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1、循环硫化床锅炉简介摘要：循环流化床锅炉是环保节能型锅炉，符合今后火电厂的发展方向，目前在国际上已进入大型化、商品化生产阶段，国内电厂也陆续开始采用。但它必竟是一种新的应用技术，其锅炉结构特殊，燃烧方式与煤粉炉有本质区别，国内已有的经验还相对较少。为此，对安装和使用中发现的几个突出问题加以论述，提出一些看法和经验。 关键词：循环流化床锅炉；正确安装；合理运行；磨损；漏风；风帽质量循环流化床锅炉效率高、污染低、煤种适应性好。它几乎可燃用各种品质燃料，如泥煤、烟煤(包括高硫煤)、无烟煤、矸石、焦炭、工业废料、城市垃圾等。床内直接添加石灰石等脱硫剂，投资小、脱硫效率高(当 Ca/S1.52.0 时，脱
2、硫效率可达 85%90%)。这种炉型是目前环保节能型电厂的发展方向。国际上循环流化床锅炉已进入大型化、商品化生产阶段，国内越来越多的厂家也投入了循环流化床锅炉的研制和生产，安装循环流化床锅炉的坑口电站遍及全国各地。循环流化床燃烧技术是一种新技术，锅炉结构特殊，燃烧方式与煤粉炉有本质的区别，国内在安装技术方面与煤粉炉相比还有一定差距。本文只对几个突出的问题提出自己的看法，与煤粉炉类似的问题不再涉及。1 磨损问题循环流化床锅炉燃用粒径在 13 mm 以下的煤粒，流化风速很大(通常为510 m/s)。磨损问题是该锅炉最大的问题。1.1 燃烧带的磨损炉膛布风板周围为四侧水冷壁，在布风板上部 3.5 m
3、 高度范围内水冷壁的内外侧全部焊接销钉，整体浇注“耐高温耐磨浇注料”，外侧安装金属护板。向火面的浇注料层厚度通常为 20 mm。这个区域称为“燃烧带”。燃烧带包围的空间称为“燃烧井”，燃烧井是循环流化床锅炉燃烧的中心，进行煤粒流化、燃烧、燃尽全过程。燃烧带的磨损全部由耐高温耐磨浇注料来承担，浇注料的材质和施工质量是减小磨损的重点。首先是选材问题，国内生产耐高温耐磨浇注料的厂家很多，材料的种类也很多，浇注料在不同温度下的耐磨度相差很大。有的材料在 1 4001 600范围内耐磨度最高，但在 8001000温度区耐磨度很低，故材料的选用很关键。循环流化床锅炉的燃烧温度为 8001 000，因此要选
4、用在这个温度区耐磨度最大的材料。施工质量也是一个重要问题，在施工中需注意以下几点：(1) 水灰比必须控制好，一般浇注料加水 7%8%，要严格按材料使用说明书施工。加水量增加 1%，浇注料强度降低 20%左右(未加考证)。施工用水必须洁净，酸碱度要符合要求。(2) 搅拌要均匀，使用强制性搅拌机，搅拌至糊状。搅拌好的浇注料不可存放时间过长。(3) 使用小直径振捣棒或片式振捣棒，将浇注料振捣实。(4) 烘炉温升曲线严格按材料供应厂家提供的资料进行1.2 水平烟道的磨损水平烟道是烟气从炉膛进入旋风分离器的通道，结构一般为底面和两侧墙砌耐高温耐磨砖，顶部为耐高温耐磨浇注料。水平烟道入口四周的水冷壁，其向
5、火面焊接销钉，敷设耐高温耐磨浇注料。高速烟气携带十几倍于进煤量的未燃尽的煤粒和飞灰，旋转 90进入水平烟道，在入口处对水冷壁形成冲击，因此在入口处水冷壁向火面必须敷设 400 mm 宽的浇注料。水平烟道通流面积小，烟气从炉膛进入水平烟道后流速增大。同时水平烟道截面为渐缩喷嘴状，烟气流速在水平烟道内逐渐增大，在旋风分离器进口风速达到 1218 m/s，对四壁的磨损很大，也有可能引起四壁振动。此处耐高温耐磨浇注料的选材和施工要求与燃烧带相同。耐高温耐磨砖和砌砖用耐火泥也存在选材问题，必须选用 8001 000温度区耐磨度最大的材料。选材的失误会造成永久的后患，严重影响电厂的安全经济运行。水平烟道侧
