发布时间 : 星期四 文章循环流化床锅炉燃烧问题的解决书稿20110625晚间更新完毕开始阅读712d0ccf9ec3d5bbfd0a7437
即使是正常运行的炉子，也很难做到每个分离器和返料器运转状态一致，灰量在各个分离器内的分布不均匀是必然的情况，不可能做到返料灰量的绝对平衡。返料系统在循环灰量大量增加时，其故障和灰量承受能力不足的问题就会随之凸显出来。
实际上，燃料灰量异常增多时，总有一台套分离器和返料器处于难以承受的极限状态最大灰量，经常需要运行检修人员对返料器进行事故放灰操作，有时也会造成返料器和料腿的堵塞和其他故障。受此影响往往造成汽温、烟温和料层厚度的左右侧不对称情况，意外的返料器塌灰故障也经常发生，严重的情况下从回料口跌落到料层表面的循环灰竟然能够使料层厚度意外增高3～4米以上！
另一种情况能够也很麻烦，那就是由于上部燃烧份额增加后，产生分离器耐火内壁高温挂焦直至整体结焦、分离器中心筒变形脱落和返料器或分离器的整体垮塌等严重事故，我国云南某电厂就曾发生过很严重的返料系统高温结焦，清理结焦工作用了四十多天才得以完成，对于低熔点煤质要尤其注意这方面的异常。
e机组发电负荷受限、厂用电率居高不下
相对于煤粉锅炉，影响CFB机组效益的主要问题是较高的厂用电率和供电煤耗，设备一次投资也相对高一些，接近于“W”火焰锅炉造价。灰量增加时，由于各种问题接踵而来，记住不得不在某些极端情况下限负荷运行，使得燃料系统、灰渣系统和烟风系统各有关辅助设备的机械电耗大增，而随着负荷的降低又加重了厂用电率的升高。
在设计时，长期燃用大灰量煤种的CFB锅炉，要充分考虑劣质煤问题，解决好这些由于没有认真核算和规划而带来的问题。无论是炉本体结构，还是辅助系统选型，都要充分满足实际裕量要求，尽可能满足大负荷正常运行条件，以降低限负荷的影响，使厂用电率和供电煤耗相对有所下降。
对于大灰量煤质，建议使用滚筒式冷渣机等其他电耗非常小的冷渣设备。与此同时，由于此时炉膛内部的灰浓度已经非常高，不会存在循环灰量太少的问题，因而也就可以取消所谓的冷渣风机。而通过播煤风改造、点火风道一次风系统降阻力改进和多炉公用同一条返料风母管，分别可以取消原来给煤管的播煤风机和点火风道前的增压一次风机，少用一台或几台高压流化风机，使得风机带来的用电损失有所下降，也是一个不错的有效途径，可以显著降低厂用电率，提高机组整体发电效率，也使系统有所简化，减少了设备故障点。
f排烟温度增加
9 / 93
火电机组锅炉设备最大的一项热损失就是锅炉排烟损失，而炉膛内部燃烧中心上移可直接导致排烟温度增加，这种由于燃用劣质煤带来的热损失增加是显而易见的。在不考虑燃烧调整方式情况的同等条件下,由于煤种的变化，可使同一台CFB锅炉产生8～20℃的排烟温度升高，至少可产生0.5%～1.2%的锅炉热效率下降，折合17～45g/kw.hr的供电煤耗增加，其经济损失是非常可观的，需要我们对原设计为高热值煤种的CFB锅炉进行劣质煤掺烧比例的核算工作，否则是很有问题的。
大多数北方电厂新建CFB机组往往采用纯布袋除尘器或者电布除尘方式，其入口烟气温度有很明显的限制。该类除尘器规程要求的极限排烟温度不等超过190～198℃，否则容易发生各类事故，严重降低布袋寿命。为此，绝大多数布袋除尘其入口都设有事故减温水，当烟气温度超过某个定值，比如说175～185℃时，其自动喷水降温就开始动作，甚至被迫停机。
