方案定制
服務熱線
0373-5784588
聯系人：
地址：河南省新鄉(xiāng)市新鄉(xiāng)縣小冀鎮(zhèn)胡韋線與冀興路交叉口南100米
電話：0373-5784588
服務支持
前 言
循環(huán)流化床(CFB)鍋爐的優(yōu)點及大體結構，已有文章作了介紹〔1，2〕，本文主要闡述CFB鍋爐發(fā)展中存在的問題，并介紹國內外解決這些問題的具體措施、經驗和注意事項。
CFB鍋爐目前存在的主要問題有：達不到銘牌出力;高溫旋風分離器達不到設計效率;耐火材料脫落引起其它部件堵塞;主床溫度過高，布風板易燒壞;受熱面快速磨損等。
1 解決存在問題的經驗
1.1 返料器存在的問題及其改造
返料器的功能，一是返料，即將分離下來的物料送回主床;二是密封以防止主床煙氣反串入分離器。J型閥是返料器的一種，主要由下降管、上升段、返料斜管、風室和布風板等組成〔3〕(見圖1)。分離器捕集的灰粒經下降管進入布風板，在流化風的作用下經上升段和返料斜管溢流進入燃燒室反應區(qū)。
以四川南川縣東勝火電廠的65 t/h CFB鍋爐為例。該廠在運行中返料器的上升段(圖1)常發(fā)生沸騰燃燒，造成高溫結焦堵塞，嚴重時甚至停爐。另一問題是當煤的灰分少或負荷減少時，羅茨風機的高壓風穿透下降管柱中的物料，反串進入旋風分離器，破壞了密封和物料的循環(huán)。
東勝火電廠對此作了改進(如圖1)。返料風取自空氣預熱器前的一次冷風，并采用分段送風法。部分風作為返料器的鼓泡流化風，另一股風裝在J型閥的上升段出口處，再次增加返回物料的動能;第3股風裝在返料斜管燃燒室入口處，阻止鍋爐內高溫物料和煙氣的反串，且能將返回物料以較高的速度進入燃燒室與爐內物料更強烈地攪拌混合。第2，3股風出口處制成扁平型的噴咀，其方向與角度和物料的流向一致，各噴咀的下沿與返料道內壁應保持一定距離，以利于物料能順利進入主床。
改進后，消除了返料器沸騰燃燒結焦堵塞等現象，而且返料量有“自動調節(jié)”的功能。負荷增減時，風煤量隨之增減，循環(huán)物料亦增減，進入返料器各段的風量風壓亦隨之增減，從而增減了返料量。該廠改進后，從點火升爐到正常運行負荷調節(jié)，一次風壓穩(wěn)定在0.7～11 kPa之間，返料暢通，返回物料與爐中高溫物料的混合度甚高。這對燃燒傳熱有利，完全克服了主床被煙氣物料反串的現象。取消羅茨風機對運行和檢修也有好處。
1.2 布風板存在的問題及解決措施
布風板存在的問題主要是床溫過高和顆粒倒流倒灌。內江電廠410 t/h CFB鍋爐系芬蘭產品，它采用水冷布風板和彎管式風帽解決上述問題。
該爐布風板的冷卻介質與鍋爐蒸發(fā)循環(huán)系統相連。自然循環(huán)系統中后墻下聯箱的部分爐水向水冷布風板管子供水，經布風板管后再向前墻上聯箱流去，上聯箱與汽包聯通。此法有效地防止了布風板過熱變形。
內江電廠CFB鍋爐布風板裝有彎管式風帽。布風板略向后墻傾斜，以利床底大顆粒能向布置在后墻方向的6個排渣孔位移并排出。排出的底渣經底渣冷卻裝置處理后輸送到底渣倉。
1.3 分離器存在的問題和再循環(huán)系統的改進
旋風分離器用于CFB鍋爐，主要存在以下問題：保溫材料耐高溫性能和耐磨能力不夠，內襯磨損嚴重;經常出現再燃現象，甚至將分離器自身燒壞;保溫材料熱慣性大，導致啟停機時間長，負荷變化適應能力低;自身體積大，密封和膨脹系統復雜，不利于CFB鍋爐大型化等。
圖2所示機組于1991年投運，過熱汽溫510℃，汽壓10.6 MPa。鍋爐以嚴密膜式水冷壁作為爐膛的隔離墻。為了保證更好的混合，減小下部爐膛的橫斷面積，下部爐膛的截面積設計按滿負荷時煙氣流速6 m/s進行。從下部爐膛管子表面到上部圓錐體的一段，覆蓋高傳熱耐火材料。一次除塵為撞擊式分離，由交錯排列分布的槽形部件組成，故亦稱槽形分離器。它們被懸掛在爐頂，對煙氣和固體顆粒的通道形成迷宮封(如圖3)。有2排一次除塵器布置在水平煙道入口前的爐膛中，收集來的灰粒沿后墻返回爐膛如圖2所示。由水平煙道中另一排分離器，收集固體顆粒進入灰斗，并經4個J閥返回下部爐膛。