6、墙不可砌筑成单墙，增加牵连砖也不能解决根本问题，长时间冲刷、振动会造成墙体倒塌。侧墙与护板之间要用耐热钢筋连接，在高度方向每500 mm 至少连接一道。无护板的墙体要将相邻两墙连成整体，同样在高度方向每 500 mm 至少连接一道。1.3 旋风分离器和料腿的磨损旋风分离器的作用是利用离心力分离烟气中的灰粒，分离后烟气进入后竖井；灰粒下降至料腿，通过返料器进入燃烧井再次燃烧。旋风分离器上部圆顶和下部锥体为耐高温耐磨浇注料，中部直筒砌筑耐高温耐磨砖，旋风分离器外部安装护板。料腿为一圆筒状，内部打浇注料，中部为料腿水冷套，外部安装护板。烟气夹带灰粒进入旋风分离器形成高速旋转气流，形成对分离器内壁的磨
7、损，特别是水平烟道对面的部分筒壁，气流直冲，是磨损最严重的部位。旋风分离器在安装过程中需注意几点：(1) 分离器外部护板要保持同心度，托砖架、拉钩安装牢固且保证尺寸。(2) 耐高温耐磨砖和耐高温耐磨浇注料除保证内在质量外，安装尺寸也要保证。筒体、锥体和顶部任一截面都要保证同心度，表面整齐光滑，避免发生局部严重磨损。与料腿的连接部位要平滑过度，避免发生喉部结焦，引起旋风分离器堵塞。(3) 膨胀缝整齐、尺寸正确、填料合适。膨胀缝太小，机组运行中因膨胀不畅，造成炉墙或浇注料脱落；膨胀缝太大，会从膨胀缝引起局部磨损。料腿内部敷浇注料，其选材和施工质量要求与其它部位相同。这里需特别指出的是，料腿内部空间
8、很小，是保证施工质量的难点。往往因为质量问题导致料腿磨损，从膨胀缝破坏开始，直至露出承压部件。因此对料腿部位浇注料的施工质量需特别注意。1.4 受热面的磨损 旋风分离器后部安装有过热器、省煤器等，管排与护板之间砌炉墙或浇筑耐火混凝土，管排与炉墙之间的间隙要严格控制。间隙过小影响受热面的正常膨胀，间隙过大会形成“烟气走廊”。“烟气走廊”内烟气流速比平均流速大 34 倍，磨损量与飞灰浓度成正比，与烟气流速的 3.5 次方成正比，如下式：TK3.5式中 T磨损量，g/m2；飞灰浓度，g/m3；烟气流速，m/s；时间，h；K磨损系数，KC；其中 C飞灰磨损系数，与飞灰性质和管束结构有关；飞灰撞击机会率
9、，与灰粒所受惯性力和气流阻力有关。在“烟气走廊”，磨损量比正常磨损量增大几十倍。省煤器区域管排密布，烟气流速较高，因此，消除“烟气走廊”是减小省煤器管排磨损的十分关键的环节。在管排施工期间，控制管排与立柱之间的间距，管排与护板之间的距离；在炉墙砌筑期间，控制托砖架、拉钩与管排之间的距离，最后控制炉墙与管排之间的距离。如果还有误差，可以把炉墙一层砖向内伸出一定距离，或加装防磨板，使各处烟气流通面积一致。2 返料器返料器是循环流化床主要的组成部分之一。烟气携带的灰粒和正在燃烧的煤粒，通过炉膛进入分离器，在分离器内大部分固体颗粒被分离下来，经返料器又回到炉内，而烟气则通过分离器上部进入尾部受热面。一
