【文章內(nèi)容簡介】 常運行時，約占總風(fēng)量 的 45％的一次風(fēng)，經(jīng)床底 的 水冷風(fēng)室，作為一次燃燒用風(fēng)和床內(nèi)物料的流化介質(zhì)送入 到 燃燒室，二次風(fēng)在前后墻沿 鍋 爐高 度 方向上分兩層布置，以保證提供給煤粒足夠的燃燒用空氣 量 并參與燃燒調(diào)整；同時，分級布置的二次風(fēng)在爐 膛 內(nèi) 部 能夠營造出局部的還原性氣氛，從而抑制燃料中的氮 被 氧化，降低氮氧化物的生成。在 910? C 左右的床溫下，空氣與燃料、石灰石 在爐膛 的密相區(qū)充分混合，煤粒 燃燒釋放出部分熱量，石灰石煅燒生成二氧化碳和氧化鈣 ；未燃盡的煤粒被煙氣攜帶到 爐膛上部稀相區(qū)內(nèi)進一步燃燒，這一區(qū)域也是主要的脫硫反應(yīng)區(qū)，在這里，氧化鈣與燃燒生成的二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣 。燃燒產(chǎn)生的煙氣攜帶大量床料經(jīng)爐頂轉(zhuǎn)出 ， 然后 通過位于后墻水冷壁上部的三個 煙氣出口，分別進入三個 旋風(fēng)分離器進行氣 —固分離。分離后含 有 少量飛灰的干凈煙氣由分離器中心筒引出通過前包墻拉稀管進入尾部豎井 中，對布置在其中的高、低溫過熱器、低溫再熱器、省煤器和 空氣預(yù)熱器放熱，到鍋爐尾部出口時，煙溫已降至 136?C 左右。被分離器捕集下來的灰，通過分離器下部的立管和 “ J ” 閥回料器送回 至 爐膛實現(xiàn)循環(huán)燃燒。爐膛后墻設(shè)有四個排渣口，通過 對排渣量多少 的控制，使床層壓降維持在合理范圍以內(nèi)，以保證鍋爐 保持在 良好的運行狀態(tài)。 煤、石灰石的供給及排渣系統(tǒng) 一般循環(huán)流化床 鍋 爐給煤系統(tǒng)采用前墻集中布置，爐前布置有八個給煤口。在爐前下部還布置 留有四個石灰石口（石灰石口布置在前墻下二次風(fēng)管內(nèi)），通過此口可將 石灰石粉末 注入燃燒室，與燃燒過 程中產(chǎn)生的 2SO 反應(yīng)，從而除去 煙氣中的 2SO 。石灰石流量 可根據(jù)燃料量和鍋爐尾部 2SO 的含量來分析判斷，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)給料機 的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。此 外，在 “ J ” 閥回料器上還布置有啟動用床料補充入口 ， 并 且 設(shè)有啟動床料添加系統(tǒng)。鍋爐的排渣采用滾筒式冷渣器，鍋爐除灰系統(tǒng)與本體連接 的 接口為爐膛排渣口和空氣預(yù)熱器下部灰斗。 陳東偉：循環(huán)流化床鍋爐工作分析及除塵系統(tǒng)設(shè)計 14 膨脹系統(tǒng) 根據(jù)鍋爐結(jié)構(gòu) 的布置及吊掛、支承系統(tǒng)，一 臺鍋爐在深度方向上共設(shè)置了六個膨脹中心 ，即 爐膛后墻中心線、旋風(fēng)分離器和 “ J ” 閥回料器的中心線（ 共 三個）、 HRA 前墻中心線和空氣預(yù)熱器支座中心。