延長循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期的關(guān)鍵技術(shù)研究

吳 帥

(陽煤集團(tuán)壽陽化工有限責(zé)任公司，山西 晉中 045400)

引 言

企業(yè)在經(jīng)營發(fā)展的過程中，最本質(zhì)的目的是追求最大化的經(jīng)濟(jì)效益，因此，延長循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期具有重要意義。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的過程中，確保其穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)保證企業(yè)員工安全同樣具有重要意義。延長循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行周期不僅能夠改進(jìn)其生產(chǎn)技術(shù)，還能夠提升鍋爐的燃燒效率。循環(huán)流化床是新工業(yè)時(shí)代的一種產(chǎn)物，只有通過不斷地對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，才能充分地發(fā)揮出循環(huán)流化床的優(yōu)勢(shì)，才能讓相關(guān)的工作人員對(duì)循環(huán)流化床的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行深入了解，延長鍋爐運(yùn)行周期的關(guān)鍵技術(shù)被越來越多的企業(yè)所使用，為企業(yè)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。

1 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行現(xiàn)狀與問題

1.1 運(yùn)行不穩(wěn)定

循環(huán)流化床鍋爐在工作中，遭受到燃煤鍋爐不足等問題，會(huì)導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐在較長的時(shí)間段內(nèi)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，該種情況導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐的操作彈性急速下降，進(jìn)而導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行失控，造成鍋爐運(yùn)行停止。結(jié)合循環(huán)流化床的工作特性來看，流化床鍋爐處在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，必然會(huì)導(dǎo)致流化不均勻、燃燒不穩(wěn)定的問題，所以只有保證了鍋爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定，才能確保燃燒充分，防止出現(xiàn)鍋爐運(yùn)行異?；蛲Ｖ构ぷ鲉栴}。燃料充分燃燒的前提是保證較好的流化狀態(tài)，保持較好的流化狀態(tài)取決于溫度、燃料等，所以在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的過程中，只需要找出決定運(yùn)行周期的關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行控制，就可以確保循環(huán)流化床在低負(fù)荷條件下亦可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。結(jié)合工作實(shí)踐來看，溫度取決于燃燒物質(zhì)的特性，因此，可控因素主要包括料層差壓與流化風(fēng)量兩點(diǎn)[1]。

1.2 水冷壁管受熱磨損

循環(huán)流化床鍋爐在長時(shí)間的工作后，爐膛下部集中了較多的大粒徑顆粒物，且其濃度較大，在燃燒料的重力、爐內(nèi)氣流以及摩擦力等的作用下，大顆粒物隨著水冷壁管流動(dòng)，并與水冷壁管產(chǎn)生了較大的摩擦力，導(dǎo)致水冷壁管受熱面遭到損壞。而在高負(fù)荷的條件下，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃料隨著時(shí)間的推移不斷增加，鍋爐內(nèi)部燃料的濃度與煙氣的流速也隨著時(shí)間的推移不斷增加，造成鍋爐內(nèi)壁摩擦加劇，可能會(huì)使得鍋爐內(nèi)出現(xiàn)爆管問題，導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐停止工作。

2 延長循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期的技術(shù)與策略

2.1 受熱面防磨技術(shù)

1)水冷壁的防磨。為了提升水冷壁的防磨性能，首先可以采用高強(qiáng)澆筑材料將鍋爐燃料密相區(qū)覆蓋包裹起來，并在膜式壁上焊接銷釘。結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況，為了防止衛(wèi)燃帶上部3 m范圍內(nèi)的水冷壁依舊出現(xiàn)磨損問題，采用金屬耐磨材料對(duì)衛(wèi)燃帶上部3 m范圍內(nèi)進(jìn)行噴涂，提升該區(qū)域的抗磨損性能。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，噴涂金屬材質(zhì)雖然一定程度上增強(qiáng)了該區(qū)域的抗耐磨性能，但金屬噴涂后期容易出現(xiàn)爆皮脫落問題，具有使用周期短的問題，金屬噴涂區(qū)域極易出現(xiàn)磨損溝槽，所以在進(jìn)行金屬噴涂的過程中，應(yīng)注意確保噴涂末尾段薄、均、平。在噴涂完成后進(jìn)行焊接的過程中，需要首先把需要焊接部分周邊區(qū)域進(jìn)行拋光處理，防止補(bǔ)焊時(shí)出現(xiàn)裂紋。2)過熱器的防磨。針對(duì)過熱器的防磨主要采用的是使用高耐磨合金、在過熱器前爐頂布設(shè)一個(gè)防磨梁、在前幾排過熱器蛇形管迎風(fēng)面添加高耐磨合金蘑罩等。3)省煤器的防磨。與過熱器防磨措施相類似，一般在蛇形管迎風(fēng)面設(shè)置防磨罩，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況可以在兩端增設(shè)防磨板[2]。4)空預(yù)器的防磨。如果采用的是立式空預(yù)器，則可以在煙氣的入口位置處增設(shè)一個(gè)喇叭形的縮口防磨罩；如果采用的是臥式空預(yù)器管的外壁附著搪瓷，一般具有較好的防磨效果，但低溫硫腐蝕的影響，加之熱振型的影響，極易導(dǎo)致爆瓷問題發(fā)生，所以應(yīng)避免出現(xiàn)鍋爐急停。5)分離器的防磨。在旋風(fēng)分離器群中心筒設(shè)置離心鑄鋼件，且在耐火材料的施工中應(yīng)注意采用耐磨性能好的材料[3]。

