0  前言

循環(huán)流化床（CFB）鍋爐是一種新型的潔凈燃燒設(shè)備，被認(rèn)為是燃燒福建無(wú)煙煤的最佳爐型，近年來(lái)在我省的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展，已投運(yùn)有60多臺(tái)，總蒸發(fā)量達(dá) 6000 t/h。目前，CFB鍋爐在福建省內(nèi)的應(yīng)用正往大型化方向迅速發(fā)展，最大已投運(yùn)的CFB鍋爐容量已達(dá)440t/h，擬建的大中型CFB鍋爐（單臺(tái)蒸發(fā)量大于220t/h）有近10臺(tái)，總蒸發(fā)量超過(guò)了4000t/h。在這種形勢(shì)下，分析我國(guó)當(dāng)前投運(yùn)大型循環(huán)床鍋爐運(yùn)行中存在的問(wèn)題及其處理辦法，對(duì)于我省CFB鍋爐的大型化應(yīng)用和安全高效運(yùn)行，顯然有重要的借鑒意義。

1  鍋爐特點(diǎn)及運(yùn)行中存在問(wèn)題

1.1  目前已投運(yùn)大型循環(huán)床鍋爐的特點(diǎn)

目前已投運(yùn)的大型循環(huán)流化床鍋爐具有以下一些共同設(shè)計(jì)和運(yùn)行特點(diǎn)：

（1）大多采用單汽包、自然循環(huán)和中間再熱汽水系統(tǒng)；

（2）基本采用了膜式水冷壁；

（3）采用了大直徑鐘罩式風(fēng)帽。采用大直徑鐘罩式風(fēng)帽有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①可防止灰渣落入風(fēng)室；②可避免因風(fēng)帽小而出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象；③有利于減少風(fēng)帽頂部結(jié)焦。

（4）分離器大多采用高溫絕熱旋風(fēng)分離器或汽冷式旋風(fēng)分離器；

（5）大多采用了床上和床下聯(lián)合啟動(dòng)的點(diǎn)火方式。采用床上和床下聯(lián)合啟動(dòng)點(diǎn)火，有利于加快鍋爐啟動(dòng)速度，縮短啟動(dòng)時(shí)間，節(jié)約啟動(dòng)耗油。

1.2  目前已投運(yùn)大型循環(huán)床鍋爐運(yùn)行中存在的問(wèn)題

據(jù)報(bào)道，目前已投運(yùn)的大型循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行中存在的問(wèn)題主要出現(xiàn)在輸煤系統(tǒng)、給煤系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)以及運(yùn)行中的磨損等幾方面。

（1）輸煤系統(tǒng)。對(duì)于采用皮帶輸送煤系統(tǒng)，如江西分宜電廠，在皮帶輸送機(jī)落煤管、碎煤機(jī)進(jìn)出口落煤管、以及落煤管三通處經(jīng)常積灰，導(dǎo)致堵煤；同時(shí)，由于除鐵器數(shù)量不夠，在輸煤過(guò)程中埋在煤中下部的鐵件往往無(wú)法及時(shí)除去，也導(dǎo)致了給煤機(jī)下部的旋轉(zhuǎn)回料閥經(jīng)?？ㄗ?。對(duì)于采用刮板給煤系統(tǒng)，如華能白揚(yáng)河電廠，在設(shè)計(jì)中一般安排有粗細(xì)兩級(jí)破碎機(jī)，但運(yùn)行中出現(xiàn)過(guò)由于原煤中含較多石塊，而細(xì)碎機(jī)對(duì)較大石塊的破碎力有限，使得入爐煤中帶進(jìn)較多大石塊而影響了鍋爐的正常運(yùn)行；同時(shí)，由于石塊磨損厲害、導(dǎo)致細(xì)碎機(jī)錘頭頻繁更換，也影響了鍋爐正常生產(chǎn)。還有，由于二級(jí)破碎機(jī)容積較大，給煤量只占其容積一半左右，使得二級(jí)破碎機(jī)內(nèi)有一半是空氣，幾乎成了鼓風(fēng)機(jī)。另外，有些電廠還出現(xiàn)過(guò)篩煤機(jī)運(yùn)行可靠性差和管帶機(jī)入口入料堵塞等問(wèn)題。

