循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐的區(qū)別.doc

循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐的區(qū)別鍋爐的分類有很多種，按燃燒方式可分為：火床燃燒鍋爐、火室燃燒鍋爐、流化床燃燒鍋爐和旋風燃燒鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐是流化床鍋爐的一種；煤粉爐是火室燃燒鍋爐的一種。 層燃與室燃的區(qū)別： 室燃鍋爐包括燃煤（即煤粉）鍋爐、燃氣鍋爐和燃油鍋爐。煤粉爐首先要通過磨煤機把煤磨到一定細度再以一次風送入燃燒器并引燃，增加二次風、三次風等以利繼續(xù)燃燒。煤粉懸浮在燃燒室空中，混合燃燒劇烈。 流化床燃燒方式是一種介于層狀燃燒和懸浮燃燒方式之間的燃燒方式，床內(nèi)的固體顆粒可以像流體一樣從底部或側(cè)面的空口中排出。 可以想象一下，床層的固體燃燒顆粒放在一塊既能使氣體通過又能在床層靜止或者流體速度較小時不使顆粒落下的托板上，那么，不算提高通過床層的氣體速度，燃料層就會隨著氣流速度的增大而相繼出現(xiàn)不同的狀態(tài)。隨空氣流速度的增大，床料開始膨脹，燃料高度發(fā)生變化，氣體對固體顆粒產(chǎn)生的作用力與固體顆粒所受的其他外力相平衡（主要是重力），固體顆粒呈現(xiàn)出類似流體的性質(zhì)，當這種流體以一定的速度向上流過固體顆粒層時，固體顆粒呈現(xiàn)出類似流體的現(xiàn)象稱為流態(tài)化現(xiàn)象。如果這時候床料內(nèi)未產(chǎn)生大量的氣泡，擾動并不強烈，把這種流化狀態(tài)稱為流化床。循環(huán)流化床由快速流化床（上升段）、汽固物料分離裝置和固體燃料回送裝置組成。循環(huán)流化床的優(yōu)點是燃料適應性廣泛、有利于環(huán)境保護、負荷調(diào)節(jié)性能好、燃燒熱強度大、爐內(nèi)傳熱能力強、灰渣的綜合利用性能好。缺點是大型化困難、自動化水平要求高、磨損嚴重。 循環(huán)流化床鍋爐效率高、污染低、煤種適應性好。它幾乎可燃用各種品質(zhì)燃料，如泥煤、煙煤(包括高硫煤)、無煙煤、矸石、焦炭、工業(yè)廢料、城市垃圾等。床內(nèi)直接添加石灰石等脫硫劑，投資小、脫硫效率高(當Ca/S1.52.0時，脫硫效率可達85%90%)。這種爐型是目前環(huán)保節(jié)能型電廠的發(fā)展方向。國際上循環(huán)流化床鍋爐已進入大型化、商品化生產(chǎn)階段，國內(nèi)越來越多的廠家也投入了循環(huán)流化床鍋爐的研制和生產(chǎn)，安裝循環(huán)流化床鍋爐的坑口電站遍及全國各地。循環(huán)流化床燃燒技術是一種新技術，鍋爐結(jié)構(gòu)特殊，燃燒方式與煤粉爐有本質(zhì)的區(qū)別，國內(nèi)在安裝技術方面與煤粉爐相比還有一定差距。本文只對幾個突出的問題提出自己的看法，與煤粉爐類似的問題不再涉及。 1 磨損問題 循環(huán)流化床鍋爐燃用粒徑在13 mm以下的煤粒，流化風速很大(通常為510 m/s)。磨損問題是該鍋爐最大的問題。 1.1 燃燒帶的磨損 爐膛布風板周圍為四側(cè)水冷壁，在布風板上部3.5 m高度范圍內(nèi)水冷壁的內(nèi)外側(cè)全部焊接銷釘，整體澆注“耐高溫耐磨澆注料”，外側(cè)安裝金屬護板。向火面的澆注料層厚度通常為20 mm。這個區(qū)域稱為“燃燒帶”。 燃燒帶包圍的空間稱為“燃燒井”，燃燒井是循環(huán)流化床鍋爐燃燒的中心，進行煤粒流化、燃燒、燃盡全過程。燃燒帶的磨損全部由耐高溫耐磨澆注料來承擔，澆注料的材質(zhì)和施工質(zhì)量是減小磨損的重點。 首先是選材問題，國內(nèi)生產(chǎn)耐高溫耐磨澆注料的廠家很多，材料的種類也很多，澆注料在不同溫度下的耐磨度相差很大。有的材料在1 4001 600范圍內(nèi)耐磨度最高，但在8001000溫度區(qū)耐磨度很低，故材料的選用很關鍵。