鍋爐的爐膛水冷壁、旋風(fēng)分離器和 尾部包墻全部懸吊在頂板上，由上向下膨脹；爐膛左右方向通過剛性梁的限位裝置 ， 使其以鍋爐對稱中心線為零點并 向兩側(cè)膨脹；尾部受熱面則通過剛性梁的限位裝置使其以鍋爐對稱中心線為零點 并 向兩側(cè)膨脹。回料器 和空氣預(yù)熱器均以自己 的支承面為基準(zhǔn) ，并且 向上膨脹 ， 前、后和左、右為對稱膨脹。爐膛和分離器 的壁溫，雖然比較 均勻 ，但考慮到鍋爐的密封和運行的可靠性，兩者之間采用非金屬膨脹節(jié)相連 ；回料器與爐膛和分離器 的 溫差 較 大，結(jié)構(gòu)型式不同， 因此 單獨支撐于構(gòu)架上，用金屬膨脹節(jié)與爐膛回料口和分離器錐段出口相連，隔離相互間的膨 脹差。分離器出口 的 煙道與尾部豎井間脹差也較大，且出口煙道尺寸 很大，所以 采用非金屬膨脹節(jié)，確保連接的可靠性；吊掛的對流豎井與支撐的空氣預(yù)熱器間因脹差及尺寸較大， 也采用非金屬膨脹節(jié)。所有穿墻管束均與該處管屏之間 密封 固定，或 者 通過膨脹節(jié)形成柔性密封，以適應(yīng)熱膨脹和變負(fù)荷的要求。除 了 汽包吊點、水冷壁前墻吊點、水冷壁 以及分隔墻上集箱、旋風(fēng)分離器及其進出口煙道、包墻 的 上集箱和前、后包墻吊點為剛性吊架外，蒸汽系統(tǒng)的其它集箱和連接管 均 為彈吊 ，或通過夾緊、支撐、限位裝置固定在相應(yīng)的水冷壁或者 包墻管屏上。 循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)點 燃料適應(yīng)性廣 循環(huán)流化床鍋爐 能燃用其它爐子無法燃燒的低熱值劣質(zhì)煤 ， 甚至低熱值 為 4187 kJ/ kg的煤矸石也能很好燃燒 ， 我國 煤礦坑口小火電廠有許多這種流化床鍋爐?？扇加玫蜔嶂禑o煙煤 ， 劣質(zhì)煙煤 ， 煤矸石等 ， 對煤種 的 適應(yīng)性比煤粉爐、層燃爐好 ， 在循環(huán)床鍋爐中 ， 通過粒子的循環(huán)回燃 ， 爐膛溫度能 很好的 被控制 ， 煤粒著火和燃盡 較好 ， 流化床鍋爐 的 設(shè)計特點是爐膛高 ， 從給煤、布風(fēng)、出渣等設(shè)計特點 ， 首先適應(yīng)劣質(zhì)煤的燃燒 ， 布風(fēng)裝置將空氣分別送入一次風(fēng)的風(fēng)室和 分布板 ， 送入二次風(fēng)的風(fēng)道 。一次風(fēng) 量 約占總風(fēng)量 的 60%， 由燃燒室底部送入 ， 二次風(fēng)由相互的不同高度送入 ， 給高效燃燒提供了 有利 條件。由于采用了分離回料裝置 ， 給劣 質(zhì) 煤分級燃燒、回燃提供了 有利 條件。循環(huán)流化床爐有兩種類型分離裝置 ， 一種是慣性分離 ， 另 一種是旋風(fēng)分離 ， 大型 爐采用兩級分離 ， 一級是爐室出口的慣性 高溫分離 ， 二級是在省煤器后加旋風(fēng)筒低溫分離 ， 未燃盡的 煤粒經(jīng)旋風(fēng)筒分離回流至遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 燃燒室繼續(xù)燃燒。國產(chǎn) 的 循環(huán)流化床鍋爐采用較低 的 流化速度 (一般 ～ m/s)、較低循環(huán)倍率約 (10～ 20)， 因此 ， 分離受熱面受 磨損較小。 