（2） 給煤系統(tǒng)。以江西分宜電廠為例，給煤系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題主要有：（a）原煤倉(cāng)中下煤不暢；(b) 當(dāng)煤的水份偏大時(shí)，旋轉(zhuǎn)給料閥經(jīng)常發(fā)生葉輪嚴(yán)重積灰現(xiàn)象；(c) 旋轉(zhuǎn)給料閥的葉輪軸套被設(shè)計(jì)安裝在閥體內(nèi)部，細(xì)煤粒極易串入其內(nèi)，造成軸套因磨損發(fā)熱而燒壞；(d) 給煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)漂鏈等現(xiàn)象。此外，有些電廠（如華能白揚(yáng)河、連州電廠、東糖集團(tuán)、濟(jì)寧運(yùn)河等）還出現(xiàn)過(guò)給煤量控制困難、給煤分配不均勻、可調(diào)性差，爐內(nèi)高溫?zé)煔夥创?、煤在斜腿?nèi)提前燃燒，給煤口磨損，給煤機(jī)堵灰等問(wèn)題。

（3）灰渣系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)已投運(yùn)的大型CFB鍋爐運(yùn)行中存在的主要共性問(wèn)題在冷渣器方面：排渣不暢、經(jīng)常結(jié)焦而出現(xiàn)堵渣、回風(fēng)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值、進(jìn)渣管道上金屬膨脹節(jié)變形損壞、輸渣管道磨損嚴(yán)重，等等；此外，有些電廠的鍋爐在運(yùn)行中還發(fā)生過(guò)爐膛出口電動(dòng)閘閥經(jīng)?？ㄋ赖痊F(xiàn)象；

（4）  磨損。磨損主要集中發(fā)生在布風(fēng)裝置和水冷壁管等部位。布風(fēng)裝置的磨損存在有以下兩種情況：一種是風(fēng)帽的磨損，其中最嚴(yán)重的區(qū)域發(fā)生在循環(huán)物料回料口附近；另一種是風(fēng)帽小孔的擴(kuò)大，這類磨損改變了布風(fēng)特性，同時(shí)還造成固體物料回漏至風(fēng)室，對(duì)鍋爐的正常運(yùn)行有較大的破壞。水冷壁的磨損不僅發(fā)生在密相區(qū)，而且在上部迎風(fēng)側(cè)部位也非常明顯；此外，爐膛出口下部水冷壁和雙面屏頂部以及爐膛斜頂棚處也存在有嚴(yán)重磨損。根據(jù)目前的實(shí)際運(yùn)行情況，爐內(nèi)水冷壁的磨損可歸為4類：爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過(guò)渡區(qū)域管壁的磨損；爐膛四個(gè)角落區(qū)域管壁的磨損；一般水冷壁管的磨損；不規(guī)則區(qū)域管壁（含下二次風(fēng)噴口處）的磨損等。