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度為8001 000，因此要選用在這個溫度區(qū)耐磨度最大的材料。 施工質(zhì)量也是一個重要問題，在施工中需注意以下幾點： (1) 水灰比必須控制好，一般澆注料加水7%8%，要嚴格按材料使用說明書施工。加水量增加1%，澆注料強度降低20%左右(未加考證)。施工用水必須潔凈，酸堿度要符合要求。 (2) 攪拌要均勻，使用強制性攪拌機，攪拌至糊狀。攪拌好的澆注料不可存放時間過長。 (3) 使用小直徑振搗棒或片式振搗棒，將澆注料振搗實。 (4) 烘爐溫升曲線嚴格按材料供應廠家提供的資料進行 1.2 水平煙道的磨損 水平煙道是煙氣從爐膛進入旋風分離器的通道，結(jié)構(gòu)一般為底面和兩側(cè)墻砌耐高溫耐磨磚，頂部為耐高溫耐磨澆注料。水平煙道入口四周的水冷壁，其向火面焊接銷釘，敷設耐高溫耐磨澆注料。高速煙氣攜帶十幾倍于進煤量的未燃盡的煤粒和飛灰，旋轉(zhuǎn)90進入水平煙道，在入口處對水冷壁形成沖擊，因此在入口處水冷壁向火面必須敷設400 mm寬的澆注料。水平煙道通流面積小，煙氣從爐膛進入水平煙道后流速增大。同時水平煙道截面為漸縮噴嘴狀，煙氣流速在水平煙道內(nèi)逐漸增大，在旋風分離器進口風速達到1218 m/s，對四壁的磨損很大，也有可能引起四壁振動。 此處耐高溫耐磨澆注料的選材和施工要求與燃燒帶相同。 耐高溫耐磨磚和砌磚用耐火泥也存在選材問題，必須選用8001 000溫度區(qū)耐磨度最大的材料。選材的失誤會造成永久的后患，嚴重影響電廠的安全經(jīng)濟運行。 水平煙道側(cè)墻不可砌筑成單墻，增加牽連磚也不能解決根本問題，長時間沖刷、振動會造成墻體倒塌。側(cè)墻與護板之間要用耐熱鋼筋連接，在高度方向每500 mm至少連接一道。無護板的墻體要將相鄰兩墻連成整體，同樣在高度方向每500 mm至少連接一道。 1.3 旋風分離器和料腿的磨損 旋風分離器的作用是利用離心力分離煙氣中的灰粒，分離后煙氣進入后豎井；灰粒下降至料腿，通過返料器進入燃燒井再次燃燒。旋風分離器上部圓頂和下部錐體為耐高溫耐磨澆注料，中部直筒砌筑耐高溫耐磨磚，旋風分離器外部安裝護板。料腿為一圓筒狀，內(nèi)部打澆注料，中部為料腿水冷套，外部安裝護板。煙氣夾帶灰粒進入旋風分離器形成高速旋轉(zhuǎn)氣流，形成對分離器內(nèi)壁的磨損，特別是水平煙道對面的部分筒壁，氣流直沖，是磨損最嚴重的部位。 旋風分離器在安裝過程中需注意幾點： (1) 分離器外部護板要保持同心度，托磚架、拉鉤安裝牢固且保證尺寸。 (2) 耐高溫耐磨磚和耐高溫耐磨澆注料除保證內(nèi)在質(zhì)量外，安裝尺寸也要保證。筒體、錐體和頂部任一截面都要保證同心度，表面整齊光滑，避免發(fā)生局部嚴重磨損。與料腿的連接部位要平滑過度，避免發(fā)生喉部結(jié)焦，引起旋風分離器堵塞。 (3) 膨脹縫整齊、尺寸正確、填料合適。膨脹縫太小，機組運行中因膨脹不暢，造成爐墻或澆注料脫落；膨脹縫太大，會從膨脹縫引起局部磨損。 料腿內(nèi)部敷澆注料，其選材和施工質(zhì)量要求與其它部位相同。這里需特別指出的是，料腿內(nèi)部空間很小，是保證施工質(zhì)量的難點。往往因為質(zhì)量問題導致料腿磨損，從膨脹縫破壞開始，直至露出承壓部件。因此對料腿部位澆注料的施工質(zhì)量需特別注意。 1.4 受熱面的磨損 旋風分離器后部安裝有過熱器、省煤器等，管排與護板之間砌爐墻或澆筑耐火混凝土，管排與爐墻之間的間隙要嚴格控制。間隙過小影響受熱面的正常膨脹，間隙過大會形成“煙氣走廊”。“煙氣走廊”內(nèi)煙氣流速比平均流速大34倍，磨損量與飛灰濃度成正比，與煙氣流速的3.5次方成正比，如下式： TK3.5 式中T磨損量，g/m2； 飛灰濃度，g/m3； 煙氣流速，m/s； 時間，h； K磨損系數(shù)，KC； 其中C飛灰磨損系數(shù)，與飛灰性質(zhì)和管束結(jié)構(gòu)有關； 飛灰撞擊機會率，與灰粒所受慣性力和氣流阻力有關。 在“煙氣走廊”，磨損量比正常磨損量增大幾十倍。省煤器區(qū)域管排密布，煙氣流速較高，因此，消除“煙氣走廊”是減小省煤器管排磨損的十分關鍵的環(huán)節(jié)。