循環(huán)流化床鍋爐設計工藝分析

循環(huán)流化床鍋爐設計工藝分析摘要：循環(huán)流化床鍋爐應用的是工業(yè)化程度較高的潔凈煤燃燒技術，在我國對工業(yè)生產環(huán)保要求越來越嚴的背景下，循環(huán)流化床鍋爐做出了巨大的貢獻。對于煤砰石、油頁巖、城市垃圾以及廢棄物等難燃的固體燃料，都可以作為循環(huán)流化床鍋爐的燃料，不僅具有較高的燃燒效率，而且污染較小。因為循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化燃燒，在設計運行中會存在磨損、結焦、物料循環(huán)不暢等問題，經過技術的不斷改進，這些問題都得到了很好的解決，下面對此進行闡述。關鍵詞：循環(huán)流化床；鍋爐；工藝循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)是一類新型的鍋爐控制系統(tǒng)，在實際的應用中發(fā)揮重要作用。在生產環(huán)節(jié)中，為了可以提升循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的性能，應該完善控制系統(tǒng)的分析，提升循環(huán)流化床鍋爐設計方案。1循環(huán)流化床鍋爐設計運行中的常見問題1.1磨損問題循環(huán)流化床鍋爐是把固態(tài)的燃料進行流體化處理，讓燃料具有液體的流動性質，在其中可以加入煤砰石以及石灰等物質，可以達到除硫的效果。因為燃料是以液態(tài)化的方式流動的固體，所以這些顆粒在流動的過程中，會與接觸到的設備發(fā)生碰撞，從而造成一定的磨損。循環(huán)流化床鍋爐在運行的過程中，床料流動的速度越快、濃度越大，對鍋爐受熱面和耐火材料的表面所造成的沖擊就越加強烈，從而導致這些部件的磨損。在床料流動的過程中，也會伴隨溫度的循環(huán)流動，在耐火構件熱膨脹系數不同的情況下，受到機械應力的影響會對爐內耐火構件造成磨損。1.2結焦問題循環(huán)流化床鍋爐結焦是設計運行中的常見問題，結焦不僅降低鍋爐的運行效率，同時還威脅到鍋爐運行的安全性。形成結焦的原因主要是旋風分離器超溫、床料結塊、返料器堵塞等，如果燃燒室溫度超過灰的變形溫度，會導致爐內未燃碳重新燃燒，在床溫上漲的情況下形成結焦。如果物料循環(huán)系統(tǒng)漏風，熱床料中的可燃物與氧氣接觸重新燃燒，但由于熱量不足就會形成局部超溫結焦。如果在啟動期間煤油混燒時間較長，在風量與燃煤顆粒匹配不佳等情況下，燃燒速度過慢就會導致未完全燃燒的油渣與床料板結成塊，在流化不良的情況下，形成松散的渣塊。在返料器運行過程中如果因為堵塞而突然停止工作，由于爐內循環(huán)物料不足就會導致溫度升高，從而導致高溫結焦。1.3旋風分離器的問題旋風分離器的主要功能就是進行氣固分離，保證循環(huán)流化床鍋爐的正常運行。旋風分離器結構比較簡單，其運行效率主要與形狀、結構、進口氣體溫度、入口煙溫、入口顆粒等因素有關。如果分離器的運行效率達不到設計值，就會出現未完全燃燒現象，直接影響到鍋爐的燃燒效率。在飛灰量較大的情況下，就會對尾部受熱面造成嚴重的磨損，增加除灰設備的能耗。如果進入循環(huán)回路中的灰量較少，就無法達到設計的循環(huán)量，無法有效控制床溫，對鍋爐滿負荷運行以及爐膛傳熱產生一定的影響。2循環(huán)流化床鍋爐設計工藝分析2.1循環(huán)床氣固兩相流動在循環(huán)床內，顆粒會聚集在一起，這些粒子團聚在一起，導致顆粒的體積和重量增大，產生非常大的自由沉降終端速度，在一定的氣流速度下，粒子會順著鍋爐墻向下運動。在粒子流動的環(huán)節(jié)中，氣體和固體之間會產生非常大的相對速度，粒子會在鍋爐壁上沉積。在粒子團不斷的聚集、下沉和上升的環(huán)節(jié)中，會形成內循環(huán)，導致鍋爐內發(fā)生熱量的交換。粒子團會沿著鍋爐壁下沉，鍋爐內的內循環(huán)非常劇烈，導致鍋爐的傳熱效果非常好，鍋爐內的熱量分布也非常均勻。在850攝氏度的鍋爐溫度下，燃料和脫硫劑在短時間內會被加熱到850攝氏度，燃燒效率非常高，而且在石灰石的作用下會產生脫硫反應，在合適的反應溫度下實現燃料的二次循環(huán)。