% 90% 95% 98% 99% 循环倍率 2.3 5.0 6.7 10 20 50 100 通过上表分析可知，循环流化床锅炉的循环倍率越高，气固分离器的分析效率要求也就越高。所以，如果使用不容易彻底燃烧的煤，就需要使用分离效率比较高的旋风分离器；如果使用容易彻底燃烧的煤，或者使用质量比较差的燃料，就需要使用分离效率比较低的旋风分离器。通过这样的方式，可以在保证燃料燃烧率的前提下，将不必要的物料循环减少，将能耗降低，让锅炉的容量得到充分的发挥。 6 结语 循环流化床锅炉是目前使用效果比较好，应用比较广泛的一种燃烧锅炉形式，在国内外都有着广阔的应用空间。在循环流化床锅炉设计和运行的过程中，经常会出现五方面的问题，分别是：飞灰循环倍率问题、流化风速问题、燃烧温度问题、燃煤粒径问题和气固分离器的选择问题。针对上述问题的解决方式，统一的解决标准是在提高燃煤效率的同时，降低燃煤能耗。探讨循环流化床锅炉在运行过程中的问题，对其进行解决，对维护循环流化床锅炉的正常运行，对完善循环流化床锅炉的设计具有重要的意义。 参考文献： [1]薛晓垒,卢啸风,刘汉周等.我国中小型循环流化床锅炉工业燃煤锅炉存在的问题及分析[J].工业锅炉,2010(1). [2]周文源.大型循环流化床锅炉投运中的问题及处理[J].湖南电力,2012(4). [3]王桃.600MW循环流化床锅炉调试中发现的问题及处理措施[J].中国高新技术企业(中旬刊),2015(1). [4]张泽铭.循环流化床锅炉磨损问题浅析[J].科技创新导报,2013(8). 2015.09︱439︱