在管排施工期間，控制管排與立柱之間的間距，管排與護板之間的距離；在爐墻砌筑期間，控制托磚架、拉鉤與管排之間的距離，最后控制爐墻與管排之間的距離。如果還有誤差，可以把爐墻一層磚向內(nèi)伸出一定距離，或加裝防磨板，使各處煙氣流通面積一致。 2 返料器 返料器是循環(huán)流化床主要的組成部分之一。煙氣攜帶的灰粒和正在燃燒的煤粒，通過爐膛進入分離器，在分離器內(nèi)大部分固體顆粒被分離下來，經(jīng)返料器又回到爐內(nèi)，而煙氣則通過分離器上部進入尾部受熱面。一般循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率為520，十幾倍于給煤量的返料灰需經(jīng)過返料器返回燃燒室再次燃燒，同時循環(huán)倍率的大小也靠返料器來調(diào)節(jié)。因此返料器是關系到鍋爐燃燒、過熱汽溫和負荷的重要部件。 返料器的安裝要點： (1) 保證返料器與料腿的相對尺寸。 (2) 返料器各個風帽小孔的孔徑不同，相互只差0.5 mm。一般情況下孔徑大的風帽安裝在返料側(cè)，孔徑小的風帽安裝在料腿側(cè)。風帽小孔必須全部暢通，最下一層孔與返料器下平面保持10 mm的距離。不分清風帽類型安裝的返料器，返料不暢。 (3) 返料器內(nèi)部幾何尺寸要嚴格控制，上部舌板的高度和前后距離、下部返料板的高度和角度、上下兩板的重合高度等都是關鍵尺寸，上下兩板的重合高度一般為4050 mm。這幾個關鍵尺寸有一個存在誤差，便會導致返料不暢或不返料。 (4) 返料器砌筑材料為耐高溫耐磨磚，材料選用為8001 000溫度區(qū)耐磨度最高的材料。材料不合格，返料器不能承受持續(xù)高溫而發(fā)生故障，只能停爐處理。 3 漏風問題 漏風問題對循環(huán)流化床鍋爐影響很大。既給鍋爐調(diào)節(jié)帶來困難，又降低電廠的熱效率，同時也污染環(huán)境。 3.1 流化床風室漏風 風室漏風使其不能形成等壓風室，布風不均勻，流化床存在局部死區(qū)。死區(qū)內(nèi)燃料著火緩慢，一旦燃燒后熱量又難以及時帶走，形成局部熱點，導致結(jié)焦。 床下點火的鍋爐，其風室易發(fā)生漏風部位及處理辦法： (1) 點火裝置與風室連接處。點火裝置在點火時受熱膨脹，與風室爐墻以及護板之間留有一定的膨脹間隙，容易發(fā)生泄露。安裝時點火裝置與爐墻之間應將填料安裝合適；點火裝置與護板之間需加裝膨脹吸收裝置，密封焊接。 (2) 風室人孔門。風室在點火時內(nèi)部溫度很高，密封填料容易燒壞，人孔門在高溫下會產(chǎn)生變形，這兩種情況下都會發(fā)生漏風。因此，要安裝耐高溫的密封填料，人孔門增加剛度；點火時，適當縮短點火時間，控制點火溫度。 3.2 旋風分離器漏風 旋風分離器內(nèi)氣流高速旋轉(zhuǎn)，使飛灰及物料從煙氣中分離出來。分離器漏風破壞了分離器內(nèi)空氣動力場，使分離器效率降低，旋風分離器出口飛灰濃度增大，尾部豎井磨損增大。消除分離器漏風的關鍵在于： (1) 分離器外護板焊縫嚴密，爐墻砌筑磚縫不透風； (2) 料腿觀測窗密封嚴密。 3.3 一次風機出口擋板內(nèi)漏 鍋爐點火前須啟動一次風機，觀測流化，增加氧量。鍋爐點火時關閉一次風機出口擋板，待點火器正常燃燒后開啟一次風機擋板。如果擋板不嚴密，給點火造成困難，只能停一次風機后再點火。風機頻繁啟動，對風機安全運行不利。鍋爐運行中需要不斷調(diào)節(jié)一次風量和風壓。因此出口擋板的嚴密性、準確性至關重要。 (1) 風機選型時，要考慮一次風機擋板的嚴密性和可調(diào)性。 (2) 風機安裝后，調(diào)節(jié)出口擋板開度范圍為0100%，如果不能調(diào)節(jié)到零位，加裝氈墊或膠墊。 4 風帽 流化床風帽應用較廣的有蘑菇型和柱型兩種，風帽上均勻開812個小孔，小孔直徑一般為56 mm，所有小孔流通面積的總和與布風板面積之比叫做“開孔率”。通常開孔率為2.2%3.0%左右。通過小孔的風速在3040 m/s之間。風帽制造一般有兩種方法：(1)整體式，風帽整體鑄造一次成型；(2)加工式，風帽鑄造后再行加工、鉆孔、熱處