2  目前國(guó)內(nèi)大型CFB鍋爐存在問(wèn)題的解決方案及其對(duì)我省CFB鍋爐大型化發(fā)展的啟示

2.1  目前國(guó)內(nèi)大型循環(huán)床鍋爐存在問(wèn)題的解決方案

目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于輸煤系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題，不同企業(yè)有不同的解決方案：對(duì)于采用皮帶輸送的分宜電廠，采取了在落煤管部位加裝倉(cāng)壁振動(dòng)器定期進(jìn)行振打和在皮帶輸送機(jī)頭部加裝除鐵器等措施以解決堵煤?jiǎn)栴}；而對(duì)于采用刮板給煤的華能白揚(yáng)河電廠，則是把兩級(jí)破碎機(jī)全部拆除，采用國(guó)產(chǎn)立軸單級(jí)破碎機(jī)并加裝四級(jí)螺旋滾軸篩來(lái)加以解決。宜賓發(fā)電有限責(zé)任公司通過(guò)取消篩煤機(jī)，在一、二級(jí)破碎機(jī)之間采用落煤管直接連通、并在二級(jí)破碎機(jī)出口處加裝吸塵管等辦法也解決了運(yùn)行過(guò)程中的輸煤?jiǎn)栴}，改造后運(yùn)行情況良好。

在給煤系統(tǒng)方面，分宜電廠通過(guò)把原煤倉(cāng)下部圓形錐形斗改造成前后不對(duì)稱的方形錐斗，并在錐斗前后兩側(cè)內(nèi)壁安裝板式振動(dòng)器等措施解決了下煤不暢問(wèn)題；通過(guò)減少旋轉(zhuǎn)給料閥的葉片，并增設(shè)一股吹掃風(fēng)來(lái)解決旋轉(zhuǎn)給料閥葉輪積灰問(wèn)題；通過(guò)把旋轉(zhuǎn)給料閥的軸套從閥體內(nèi)移改到閥體外部而保護(hù)了軸套；通過(guò)在給煤機(jī)中部安裝一彈性擾動(dòng)裝置解決了其漂鏈問(wèn)題。華能白揚(yáng)河電廠通過(guò)在給煤閘板門處加位置防饋解決了存在較長(zhǎng)時(shí)間的給煤不均問(wèn)題。連州發(fā)電廠通過(guò)采用給煤口兩側(cè)45度進(jìn)入落煤管、并沿落煤管向下吹風(fēng)等措施防止了高溫?zé)煔夥创默F(xiàn)象；濟(jì)寧運(yùn)河電廠通過(guò)把鍋爐煤倉(cāng)的分叉處以下由方形結(jié)構(gòu)改為圓形結(jié)構(gòu)，并在其內(nèi)貼高分子PST板和加裝疏松機(jī)解決了給煤機(jī)堵灰問(wèn)題；東糖公司通過(guò)更換原給煤口耐磨材料而解決了給煤口磨損問(wèn)題。

在灰渣系統(tǒng)部分，東糖集團(tuán)公司通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)室風(fēng)量來(lái)解決排渣不暢問(wèn)題。華能白揚(yáng)河電廠通過(guò)把原風(fēng)水共冷冷渣器更換為水冷滾筒式冷渣機(jī)，并調(diào)整流化風(fēng)量以防止粗渣堆積等措施解決了冷渣器的結(jié)焦問(wèn)題。分宜電廠通過(guò)取消進(jìn)渣管上的電動(dòng)插桿調(diào)門，并將原電動(dòng)機(jī)進(jìn)渣閥改造為電動(dòng)插桿調(diào)門而解決了爐膛出口電動(dòng)軋卡死問(wèn)題；通過(guò)改變進(jìn)入冷渣的水源（改為來(lái)自汽機(jī)的凝結(jié)水，冷渣器水流量可增加5～6倍），可使冷渣器回風(fēng)溫度達(dá)到或低于設(shè)計(jì)值；通過(guò)更換補(bǔ)償量更大的金屬膨脹節(jié)來(lái)防止其變形損壞。濟(jì)寧運(yùn)河電廠則通過(guò)降低冷渣器內(nèi)的中間隔墻板、降低正常排渣口高度、和在冷渣器回風(fēng)管上增加手動(dòng)隔絕門等措施解決了堵渣問(wèn)題。開封電廠通過(guò)控制入爐煤的粒度和煤中的石塊數(shù)量而解決了爐渣的粒度和硬度問(wèn)題，降低了汽耗；通過(guò)選用適當(dāng)?shù)妮斔拖到y(tǒng)、降低輸渣管內(nèi)流速、選用耐磨彎頭、加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行控制等措施減少了輸渣管道的磨損現(xiàn)象。

