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循环流化床锅炉运行调整及磨损处理分析

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：李强

[导读] 摘要：随着锅炉技术的不断发展，不少企业都采取了循环流化床锅炉的生产方式。

        （天津泰达能源发展有限责任公司天津 300450）
        摘要：随着锅炉技术的不断发展，不少企业都采取了循环流化床锅炉的生产方式。循环流化床锅炉具有容量大、高参数、机组适应性强等优点，其在运行过程中，使用寿命与锅炉运行特征息息相关。为此，本文针对循环流化床锅炉运行存在的问题进行分析，并做出了相应的稳定运行调整策略，最后探讨了循环流化床锅炉运行时的磨损状况，设置风量等其他参数的调整，获得了锅炉最小磨损运行情况，在基础上，进行实验测试分析，探讨如何减小锅炉运行时的磨损。
        关键词：循环流化床锅炉；运行调整；磨损处置
        引言：
        随着锅炉技术发展，循环流化床锅炉得到了广泛的运用，循环流化床锅炉不仅燃烧效率高，可以有效节省燃料，同时也在煤质的选择上也非常广泛。此外，循环流化床锅炉在环保上的价值体现也非常明显，其在很大程度上实现了节能环保的目的。但目前循环流化床依旧有许多待解决的问题，如运行过程中稳定性问题，以及磨损问题，都会对工业生产造成影响。针对这些问题，本文提出了一些应对策略，以供业内人士参考。
        1循环流化床锅炉简介
        不同于传统锅炉，循环流化床锅炉运行具有效率高、可使用煤种多、维护较为简单等优点，且随着国家对于绿色环保问题的号召，对于当前工业的发展，节约能源和环境保护是工业生产重点考虑的问题。而循环流化床锅炉对洁净煤燃烧技术使用程度高，在环境保护和节约能源的问题上有很大的促进作用。循环流化床锅炉在这方面就体现得很好，不仅在燃料的选择上具有广泛的适应性，即使是劣质燃料也可以很完美的使用，对燃料的利用率高，燃烧效率达到了95-99%。循环流化床锅炉由燃烧室和循环回炉两个部分组成，烟风系统主要是由风系统和烟风的系统共同构成，在燃烧时，前者包括一次风、二次风和三次风，后者包括回料风、石灰石输送风和冷却风。
        2循环流化床锅炉运行存在的问题
        2.1回料开关堵塞
        若回料开关发生异常，不仅会造成循环流化床锅炉内循环燃料不够，也会导致其内部压力、温度持续降低，甚至影响循环流化床锅炉正常运转[1]。分析回料开关堵塞的原因主要与风压过小、风帽开口率不合格、飞灰落入回料开关底部风室有关。
        2.2壁管处受损
        管壁处受损的原因主要有三点：（1）循环流化床锅炉运行时飞灰破坏壁管位置，使其不断变薄，最终受损。（2）在设计时存在漏洞，导致水冷方法降温处壁管位置造成破坏。（3）循环流化床锅炉运行时水质不符合标准，导致导致水冷方法降温处壁管位置产生污垢造成爆管问题。
        2.3旋风分离系统磨损
        旋风分离系统大部分配件不容易受到磨损，因为大多数金属配件都配备有耐火材料，不易受到磨损[2]。而中心筒不配备耐火材料，因此较易受到磨损，此外，在入口位置，由于烟气流速大，会增加耐火物料的磨损。
        2.4受热面磨损
        循环流化床锅炉部分受热面容易发生磨损，如炉膛底部、炉顶、炉膛出口等位置，流化工况下的床料由于受热面受到循环冲刷，也易受到磨损。若受热面磨损较大时，不仅会影响尾端烟道系统烟气的排出，也会导致磨损部位无法彻底燃烧[3]。
        3循环流化床锅炉稳定运行调整
        3.1调节水冷壁管
        为减少壁管处受损，要采取以下几项措施：（1）水冷壁需采用耐磨性强的物料，从而增加壁管的耐磨性能，延长其使用寿命。（2）严格管理水质供给，对于不符合标准的水质退回。（3）加强对水冷壁的维护工作，对于存在的细微磨损需立即采取减小负荷的方法解决，避免其危害性扩大。