燃燒效率高 國外循環(huán)流化床鍋爐 ， 燃燒效率高達 99%。 對于 我國自行設(shè)計 的鍋爐，投運的 效率也高達 95%～ 98%。該爐型燃燒效率高的主要原因是煤粒燃盡 率高 ， 煤粒燃盡 率 可 分三種情況分析。較小的顆粒 (小于 mm)， 隨 著 煙氣速度進行流動 ， 它們未 達到對流受 熱面就完全燃盡 了 ， 在爐膛高度 的 有效范圍內(nèi) ， 它們?nèi)紵臅r間是足夠的。對于較大一些 的 煤粒 (大于 mm)， 其沉降速度高 ， 只有當(dāng)其直徑進一步燃燒或 者 相互磨擦碎裂而減小時 ， 才能隨煙氣逸出 ， 而 較大顆粒經(jīng)分離器分離返回爐膛循環(huán) 繼續(xù) 燃燒。對于中等粒度 的 煤 ， 其燃燒時間要比停留時間長 ， 而循環(huán)流化床爐 ， 給顆粒燃盡 提供了足夠時間 ， 使未燃盡顆粒循環(huán)燃燒達到燃盡 的目的。 對 運行 的 鍋爐爐渣實測 ， 可燃物僅達 1%～ 2%， 鍋爐效率 可 達88%～ 90%。 有效脫硫 循環(huán)流化床鍋爐的脫硫比鼓泡 流化床鍋爐更加有效，典 型的循環(huán)流化床鍋爐達到 90%的 脫硫效率時 ， 所需的脫硫劑化學(xué)當(dāng)量比為 ～ ，鼓泡 流化床鍋爐達到 90%脫硫效率時則需要脫硫劑化學(xué)當(dāng)量比為 ～ 3，甚至更高。有時即使鈣硫比很 高，也不能達到 90%的脫硫效率。因此，無論是脫硫劑的利用率還是二氧化硫的脫硫率，循環(huán)流化床鍋爐比鼓泡流化床鍋爐 都 優(yōu)越 很多 ，鏈條鍋爐 根本 不可能在爐內(nèi)進行脫硫 。 流化床爐脫硫原理 ， 即煤燃燒過程中產(chǎn)生氧化硫與流化床爐燃燒添加劑氧化鈣發(fā)生反應(yīng) ，化學(xué)方程式為 32C a C O C a O C O?? ? ?2 2 4C a O S O 1 / 2 O C a S O? ? ? 鍋爐脫硫 產(chǎn)生的硫酸鈣 將 隨 爐 渣排出 ， 脫硫效率 可達 95%。灰渣中硫酸鈣增加 ， 是綜合利用的較好材料。所以說 ， 此爐型可燃用高硫煤。 添加石灰石降低氮氧化物的生成量 由于添加石灰石 ， 在 800～ 900?C低溫下燃燒 ， 可控制 氮氧化物 生成。流化床爐 中氮氧化物 生成原理是空氣中氮氣和氧氣在燃燒時產(chǎn)生 一氧化氮 。在流化床爐燃燒過程中 ， 燃料陳東偉：循環(huán)流化床鍋爐工作分析及除塵系統(tǒng)設(shè)計 16 中 90%氮元素轉(zhuǎn)化成 氮氣 ， 大約 10%氮反應(yīng)生成 NO 。在燃燒過程中 ， 生成的 氮氧化物 被未燃燒的碳或 氧化鈣 還原 ， 減少了 氮氧化物 的排放。 系統(tǒng)簡單運行操作方便 流化床 鍋 爐燃燒、沒有煤粉爐燃燒所需 的 復(fù)雜的制粉系統(tǒng) ， 如磨煤機、排粉風(fēng)機、粗、細(xì)粒分離器等 ， 也沒有 像 鏈條爐所需爐排傳送裝置。燃燒系統(tǒng)流程簡單 ， 從原煤破碎到煤倉經(jīng)螺旋給煤機 送 入爐膛。一次風(fēng)經(jīng)布風(fēng)板引入 到 爐膛底部 ， 煤粉 (10 mm以下 )懸空燃燒。二次風(fēng)從前后墻引入 ， 起助燃攪拌 的 作用 ， 隨煙氣向爐膛尾部帶走的較大 的 顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器后 ， 返回到爐膛 ， 循環(huán)燃燒 ， 進入尾部煙道 的 只剩下很小的灰粒。