撞擊式分離器宜用于揮發(fā)分較低的煤種和粒徑分布偏大的入爐煤。用槽形分離器配合多管式除塵器，與旋風分離器相比較，除結構上可降低CFB鍋爐高度外，還有如下優(yōu)點：
a.槽形分離器組的阻力小，風壓損失較小，下部爐膛的氣流擴散密度甚低，風壓可降低25%，經計算，300 t/h的CFB鍋爐(風機占鍋爐廠用電的60%)，僅此一項措施可降低鍋爐廠用電15%。
b.爐膛內的顆粒分離，強化了顆粒內部的再循環(huán)，促使沿爐膛高度的濃度變化較均勻。
c.這種分離器的結構適宜于采用新的耐火材料，能增加分離器的壽命，且由于新材料的熱容量小，對加速啟停爐和負荷變化的反應有利。
d.能捕捉粒徑小的顆粒，起到改善爐膛的熱交換、燃燒條件和吸附劑充分利用的作用。
使用上述槽形分離器加多管式除塵器的2臺美國拔伯葛—威爾考克斯公司的CFB鍋爐，經2 a運行良好。在合理的煙速下無磨損、無嚴重積灰現象;多管式除塵器除塵效率達99.5%;耐火材料除分隔墻壁有局部磨損外，其余部分無明顯磨損，是一項成功的改進。
1.4 灰渣物理顯熱的利用
國外的CFB鍋爐多采用外置式灰熱交換器，以回收灰渣的物理熱，并對負荷及床溫進行快速控制和調節(jié)。例如德國ABB/CE公司與魯齊公司共同生產的47臺CFB鍋爐都有外置式熱交換器，簡稱FBHE。從分離器下來的循環(huán)灰溫高達899℃，FB-HE內設有蒸發(fā)受熱面、過熱器和再熱器等，充分利用了高溫灰的熱能。因受熱面埋在流動的熱灰之中，故熱灰對管束傳熱系數高。國產CFB鍋爐由于多種原因未設計外置式灰熱交換器，故無上述功能。內江高壩發(fā)電廠從芬蘭能源工程公司引進的410 t/hCFB鍋爐，配有6套底灰渣冷卻裝置。底渣經壓縮空氣脈動控制的排灰管從爐底進入流化型冷渣器內，來自引風機出口的再循環(huán)冷煙氣在冷渣器內以0.5～1.0 m/s的速度流化渣料，進行氣固流化換熱，同時還預熱部分除氧水，回收底渣物理熱。換熱后的流化煙氣從冷渣器頂部進入爐膛，約300℃的底渣從冷渣器底部排入水冷絞龍。這套灰渣熱能的利用，筆者認為值得推薦。
2 入爐煤粒徑和干燥問題
2.1 煤粒粒徑
2.1.1 顆粒過大將會造成磨損面積擴大，磨損速度加快。浙江山乘縣熱電廠運行初期入爐煤粒徑為0～12 mm，水冷壁磨損每年達1～2 mm，旋風分離器嚴重磨損，除塵器效率顯著降低。
2.1.2 顆粒過大易造成床面結焦。入爐煤顆粒過大，再加上雜質混合將損壞風帽，使局部流化不良，局部床溫升高導致結焦。如再加上其它原因，如料層過厚、排渣不及時等則更容易結焦。燃用灰熔點較低的煤時，國產75 t/h CFB鍋爐曾發(fā)生過多起結焦事故，如項城熱電廠YG-75/5M型1號爐，在試運期間曾發(fā)生4次整個床面結成一體，焦塊堅硬，清理十分困難。
2.1.3 顆粒過大將使床溫偏低且不能滿負荷運行。例如山乘縣熱電廠和葫蘆島電廠的3臺75 t/h CFB鍋爐，入爐煤粒徑在0～15 mm，平均粒度3～5 mm，加之漏風嚴重，爐膛過?？諝庀禂蹈哌_1.15，是造成這些CFB鍋爐不能滿負荷運行的重要原因。
2.2 國外對入爐煤粒度的要求
歐洲大型CFB鍋爐入爐煤粒徑級配大多為：粒徑0.1 mm的煤小于10%;粒徑小于1.0 mm的煤小于60%;粒徑小于4.0 mm的煤小于95%;入爐煤粒徑不允許大于10 mm。有人認為入爐煤的粒徑要求和級配應與煤的揮發(fā)分有關，即：Vr+A=85%～90%，式中 Vr為入爐煤可燃基揮發(fā)分，%;A為粒徑小于1 mm的份額，%。