在處理運(yùn)行中的磨損方面：為了減少風(fēng)帽的磨損，大多數(shù)企業(yè)在風(fēng)帽制作上都選用了具有高溫下抗氧化和抗變形能力的材料；同時(shí)在能夠滿足風(fēng)量供給的情況下，把風(fēng)帽外形做得盡可能小且盡量避免了棱角；還有，在滿足方便檢修的條件，也大都把風(fēng)帽體做成為一個(gè)整體。在減少密相區(qū)水冷壁的磨損方面，不少企業(yè)通過(guò)采用V 形不銹鋼抓釘焊于水冷壁、再敷以不定型耐火耐磨材料的辦法來(lái)保護(hù)水冷壁管；目前也有較多企業(yè)采用了氮化硅磚作為耐火材料（在氮化硅磚上留有兩個(gè)螺栓孔，在掛磚時(shí)，用兩個(gè)螺栓固定磚，磚與水冷壁結(jié)合面采用弧形以便于兩者的接觸，磚與磚之間采用搭接方法相連，掛磚時(shí)磚的上下左右之間留有足夠的膨脹間隙）來(lái)解決密相區(qū)水冷壁的磨損問(wèn)題。在減少稀相區(qū)水冷壁的磨損方面，則一般是通過(guò)在稀相區(qū)內(nèi)敷設(shè)內(nèi)襯來(lái)解決的。經(jīng)驗(yàn)表明，敷設(shè)的內(nèi)襯越向上，稀相區(qū)的防磨損效果越好。另外，為了解決爐膛出口下部水冷壁和爐膛斜頂棚處的磨損，不少企業(yè)通過(guò)了采取在爐膛出口處敷設(shè)有適當(dāng)?shù)膱A弧過(guò)渡、并在此處水冷壁管表

面噴涂耐磨材料等措施來(lái)解決。

2.2  對(duì)燃燒福建無(wú)煙煤CFB鍋爐大型化設(shè)計(jì)運(yùn)行的啟示

福建無(wú)煙煤燃燒性質(zhì)十分特殊：揮發(fā)分含量極低、結(jié)構(gòu)致密、反應(yīng)性較差、具有強(qiáng)烈的熱破碎傾向、難于著火和燃盡等。通過(guò)對(duì)以上國(guó)內(nèi)目前投運(yùn)燃燒無(wú)煙煤大型CFB鍋爐運(yùn)行中存在問(wèn)題及處理方案的分析，我們認(rèn)為，對(duì)于以福建無(wú)煙煤為燃料的大型CFB鍋爐，

（1）宜采用水冷或汽冷旋風(fēng)分離器。水冷或汽冷分離器不僅可吸收煙氣熱量，也能有效地吸收物料的熱量，使物料在分離器內(nèi)得到進(jìn)一步的冷卻，阻止了物料在分離器中繼續(xù)燃燒，可避免循環(huán)回路的結(jié)焦。這對(duì)于以福建無(wú)煙煤這種有較強(qiáng)后燃性和較低灰熔點(diǎn)為燃料的CFB鍋爐而言是非常重要的；

（2）宜敷設(shè)衛(wèi)燃帶。在爐膛密相區(qū)至稀相區(qū)之間敷設(shè)一定高度的耐磨材料作為衛(wèi)燃帶，一方面有利于防止膜式水冷壁的磨損，另一方面也可以提高燃燒室的燃燒強(qiáng)度，有利于福建無(wú)煙煤顆粒在爐膛內(nèi)的燃盡，降低飛灰含碳量。增加衛(wèi)燃帶區(qū)域后，膜式水冷壁的蒸發(fā)受熱面隨之減少，為滿足工質(zhì)蒸發(fā)吸熱的需要，可通過(guò)在爐膛出口布置更多蒸發(fā)受熱面等措施來(lái)彌補(bǔ)；