g引风量不足引起的风量不足问题
灰量增加后，锅炉炉内烟气通流截面容易堵灰，使阻力增加，进而对引风机出力有所影响，严重时会因为炉膛压力不能保持而限制入炉风量，使锅炉带负荷能力下降，厂用电率必然增加且发电收益降低。
当炉内灰浓度过高时，也会因二次风穿透能力下降，形成严重的炉膛中心贫氧区，降低了燃料的燃尽度，形成相对高的机械未完全燃烧损失。尤其对燃用劣质贫煤、矸石、无烟煤、油页岩和煤泥的CFB锅炉，所产生的飞灰含碳量上升是比较显著的。在颗粒度不变的情况下，流化床炉底渣含碳量随着燃料量增加的变化不是很大，机械损失变化主要反映在飞灰可燃物损失增大。
为此，可以考虑在除尘器第一级灰斗下方和返料器的下部，分别增设飞灰复燃回送管路和返料器的紧急排灰管系统，放出的高温返料器存灰可以设法送入冷渣机（器）降温后排出，以达到复燃增效和热量回收的作用。
h 床压、烟温波动和料层厚度问题
由于物料增加而加剧了排渣除灰的难度，运行人员不太好控制料层厚度，难以在煤种异常变化时保持两侧的床压平衡。而对于双床CFB锅炉来说，如果原来的料层厚度较薄，则此时最容易产生翻床问题，为使两侧风室压力平衡，势必出现原来就节流很多的两侧一次风进风门不得不调整得更小一些的情况，从通过增加一些节流损失阻力来达到对两侧风室压力调节上的缓冲，满足自动调节的技术条件，实现风室压力平衡，防止翻床。
10 / 93
料层厚度的影响也受到返料器异常工作的影响，较大的返灰量容易产生两侧物料量失衡，左右床压会处于较大波动状态，随之而来的就是炉内各段烟温包括密相区温度都会不稳定，其结果也会影响汽温调节的稳定性。
我们在日常运行过程中，只要密切关注影响到运行特性的几项主要指标，就不难发现煤种的变化，根据用户自己的锅炉特点进行仔细观察分析，就不难维持良好的运行调整。如果掺烧的劣质煤比例不超过20%以上，且运行煤种各元素分析指标偏离设计值不大于±15%，一般情况下任何一台CFB锅炉都能实现较理想的运行设计指标。
煤种发生变化时，尤其是发热量波动时，氧量和炉膛各处烟温首先会发生改变，其变化率超过蒸汽温度、床压、稀相区炉膛压力的变化速率。变煤种的应对首要的关键是盯住床温的稳定性，多数情况下在变煤种时由于炉内两侧给煤线煤种的变化不可能十分对称，在一段时间内，往往会出现变煤种带来的床温、氧量和减温水不对称情况。要求我们在上煤过程中尽量勤快一些，保持在运行过程中各个煤斗料位基本相同，尽量减少煤种差异出现的左右侧不同步，建立良好的燃料平衡供应条件，使我们的CFB机组操作员运行调整难度有所降低。
煤种的变化是不可避免的，但我们有办法做到心中有数的预防性调节。床温较低的那一侧可以适当加大给煤量，并在低负荷的情况下适当增加一点一次风量以促使流化状态相对剧烈一些，强化水平湍动流化过程，均匀床温。很多情况下，加煤不升温的情况往往标志着流化程度的不足，使得料层对燃料的消化能力有所欠缺，此时的布风板底部粘滞层过于厚重，需要强化搅拌来减薄死料区。 9 颗粒度对运行调整的影响
