發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐安全運(yùn)行探討

楊進(jìn)超

摘要：我國循環(huán)流化床燃燒技術(shù)已形成獨(dú)立的理論體系，但從參數(shù)分類上對(duì)大型循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行問題和應(yīng)對(duì)措施分析較少。文章介紹了發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐的基本組成，分析了發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐的故障及應(yīng)對(duì)措施，從而使企業(yè)實(shí)現(xiàn)低成本、高效益、低污染的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;循環(huán)流化床;鍋爐;安全

1導(dǎo)言

循環(huán)流化床作為一種清潔燃煤技術(shù)，具有燃料適應(yīng)性廣、爐內(nèi)脫硫成本低、燃燒效率高等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在工業(yè)鍋爐中。這些工業(yè)鍋爐一般容量較小，用于供熱或供氣。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中，常見的問題有輸送煤過程中出現(xiàn)故障、鍋爐內(nèi)部加熱面長時(shí)間損耗、物料流化不均勻及從點(diǎn)火到設(shè)備開始工作經(jīng)過的時(shí)間過長等。因此，必須對(duì)整個(gè)循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在，對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)防，針對(duì)一些潛在故障加以維護(hù)，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、快處理，在保證低污染的情況下，使得企業(yè)利益最大化。

2循環(huán)流化床鍋爐特點(diǎn)

2.1循環(huán)流化床鍋爐煤炭燃燒率高

循環(huán)流化床采用的是動(dòng)態(tài)流態(tài)化燃燒，許多灰粒子在爐內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的循環(huán)，而新加入的煤炭資源只占用床料的很小部分，這就使?fàn)t內(nèi)的熱量交換較為充分，更好、更高效地讓煤炭預(yù)熱和著火。對(duì)于未燃燒充分的煤粒子來說，通過反復(fù)循環(huán)增加了煤粒子在爐內(nèi)的停留時(shí)間使其可以多次參與熱量交換，從而達(dá)到充分燃燒的目的。循環(huán)流化床適應(yīng)原材料性能也比較強(qiáng)，無論是高硫煤、洗中煤還是煤矸石等都可以使其充分燃燒，提高資源的利用率。

2.2循環(huán)流化床鍋爐調(diào)節(jié)性較強(qiáng)

由于灰粒子在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)進(jìn)行高溫循環(huán)，儲(chǔ)存的熱量較多，可以使?fàn)t內(nèi)的溫度保持在一個(gè)平穩(wěn)的水平上，當(dāng)新煤炭加入后為其迅速預(yù)熱和著火提供熱量供應(yīng)，因此循環(huán)流化床的負(fù)荷可以非常低，從而有利于對(duì)負(fù)荷進(jìn)行更好的調(diào)節(jié)。當(dāng)循環(huán)流化床負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，通過調(diào)節(jié)給煤量和流動(dòng)速度就可以對(duì)負(fù)荷進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

2.3循環(huán)流化床對(duì)環(huán)境污染小

循環(huán)流化床既可以對(duì)煤炭進(jìn)行脫硫，又可以進(jìn)行脫氮。可以說循環(huán)流化床一個(gè)很重要的優(yōu)勢(shì)就是可以高效脫硫脫氮，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。煤粉爐內(nèi)溫度過高會(huì)導(dǎo)致煤焦煤渣過多而影響脫硫脫氮效果，爐內(nèi)溫度過低又會(huì)使熱量損失，達(dá)不到煤粉充分燃燒的目的。而循環(huán)流化床因其內(nèi)部溫度一般在900℃左右，可以為煤炭脫硫處理提供最合適的溫度，通過加入脫硫劑比如石灰石等，使脫硫效果可以達(dá)到90%左右。循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)溫度不算太高又采用分級(jí)送風(fēng)，在對(duì)煤炭進(jìn)行燃燒的過程中可以充分抑制氮氧化物的生成。通過這種方式可以有效實(shí)現(xiàn)脫硫脫氮，使得對(duì)大氣環(huán)境污染減少。