（3）宜采用結(jié)合“T”型定向的風(fēng)帽技術(shù)。T”型定向風(fēng)帽能迅速吹散由于某種原因在爐床內(nèi)形成的局部高溫區(qū)，使床溫均衡化，同時(shí)還能將水冷壁掛焦形成的小焦塊迅速吹向排渣口并排出爐外，對(duì)床料起到“凈化”作用，有利于防止結(jié)渣。由于福建無(wú)煙煤灰熔點(diǎn)較低，煤質(zhì)變動(dòng)較大，該技術(shù)對(duì)于解決燃燒福建無(wú)煙煤CFB鍋爐大型化后可能出現(xiàn)的灰渣問(wèn)題具有積極意義。

（4）宜采用水冷滾筒式冷渣器。對(duì)于目前大多數(shù)大型CFB鍋爐而言，大多采用了風(fēng)水聯(lián)合共冷式冷渣器。但風(fēng)水共冷冷渣器對(duì)爐渣顆粒度要求較高；由于福建無(wú)煙煤煤質(zhì)較脆，入爐煤中細(xì)顆粒含量大，且燃燒中有強(qiáng)烈熱破碎傾向；加上大多數(shù)福建無(wú)煙煤屬中灰煤且灰熔點(diǎn)較低，從白揚(yáng)河電廠的經(jīng)驗(yàn)看，采用水冷滾筒式冷渣器較有利于減少結(jié)渣問(wèn)題。

目前已投運(yùn)燃燒無(wú)煙煤大型CFB鍋爐的主要問(wèn)題出現(xiàn)在冷渣器。對(duì)于以福建無(wú)煙煤為燃料的大型CFB鍋爐，為防止冷渣系統(tǒng)結(jié)焦和堵灰，建議除了采用水冷滾筒式冷渣器外，還應(yīng) (a) 使冷渣器的布風(fēng)板設(shè)計(jì)向排渣口中心方向有微量?jī)A斜, 以利于較大渣粒向排渣口流動(dòng)并及時(shí)排出, 避免床料堆積而引起結(jié)焦；（b）在運(yùn)行中要根據(jù)灰渣量的多少，及時(shí)調(diào)整進(jìn)入冷渣器的冷卻水量；（c）注意調(diào)節(jié)好冷渣器風(fēng)室的風(fēng)量分配，使每個(gè)冷渣室都能形成良好的流化狀態(tài)；（d）控制好錐形排渣閥的排渣方式和冷渣器大渣排渣閥的排渣方式。

3  結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)十多年來(lái)的推廣，CFB鍋爐在福建省內(nèi)的應(yīng)用目前正往大型化方向迅速發(fā)展。分析我國(guó)當(dāng)前投運(yùn)大型循環(huán)床鍋爐運(yùn)行中存在的問(wèn)題及其處理辦法，對(duì)于大型CFB鍋爐在福建省應(yīng)用的優(yōu)化設(shè)計(jì)和安全高效運(yùn)行，具有重要的借鑒意義。

目前，國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)大型CFB鍋爐運(yùn)行中存在的問(wèn)題主要發(fā)生在輸煤系統(tǒng)、給煤系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)和運(yùn)行磨損等方面；其中，冷渣器的結(jié)焦、堵渣、排渣不暢等是主要的共性問(wèn)題。對(duì)于燃燒福建無(wú)煙煤的大型CFB鍋爐，建議采用水冷或汽冷旋風(fēng)分離器以避免循環(huán)回路的結(jié)焦，燃燒室敷設(shè)衛(wèi)燃帶以利于防止磨損和提高燃盡度，采用結(jié)合“T”型定向的風(fēng)帽技術(shù)和采用水冷滾筒式冷渣器以利于解決灰渣系統(tǒng)問(wèn)題。

文章作者：集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 何宏舟 申良坤