2.2 合理進(jìn)行參數(shù)調(diào)整

基于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒機(jī)理，應(yīng)對(duì)爐膛差壓、料層差壓、流化、風(fēng)量、循環(huán)倍率、蒸發(fā)量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。比如，在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的過程中，造成爐膛內(nèi)差壓過低的原因可能是返料量不足，分離效率低。爐膛差壓過低會(huì)導(dǎo)致尾部受熱面損壞加快，最終造成過熱器、省煤器等部件出現(xiàn)嚴(yán)重的泄露問題。如果料層差壓值過小，則意味著爐膛內(nèi)的蓄熱量較小，此時(shí)，如果如煤量出現(xiàn)問題，則極易出現(xiàn)滅火問題。反之料層差壓值過高，則表明流化風(fēng)量需求大，需要消耗較多的動(dòng)力，同樣加劇了磨損程度。所以，在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的過程中，應(yīng)對(duì)各參數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，盡量確保各運(yùn)行參數(shù)均處在合理的范圍內(nèi)，延長循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期。

2.3 改變與調(diào)整煙氣流速

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的本質(zhì)是流態(tài)化的高溫物料懸浮燃燒，因此風(fēng)量的大小對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行安全起到?jīng)Q定性作用。結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐的燃燒機(jī)理來看，風(fēng)量稍高與最小流化風(fēng)量是最佳狀態(tài)，但在實(shí)際的應(yīng)用中，工作人員為了進(jìn)一步提高保險(xiǎn)系數(shù)，通常會(huì)采用較大的風(fēng)量，雖然有效地提高了保險(xiǎn)系數(shù)，但卻導(dǎo)致煙氣的含氧量過高，不僅增加了動(dòng)力消耗，還加劇了循環(huán)流化床鍋爐的磨損。

2.4 控制好入爐煤

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒機(jī)理，決定了其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠燃用各種煤燃料。一般來說，常常將低熱值的煤矸石破碎處理后，添加優(yōu)質(zhì)煤。但綜合來看，循環(huán)流化床鍋爐燃用優(yōu)質(zhì)煤具有更加明顯的優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)行的過程中，其運(yùn)行的工況更優(yōu)、煤耗更低、排渣熱損失更?。环粗褂昧淤|(zhì)煤時(shí)，因?yàn)榱淤|(zhì)煤具有較大的比重，導(dǎo)致較高的動(dòng)力消耗，產(chǎn)生較大的磨損。所以說，優(yōu)質(zhì)煤占比越大，則循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期越長，但煤耗成本必然增加。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合分析煤耗成本與鍋爐運(yùn)行周期，制定最適宜的煤配比，在保證經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，延長循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期。

2.5 優(yōu)化調(diào)控運(yùn)行

1)控制適宜的負(fù)荷。從循環(huán)流化床鍋爐工作來看，一般應(yīng)將循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷控制在80%～95%范圍內(nèi)。研究表明，當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷處在額定負(fù)荷80%～95%范圍內(nèi)時(shí)，鍋爐的操作穩(wěn)定性最佳、運(yùn)行效率最高、磨損情況最輕、運(yùn)行周期最長。反之在超負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率必然增加，此時(shí)物料的濃度、流化風(fēng)量、引風(fēng)量等也相應(yīng)增加，這必然造成嚴(yán)重的磨損情況，同時(shí)極易導(dǎo)致后燃現(xiàn)象，使得后部出現(xiàn)高溫，導(dǎo)致返料器結(jié)焦，存在嚴(yán)重安全隱患[4]。2)堅(jiān)決防止出現(xiàn)野蠻開停爐。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的過程中，強(qiáng)行降溫、急劇升溫、快速升壓等現(xiàn)象會(huì)對(duì)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐出現(xiàn)運(yùn)行故障后，維護(hù)人員為了提升維護(hù)效率，采取強(qiáng)制通風(fēng)降溫，而因?yàn)榇藭r(shí)鍋爐內(nèi)各區(qū)域具有不同的膨脹系數(shù)與溫度，可能導(dǎo)致鍋爐爐墻、爐管因溫度不均而發(fā)生損壞。另外，在循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)的過程中，操作人員急于求成，快速增壓、升溫的過程極易導(dǎo)致煤炭燃爆，巨大的沖擊力會(huì)導(dǎo)致金屬焊縫出現(xiàn)拉傷。3)擴(kuò)大煤泥燃用。循環(huán)流化床鍋爐燃燒煤泥發(fā)電技術(shù)也是一項(xiàng)節(jié)約能源的技術(shù)，能夠有效地提升循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)效益。此外，煤泥在進(jìn)入鍋爐爐膛噴燃后形成的是細(xì)分顆粒，有助于減少鍋爐的磨損，延長循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行周期。

3 結(jié)論

綜上所述，影響循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期的關(guān)鍵因素主要包括磨損、運(yùn)行調(diào)控等因素，在實(shí)踐中，循環(huán)流化床鍋爐的磨損問題會(huì)導(dǎo)致受壓部件發(fā)生泄漏，進(jìn)而造成鍋爐爐壁損壞，最終引發(fā)鍋爐停止工作。為了有效地避免磨損誘發(fā)的一系列問題，需要對(duì)循環(huán)流化床鍋爐容易發(fā)生磨損的部位進(jìn)行處理，盡可能地減小磨損問題所帶來的不良影響，延長循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行周期。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合循環(huán)流化床的工作特性，制定科學(xué)的停爐方案，對(duì)鍋爐的工況負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，選擇使用優(yōu)質(zhì)入爐煤等運(yùn)行調(diào)控措施，延長循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行周期。