        3.2调节受热面
        根据受热面的位置，合理的调节受热面，例如在设计锅炉顶端出口时，要提高出口端与顶端的耐磨性能。此外，可以选择使用耐磨性强的土层，一是可以用来增强受热面的耐磨性能，二是能够延长受热面的使用寿命。
        3.3调节炉膛
        严格按照规范操作锅炉，避免出现炉膛结焦现象，从而确保循环原料在燃烧时得到顺利流化；严控输煤质量，确保出口位置的负压；在灰渣中加入石灰，确保灰渣处于合适的温度；及时清除炉膛内的结焦焦体。
        3.4调节冷渣系统
        针对灰渣堵塞问题，在规划冷渣系统时就要确保落渣管和冷渣管系统间管道的畅通性；循环流化床锅炉在运行过程中，需先开启冷却水和冷却风，从而有效避免出现排渣管发生堵塞。
        3.5调节旋风分离系统
        确保回料处于稳定状态时，再按照操作调节旋风分离系统；若旋风分离系统发生异常，需立即调节系统的风量减少设备的负荷量；定期检查并清理尾端烟道内的大量积灰；通过调整冷渣器风量，来保障设备参数的正常。
        3.6防范过热器爆管
        在针对过热器爆管的问题，需要注意以下几点：启停锅炉时，要严格按照规范操作，防止出现温度过高或压力过大的情况；确保过热器温度的稳定，避免在超温环境下运行；控制蒸汽质量，避免过热器产生结垢。
        3.7调整床温
        调整床温有助于提高燃烧效率和锅炉运转效率，具体来说，在流化床密相区，燃烧物料的表面温度要高于床温100-200℃；控制床温下限为850-925℃，上限为890-950℃[4]；调节煤量以控制床温。
        4锅炉磨损处置
        4.1锅炉磨损处理方法
        循环流化床锅炉的磨损问题无法避免，在经过长期运行后，锅炉内部不同部位势必会出现不同程度的磨损，为了减少这种磨损，根据磨损速率公式：
          ：磨损速率；K：筛余参数；Up：物料速度；D物料直径。可知，要想实现磨损率的减小，就必须减少磨损速率，而减少磨损速率需要控制以上各类参数，即在每次开炉前进行流化质量和最小流化风量测试，得出循环流化床锅炉各个风量调整标准，经过测试，300MW循环流化床锅炉的配风比较表见表1。此外，降低炉膛压差，控制床料粒度，选择燃煤，改变燃料磨损特性等，都可以减轻锅炉磨损[5]。
                                         表1配风比较

        4.2锅炉磨损效果检测
        （1）试验准备：准备同等份的筛余量床料，如2所示。控制不同床料的孔径尺寸，与传统的磨损管理办法对比，探究不同方法的磨损率差别。
                                 表2试验准备床料粒度

（2）测试结果：两组均在同一个循环流化床锅炉内运行，且筛余量保持一样，获得不同管理方法的磨损率见表3。从表3可以看出，当筛余量和燃料颗粒孔径一样时，孔径越小，磨损率越大，且传统管理方式和本文运转方式差异越大。
表3磨损率比较

        参考文献：
        [1]李志明.循环流化床锅炉运行调整及磨损处理分析[J].电力系统装备,2020,(21):99-100.
        [2]王海燕,王春升,郑晓鹏,等.新型海上稠油热采锅炉给水处理工艺的分析及研究[J].海洋工程装备与技术,2017,4(05):255-259.
        [3]张克廷.大型循环流化床锅炉受热面磨损的原因及防止措施探究[J].科技创新与应用,2017(05):137.
        [4]柳少龙.循环流化床锅炉运行调整及磨损处理研究[J].机电信息,2019(32):65+68.