循环流化床锅炉的燃料颗粒度直接影响到炉内物料流态化的合理组织，没有良好的流态化过程就根本无法保证CFB锅炉的正常低温燃烧过程的进行，也就谈不到其他的一些循环流化床性能保证和整套机组的经济性。应该说解决颗粒度问题以后才能保证长期的可靠连续运行，机组的最基本安全性才可以得到保证。可以这样认为，加入CFB用户的燃料颗粒度问题得以彻底解决，那么，65%以上的CFB锅炉的其他运行问题就会迎刃而解，机组的基本性能就可以得到改善，安全经济性就会得到保证。
随着这些年来人们对于循环过程颗粒行为的深入研究，逐渐形成了完善的学术研究机制，认识到CFB设备内部颗粒群实际上是以一种连续而伴随瞬态脉动的三维流态化过程。除了主要体现在上下移动过程的颗粒流态化行为以外，床料水平流化湍动过程也是一个不可或缺的概念。水平移动过程往往决定着一台CFB锅炉的床温均匀性，可以在良
11 / 93
好处置的前提下，有效地消除因为布风不均匀所带来的局部燃烧与着火的不一致，建立一个好的稳燃基础条件后，对上部稀相区物料循环过程产生很好的后续影响。
北京科技大学刘柏谦教授、浙江大学的王勤辉教授以及国内外的不少学者，已经开展了颗粒行为方面的深入研究。从有关文献得知，在密相区小高度范围内存在着颗粒群的团聚式三维脉动流动行为，也知道了在布风板上方8米、16米和21米附近分别可采集到最大直径为5mm、2.5mm和1.5mm左右的颗粒，了解和见证了微观摄影所揭示的水平流化湍动过程和粘滞层现象。
早在2002年初，我们就提出了粘滞层和水平流化湍动过程概念，今天已被广泛证实。对于绝大多数的CFB机组来说，评价流化程度的好坏关键在于充分认识流化床布风板上方1.2～1.6米范围内核心稳燃区的颗粒状态和紧贴布风板表面那层粘滞层的厚薄情况。热态下我们不好准确测量这一粘滞层厚薄及核心稳燃区的活跃程度，但我们可以通过研究运行过程密相区床温分布和脉动现象来了解核心稳燃区和粘滞层现象，间接地加以基本分析。此外，也可以在冷态下对核心稳燃区和粘滞层进行相当精确的实验研究与量化测量，我们可以通过触摸来实实在在地感受到水平流化湍动、核心稳燃区和粘滞层的客观存在，悟出颗粒行为的真谛并运用到实践过程中去。
对于大多数CFB电厂来说，多数运行问题都与颗粒度的筛分分布情况有关，要保持好对应煤质条件下良好的颗粒度和基本筛分特性。解决了颗粒度问题，大多数的燃烧稳定问题都可以迎刃而解。我们关注煤质，关心对应煤质所需的燃料颗粒度量化要求。一般来说，成灰特性较差的褐煤和其他低地质年龄易热裂破碎煤质所要求的燃料颗粒度尽可能大一些，平均粒径最好为5mm左右，最大粒径可为15～25mm；而易成灰且不易发生热裂破碎煤质，其平均粒径最好为1.9～2.5mm，最大粒径不宜超过8～12mm。
对于我们所关心的颗粒筛分要求，我们希望符合相对平缓的正态分布规律即可，要想尽一切办法减少最粗大颗粒和最细小颗粒在整个燃料中所占的比例。当粗大颗粒太多时，下部燃烧份额加重容易造成床料超温，使布风板附近容易形成结焦倾向，容易出现低汽温现象，且加重了下部水冷壁和底部燃烧区风帽、耐火层的磨损，底渣含碳量和冷渣器出渣量会有所增加，也会增大流化过程所需要的一次风流化风压和风量需求，一次风机厂用电率增加。而过多的细末成分，又会增加飞灰的杨析损失，使飞灰含碳量增加，同时也会增大稀相区和分离器部分的燃烧份额，产生上部烟温升高，使外循环物料返料系统结焦趋势加重，此时最容易出现汽温高趋势和蒸发量下降的情况，甚至带来减温水量不足影响带负荷能力。
12 / 93