經(jīng)上 述簡單流程 ， 鍋爐即 可以 達到額定的蒸發(fā)量 ， 能夠 滿足汽輪機或生產(chǎn)工藝用汽的要求 ， 初步估算 ， 使用流化床鍋爐廠房 ， 土建費用 可 節(jié)約 10%左右。與煤粉爐相比 ， 設(shè)備費用 可 節(jié)約 20%～ 30 %，運行人員操作的輔機設(shè)備少 ， 控制簡單。 灰渣可綜合利用 流化床鍋爐燃盡 的灰粒 ， 從下部灰斗、外經(jīng)冷渣器冷卻后 ， 通過輸送設(shè)備送入 其它工廠進行再利用。由于流化床爐渣可 燃物極低 ， 約 1%～ %， 而且具有較經(jīng)濟的脫硫效果 ， 增加了灰中硫酸鈣的含量 ， 這對綜合利用提供了有利 的 條件 ， 可做各種建材很 好的摻合料 ， 是很好的水泥原 料。 在 水泥行業(yè)和 制磚行業(yè)利用灰渣前途最廣泛 ， 并且 該爐型的推廣應(yīng)用 ，可減少除灰渣場地 ， 對 于 無灰場條件的中、小城市而言不僅可以大大改善環(huán)境條件 ， 而且可以推進建材行業(yè) 的 發(fā)展 ， 變廢為寶 ， 使煤炭 發(fā)揮綜合效益。 循環(huán)流化床鍋爐存在的主要問題及改進措施 冷渣器排渣困難問題 一般鍋爐配置了兩臺流化床型風(fēng)水聯(lián)合冷渣器，由于該型冷渣器的出力可設(shè)計很大，冷卻效果好。因此，國內(nèi)外大型循環(huán)流化床鍋爐均選用此型 設(shè)備 ，但它對底渣的粒徑較敏感，如果粗大顆粒在底渣中所占比例較大，則使冷渣器內(nèi)流化 質(zhì)量 惡化，灰渣很難從溢流口排出， 甚至造成床層壓死、結(jié)焦等問題，連粗渣排放口堵死。冷渣器運行經(jīng)常采用事故排渣口進行排渣，由于熱 底渣僅在一 室內(nèi)進行風(fēng)冷卻，排渣溫度較高，經(jīng)常造成后續(xù)除渣設(shè)備出現(xiàn)故障，主要是輸渣機高溫下軸承包死，刮板磨損嚴(yán)重，內(nèi)部 裝置 高溫變形。 冷渣器 引發(fā)上述現(xiàn)象的主要原因是入爐煤的粒徑不合格，如果煤質(zhì)較差，摻雜石頭、矸石量大，細(xì)碎機破碎石頭的能力差，錘頭磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致間隙大，入爐煤中粒徑不合格遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 的顆粒所占比例在 10％－ 40％ 范圍內(nèi)，嚴(yán)重偏離設(shè)計要求時，就會出現(xiàn)冷渣器排渣困難。加之，燃用的貧煤熱爆及磨蝕等成灰特性也較差，這 是造成灰渣粗大的主要原因。 解決排渣困難的主要措施：首先，控制選煤的質(zhì)量，盡量少摻石量，調(diào)整好破碎機的間隙，從而控制入爐煤粒徑的分布。其次，控制好冷渣器三個風(fēng)室的風(fēng)量分配，使三個冷渣室都形成比較好的流化狀態(tài)；控制好錐形排渣閥的排渣方式和冷渣器大渣排渣閥的運行方式是非常重要的，根據(jù)爐膛床壓情況盡量做到少量多次均勻排渣，避免將冷渣器一室壓死。