3發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行安全問題

3.1設(shè)備長期使用老化問題

循環(huán)流化床鍋爐相對(duì)于傳統(tǒng)鍋爐來說，其內(nèi)部的燃料粒徑過大，甚至是傳統(tǒng)鍋爐的幾十倍，再加上體積的大小不一，盡管循環(huán)流化床內(nèi)部受熱面采用特殊材料制成，但長期的腐蝕磨損使得整個(gè)鍋爐內(nèi)部損耗嚴(yán)重。因此在選擇鍋爐材料時(shí)，應(yīng)盡可能選擇低成本、耐高溫、耐撞擊的新型材料，以延長其使用壽命。循環(huán)流化床鍋爐的主要易受損部位包括布風(fēng)裝置、水冷壁管、屏式過熱器、煙道受熱面等，應(yīng)盡可能最大程度地降低磨損程度。

3.2設(shè)備長期使用老化問題及應(yīng)對(duì)措施

循環(huán)流化床鍋爐相對(duì)于傳統(tǒng)鍋爐來說，其內(nèi)部的燃料粒徑過大，甚至是傳統(tǒng)鍋爐的幾十倍，再加上體積的大小不一，盡管循環(huán)流化床內(nèi)部受熱面采用特殊材料制成，但長期的腐蝕磨損使得整個(gè)鍋爐內(nèi)部損耗嚴(yán)重。因此在選擇鍋爐材料時(shí)，應(yīng)盡可能選擇低成本、耐高溫、耐撞擊的新型材料，以延長其使用壽命。循環(huán)流化床鍋爐的主要易受損部位包括布風(fēng)裝置、水冷壁管、屏式過熱器、煙道受熱面等，應(yīng)盡可能最大程度地降低磨損程度。

3.3循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)的故障

區(qū)別于傳統(tǒng)鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐采用電子點(diǎn)火槍來啟動(dòng)，通過床上、床下熱煙氣的方式點(diǎn)火。循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)的故障有：a）由電子點(diǎn)火槍噴射出熱油燃燒所產(chǎn)生的熱煙氣形成加熱床料，此時(shí)，由于溫度急劇增大，鍋爐內(nèi)部的耐熱壁受熱不均勻，從而可能導(dǎo)致脫落。b）向循環(huán)流

化床鍋爐中投放燃料時(shí)，對(duì)燃料的投入量控制不當(dāng)，導(dǎo)致鍋爐內(nèi)O2消耗過快，燃燒床溫度過高，從而需要在鼓風(fēng)口增加鼓風(fēng)強(qiáng)度來補(bǔ)充鍋爐內(nèi)部O2。但這種處理方式也會(huì)產(chǎn)生一系列弊端，比如鼓風(fēng)量過大使得鍋爐內(nèi)部溫度下降過快進(jìn)而導(dǎo)致熄火。

4發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐安全運(yùn)行

4.1對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的各參數(shù)指標(biāo)要正確控制

鑒于循環(huán)流化床的構(gòu)造特點(diǎn)和運(yùn)行方式，其對(duì)于風(fēng)量的要求遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的煤粉爐。風(fēng)量中的氧氣是煤粉進(jìn)行燃燒的必要條件，控制好床壓、總一次風(fēng)量、床料厚度是提高循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能降耗能力的有效途徑。對(duì)風(fēng)量的控制要以燃燒中最合適的風(fēng)煤比為基準(zhǔn)來進(jìn)行。相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)本廠的實(shí)際情況科學(xué)的計(jì)算出相關(guān)指標(biāo)，在生產(chǎn)過程中嚴(yán)加控制。同時(shí)在年度大修時(shí)，要對(duì)鍋爐風(fēng)量測定元件進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)一次、二次風(fēng)量以及總風(fēng)量通過熱質(zhì)式流量計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定，之后利用修正熱工測量系統(tǒng)對(duì)標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行控制，來達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)性。對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的床溫也要進(jìn)行控制，通過外置床錐形閥開度來調(diào)整控制床溫在800℃左右，此溫度可以使燃燒更加充分，效率更高，旋風(fēng)分離器入口煙溫不能過高，否則會(huì)使耐火材料損毀。一旦煙溫異常會(huì)導(dǎo)致回料錐閥開度兩側(cè)的減溫裝置出現(xiàn)異常，控制好煙溫也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