在循環(huán)床內的任何位置，都可以實現良好的傳熱效果。在循環(huán)過程中固體顆粒是向下運動的，但是顆粒的粒徑比較大，可以降低顆粒的流動速度，防止爐壁發(fā)生嚴重的磨損情況。在循環(huán)流化床鍋爐懸浮段運行環(huán)節(jié)中，固體顆粒的流動不會呈現出快速流態(tài)化，此時的顆粒具有一定的濃度，并且會出現成團的現象。循環(huán)流化床懸浮段中的燃料的分布不均勻，應該在采用熱態(tài)測試的基礎上，確保燃料的均勻分布。2.2物料平衡理論及其應用固體骨料在循環(huán)系統(tǒng)中呈現出對傳熱的流動特征，這對燃料的燃燒和脫硫過程都會產生一定的干擾，對整個鍋爐的使用也會產生影響。采用物料平衡理論可以對固體燃料在燃燒系統(tǒng)內的分布規(guī)律進行合理的分析，在循環(huán)流化床的鍋爐的設計中起到很好的效果。物料平衡理論主要是指燃料、焦炭等在回料裝置等可以保持平衡，物料平衡建立的效果直接會影響到循環(huán)流化床鍋爐的運行效果。（1） 循環(huán)量的確定在循環(huán)流化床設計環(huán)節(jié)中，要確保一臺鍋爐可以正常的運行，在設計中應該確保熱量分配的平衡。循環(huán)流化床中物料的濃度與受熱面?zhèn)鲗禂稻哂兄苯拥年P系，所以，要確保鍋爐內具有充足的物料循環(huán)。在循環(huán)流化床物料循環(huán)中，結合不同燃料的特性，確定循環(huán)量。在具體的設計環(huán)節(jié)中，如果循環(huán)量低于設計的循環(huán)量，就會導致鍋爐內的燃料過分燃燒，熱量被受熱面過度吸收。如果燃料的濃度過低，就會導致鍋爐出力不足。（2） 分離器效率的要求循環(huán)流化床鍋爐在運行環(huán)節(jié)中，要確保充足的循環(huán)量，所以要合理的設計分離器。在分離器設計中，要提升分離效率。一定速度下，在確定的粒度分布中，應該確保某個粒徑的分離效率非常高，粒徑的范圍是循環(huán)灰中的主體，其在鍋爐的物料中成分非常多。如果分離器的分離效率對任意粒徑的顆粒都不能達到100%，那么在循環(huán)流化床鍋爐使用的環(huán)節(jié)中，分離器就不能實現物料的循環(huán)，鍋爐的運行效果就不能得到保障。（3） 床壓降的要求床壓降對鍋爐內物料量是整體反映，在一定的物料下，物料的力度也與循環(huán)量的大小具有密切的關系。循環(huán)流化床鍋爐的正常運行離不開床壓降，如果床壓降過低，說明循環(huán)量需要提升。循環(huán)量的過低直接會導致吸熱量過小，不能保障鍋爐的正常運轉。如果床壓降過大，就會導致機械的能耗過大，降低了鍋爐運行的經濟性。過大的循環(huán)量會產生鍋爐磨損，降低鍋爐的使用年限。所以，合理的選擇床壓降非常重要，床壓降一般控制在8000-1000Pa。2.3優(yōu)化配煤一般來說，灰分越大的煤種，其燃燒產物中灰分含量也越大，易使爐內床壓持續(xù)升高，更快地達到排渣所需要的參數；而增大排渣頻次，容易將大顆粒度的床料排走，同樣達到改善爐內顆粒度的效果，有利于降低床壓。為此，云浮C廠根據煤種的不同，通過將灰分較大的煙煤（20%以上）與灰分較小的印尼煤（5%左右）以1:1、1:2等比例進行動態(tài)配比，使混合后配煤灰分保持在10%左右，使其燃燒產物顆粒度保持在合理的范圍內。結束語循環(huán)流化床鍋爐由于燃燒效率和環(huán)保性能都較強，所以在我國電站生產廣泛應用。在以往的設計運行過程中，由于種種原因而導致磨損、結焦、分離效率下降以及回料故障等問題，但是隨著設計水平的提升，這些問題都得到了有效的改善。隨著科學技術的發(fā)展，在循環(huán)硫化床鍋爐設計運行中，應該善于使用新工藝、新技術和新材料，不斷提升循環(huán)流化床鍋爐的運行效率，為促進電站生產的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。參考文獻程樂鳴，許霖杰,夏云飛，王勤輝,駱仲泱.600MW超臨界循環(huán)流化