最后， 還應(yīng)適應(yīng)煤質(zhì)差這樣一個現(xiàn)實，對冷渣器結(jié)構(gòu)作一些有效的改動，例如 ， 加大粗渣排放閥的口徑，增強事故排渣的能力；降低冷渣器內(nèi)隔墻的高度，提高底渣翻越的能力；在冷渣器向爐膛返 氣管上安裝插板門，以便鍋爐運行中能及時清理冷渣器；提高輸渣設(shè)備的可靠性等。 水冷壁磨損問題 在爐膛密相區(qū)上沿處的水冷壁防磨采用軟著陸結(jié)構(gòu)、變徑管加防磨護板方式。運行時，會發(fā)現(xiàn)此處水冷壁管及鰭片磨損嚴(yán)重，我認(rèn)為入爐煤的粒徑異常使床料偏粗，加上煤中灰份大、矸石多、石塊多等現(xiàn)象，為實現(xiàn)充分流化，一次風(fēng)量偏大，從而造成磨損現(xiàn)象嚴(yán)重；另一方面，此處的裝配、 焊接可能會出現(xiàn) 質(zhì)量問題，耐磨澆注料的 施工 也未達到廠家的要求。這兩者是造成水冷壁磨損的主要原因。前者可通過運行方式來解決，后者則必須在安裝、施工方面采取措 施。詳情分析如下 。 1）水冷壁表面不平引起的磨損 主要表現(xiàn)在以下幾個方面：水冷壁變徑管處防磨護板安裝 工藝 不合格，防磨護板與水冷壁管間隙大，形成一個凸臺，大量物料沖刷在凸臺上，是造成水冷壁和鰭片磨損的主要原因；鰭片焊波不平導(dǎo)致對鰭片的磨損嚴(yán)重，磨透漏灰，進而沖刷水冷壁。焊波不平將有幾種情況，一是鍋爐安裝制造時水冷壁膜式屏在變徑管處鰭片上下對接不平，存在凸臺現(xiàn)象；二是防磨護板與鰭片焊接處的焊瘤沒有打磨，存在凸瘤現(xiàn)象；三是現(xiàn)場安裝吊裝孔在補焊鰭片時沒有打磨平滑。四是在安裝水冷壁屏?xí)r將下部鰭片隔開后 ，使焊波不平有凸臺。檢查發(fā)現(xiàn)鰭片、焊縫若像屋檐式的磨損較為輕，若像凸臺式的磨損較為嚴(yán)重；水冷壁管焊口沒有打磨圓滑，導(dǎo)致對水冷壁管的沖刷磨損嚴(yán)重。 2）爐內(nèi)循環(huán)物料流道堵塞引起的磨損 爐膛內(nèi)部有大量的物料在進行著內(nèi)循環(huán)，從而進行熱量交換。當(dāng)大量物料沿著水冷壁進行不斷的內(nèi)循環(huán)時，沿鰭片溝處流下的物料遠(yuǎn)大于沿水冷壁管外弧面流下的物料。鰭片陳東偉：循環(huán)流化床鍋爐工作分析及除塵系統(tǒng)設(shè)計 18 就像水渠，如果 “ 水渠 ” 被堵塞，則 “ 水 ” 便從兩側(cè)溢出。同樣 道理 ，如果鰭片內(nèi)被澆注料、焊瘤等堵塞，物料就會向一側(cè)或兩側(cè)流出，從而對水冷壁管進行沖刷。事實也證明，這樣的 沖刷速度是非?？斓?。有以下幾種情況：澆注料施工時不 規(guī)范 ，導(dǎo)致澆注料邊緣在鰭片上，從而將會堵塞物料正常流動。比如雙面水冷壁、穿過前后墻水冷壁處，只要有澆注料的部位，均有可能在邊緣發(fā)生水冷壁磨損的問題；澆注料軟著陸平臺可能由于施工不良形成斜坡，從而軟著陸沒有起到緩沖以及消除物料反彈的作用，靠近斜坡處的水冷壁管將會出現(xiàn)磨損； 爐內(nèi)四角水冷壁管鰭片焊接不良，沒有形成正常流道，如果四角夾上較大的床料塊，將加劇對水冷壁磨損。 3）鍋爐的漏灰問題 由于種種原因鍋爐本體漏灰現(xiàn)象存在著嚴(yán)重問題，主要發(fā)生在密相區(qū) 上沿水冷壁鰭片、密封盒等部位。主要有以下幾種情況：密相區(qū)上沿水冷壁的鰭片磨損情況嚴(yán)重，將鰭片磨透，導(dǎo)致物