2.3 入爐煤的粒徑級配
CFB鍋爐入爐煤粒徑的合理級配是個比較復雜的問題，它與煤種、鍋爐結構、底爐料和循環(huán)倍率等有關。大粒徑的煤在濃相區(qū)漂浮停留時間較長，它們主要在濃相區(qū)燃燒;小粒徑的煤在濃相區(qū)迅速上升，多在爐膛中上部燃燒。循環(huán)倍率高的CFB鍋爐在濃相區(qū)燃燒份額少于循環(huán)倍率低的，故2者級配亦不同;揮發(fā)分高的煤易著火，在濃相區(qū)燃燒份額高于無煙煤。
我國CFB鍋爐要求將原煤制成0～8 mm或0～10 mm顆粒，但實際入爐煤的備制達不到這個要求，運行中尚含有大于10 mm的煤塊。我國CFB鍋爐大多采用煤粉爐原煤倉前的破碎機輸送系統，即破碎機加篩分和皮帶運輸機。這樣的系統當原煤潮濕時，入爐煤中大于10 mm的煤塊就更多了。這種系統必須加以改進，才能適用于CFB鍋爐。
2.4 入爐煤的干燥
2.4.1 入爐煤制備機械的選擇。許多火電廠的來煤是顆粒較碎的混煤。
氣候干燥的地區(qū)，如原煤水分Wy<6%，可采用篩分—破碎—皮帶運輸系統，但Wy往往大于6%，尤其在南方多雨地區(qū)。潮濕的煤在一般振動篩上，網孔將被潮濕的細粉所堵塞。濕煤進入破碎機后，將在反擊板上結一層潮濕的粉煤層，降低機械破碎能力。嚴重時，濕煤能將整個破碎腔堵塞，導致轉子無法轉動。此時的入爐煤往往含有較多的粒徑大于10 mm的煤塊。較濕的成品煤入倉后，能在煤倉壁、下煤口、給煤絞籠、落煤管等處堆積堵塞，所以外水分大的煤應有干燥系統。
2.4.2 CFB鍋爐的干燥系統。按西安熱工研究所提出的發(fā)電煤分類(VAWST)，外水分Wy分為3級：小于8%為正常水分，Wy=8%～12%為高水分，大于12%為超水分。故筆者認為Wy≥8%的原煤都應裝有干燥系統。
美、俄等國多采用流態(tài)化技術來干燥原煤，他們的規(guī)模都很大，一般可干燥原煤100～200 t/h。采用燃油或天然氣的熱煙爐產生400～600℃的高溫氣體，脫水率ΔWy可達10%～20%。
西安熱工研究所曾為舒蘭礦務局化工廠設計了1套錘擊式磨煤機，能生產0.2～2.0 mm粒徑的燃煤。錘擊磨為1300/944型切向進風式，設計出力10t/h，實際可達18 t/h。0～1 mm粒徑的份額占50%～70%(見圖4)。它與法國EM.H電廠的Lurgi型CFB鍋爐的入爐煤制備系統相似。這套設計的顆粒特性滿足CFB鍋爐ΔWy=10%的要求。設計制煤電耗率為6 kW·h/t，舒蘭廠實測≤3.5 kW·h/t。
西安熱工研究所與清華大學為220 t/h CFB鍋爐提出的錘擊式破碎機、熱風分選干燥、負壓氣力輸送的燃煤制備系統與圖4相似。經初破碎小于30mm的原煤，由進煤管進入分選干燥管。不同粒徑的煤粒將以各自沉降速度Vo下落。經試驗，分選干燥管的煤粒將被高溫氣流預分選。設熱風速V1≥8 m/s，則原煤中小于6 mm粒徑的煤粒被熱風托起上升，大粒徑的煤進入錘擊磨，破碎后合格的煤粒又被熱風托起上升。此系統分選和干燥同時進行，破碎機內不存在濕煤粘結，粒徑合格的成品煤送入成品煤倉。
2.5 琴弦式振動篩
對于小型CFB鍋爐可采用山乘縣熱電廠的自定中心琴弦式振動篩。該廠原煤Wy高達15%，使用琴弦式振動篩，毋須預先干燥。
自定中心琴弦式振動篩主要由篩箱、撓性吊架和驅動機構組成。篩箱有2層篩網，上層為錳鋼板板篩，下層為不銹鋼絲的琴弦篩。整個篩網箱作橢圓振動，經破碎的煤在鋼板篩上作第1次篩分，篩下物落到下層琴弦網上，沖擊琴弦產生振動，作第2次篩分。通過調整琴弦間距，可以控制煤的粒度，調整琴弦的弛度，可改變琴弦的振動頻率。由于琴弦的振動，物料不會在琴弦上粘結。
琴弦振動篩出力可達120 t/h，目前尚有揚塵等環(huán)保問題有待解決。
下一篇：沒有了