10、般循环流化床锅炉的循环倍率为 520，十几倍于给煤量的返料灰需经过返料器返回燃烧室再次燃烧，同时循环倍率的大小也靠返料器来调节。因此返料器是关系到锅炉燃烧、过热汽温和负荷的重要部件。返料器的安装要点：(1) 保证返料器与料腿的相对尺寸。(2) 返料器各个风帽小孔的孔径不同，相互只差 0.5 mm。一般情况下孔径大的风帽安装在返料侧，孔径小的风帽安装在料腿侧。风帽小孔必须全部畅通，最下一层孔与返料器下平面保持 10 mm 的距离。不分清风帽类型安装的返料器，返料不畅。(3) 返料器内部几何尺寸要严格控制，上部舌板的高度和前后距离、下部返料板的高度和角度、上下两板的重合高度等都是关键尺寸，上下两板
11、的重合高度一般为 4050 mm。这几个关键尺寸有一个存在误差，便会导致返料不畅或不返料。(4) 返料器砌筑材料为耐高温耐磨砖，材料选用为 8001 000温度区耐磨度最高的材料。材料不合格，返料器不能承受持续高温而发生故障，只能停炉处理。3 漏风问题 漏风问题对循环流化床锅炉影响很大。既给锅炉调节带来困难，又降低电厂的热效率，同时也污染环境。3.1 流化床风室漏风风室漏风使其不能形成等压风室，布风不均匀，流化床存在局部死区。死区内燃料着火缓慢，一旦燃烧后热量又难以及时带走，形成局部热点，导致结焦。床下点火的锅炉，其风室易发生漏风部位及处理办法：(1) 点火装置与风室连接处。点火装置在点火时受
12、热膨胀，与风室炉墙以及护板之间留有一定的膨胀间隙，容易发生泄露。安装时点火装置与炉墙之间应将填料安装合适；点火装置与护板之间需加装膨胀吸收装置，密封焊接。(2) 风室人孔门。风室在点火时内部温度很高，密封填料容易烧坏，人孔门在高温下会产生变形，这两种情况下都会发生漏风。因此，要安装耐高温的密封填料，人孔门增加刚度；点火时，适当缩短点火时间，控制点火温度。3.2 旋风分离器漏风旋风分离器内气流高速旋转，使飞灰及物料从烟气中分离出来。分离器漏风破坏了分离器内空气动力场，使分离器效率降低，旋风分离器出口飞灰浓度增大，尾部竖井磨损增大。消除分离器漏风的关键在于：(1) 分离器外护板焊缝严密，炉墙砌筑砖
13、缝不透风；(2) 料腿观测窗密封严密。3.3 一次风机出口挡板内漏锅炉点火前须启动一次风机，观测流化，增加氧量。锅炉点火时关闭一次风机出口挡板，待点火器正常燃烧后开启一次风机挡板。如果挡板不严密，给点火造成困难，只能停一次风机后再点火。风机频繁启动，对风机安全运行不利。锅炉运行中需要不断调节一次风量和风压。因此出口挡板的严密性、准确性至关重要。(1) 风机选型时，要考虑一次风机挡板的严密性和可调性。(2) 风机安装后，调节出口挡板开度范围为 0100%，如果不能调节到零位，加装毡垫或胶垫。4 风帽流化床风帽应用较广的有蘑菇型和柱型两种，风帽上均匀开 812 个小孔，小孔直径一般为 56 mm，
14、所有小孔流通面积的总和与布风板面积之比叫做“开孔率”。通常开孔率为 2.2%3.0%左右。通过小孔的风速在 3040 m/s 之间。风帽制造一般有两种方法：(1)整体式，风帽整体铸造一次成型；(2)加工式，风帽铸造后再行加工、钻孔、热处理。停炉后检查，床面平整，但是经常会发现有的风帽自小孔处裂缝或脱落。分析其原因有 3 条：(1) 加工式风帽热处理不彻底，有残余应力存在。(2) 风帽破裂时间一般在停炉压火过程中(如果发生在运行期间，由于布风不匀会导致结焦)，说明停炉压火方法不正确。(3)启动点火时使用点火装置时间过长，风室温度过高，使风帽内部金相组织发生了变化。因此，在安装过程中尽量采用整体式风帽，风帽下部与耐火层结合部位严密牢固。启动点火时严格控制点火时间和点火温度，停炉压火严格执行规程。