4.2結(jié)焦問題改善措施

（1）對(duì)機(jī)組啟動(dòng)方式進(jìn)行優(yōu)化，選擇合適的床壓、風(fēng)量和投煤溫度。

（2）嚴(yán)格控制啟動(dòng)時(shí)床溫上漲幅度，保證爐內(nèi)燃燒均勻。燃煤電站鍋爐在啟動(dòng)階段采用上述措施后，根據(jù)運(yùn)行情況很少出現(xiàn)爐膛結(jié)焦問題。

4.3啟動(dòng)故障維護(hù)

總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)之后，根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐與傳統(tǒng)鍋爐的區(qū)別，制定出一套較為可靠的方案：a）為了使得鍋爐內(nèi)部耐火材料受熱均勻而不至于脫落，結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐投放燃料的特點(diǎn)，從常溫下開始加熱，大致需要4～6h鍋爐可達(dá)到穩(wěn)定溫度;b）考慮到鍋爐中燃料投放的量及鼓風(fēng)強(qiáng)度不太好控制，等鍋爐內(nèi)部的整體情況穩(wěn)定后再開始投料，并對(duì)內(nèi)部溫度及內(nèi)部O2的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，根據(jù)不同的情況來設(shè)置鼓風(fēng)強(qiáng)度;c）應(yīng)結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制，從而有效應(yīng)對(duì)鍋爐點(diǎn)火時(shí)的故障。

4.4合理控制鍋爐床溫

除了煤燃料的粒徑外，對(duì)于循環(huán)流化床還需要考慮設(shè)備安全性及成本等問題對(duì)燃燒床溫度進(jìn)行控制。煤燃料進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐燃燒之后，被分離出來形成焦炭，而焦炭也是一種可燃物，但其所需要的燃燒溫度較高，一般至少需要達(dá)到800℃，焦炭顆粒主要發(fā)生在稀相區(qū)。因此，為了設(shè)備的維護(hù)，一般會(huì)在稀相區(qū)和密集相區(qū)之間安裝一個(gè)二次鼓風(fēng)裝置，但是過大的風(fēng)量使得稀相區(qū)溫度急劇下降而達(dá)不到焦炭所需的燃燒溫度，導(dǎo)致廢渣中含碳量增高。因此，需要適當(dāng)提高稀相區(qū)的燃燒溫度，但需要控制在1000℃以下，這樣稀相區(qū)的溫度就不會(huì)下降太多而導(dǎo)致焦炭消耗不完全，進(jìn)而有效降低含碳量，并且也在一定程度上保障了設(shè)備安全運(yùn)行。

結(jié)束語

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐作為一種新型環(huán)保型鍋爐，相對(duì)于傳統(tǒng)鍋爐來說具有操作簡單、控制調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，但要使該鍋爐實(shí)現(xiàn)低成本、高經(jīng)濟(jì)效益、高安全性還需要一定的改進(jìn)，使得循環(huán)流化床鍋爐在保障安全的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)，要利用各種方法來提高資源的利用率，實(shí)現(xiàn)其節(jié)能降耗，一方面可以實(shí)現(xiàn)火電廠的資源合理配置，另一方面可以促進(jìn)火電廠穩(wěn)定健康發(fā)展，對(duì)循環(huán)流化床節(jié)能降耗的研究意義非常深遠(yuǎn)，希望有后來者繼續(xù)對(duì)此展開深入研究。

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