循环流化床锅炉风帽结构与性能的比较分析

罗润霞

(太原锅炉集团有限公司，山西 太原 030021)

循环流化床锅炉风帽结构与性能的比较分析

罗润霞

(太原锅炉集团有限公司，山西 太原 030021)

布风装置是循环流化床锅炉的重要组成部件之一，它决定着床料的流化质量，进而决定了流化床的燃烧状况和热质交换性能，直接影响循环流化床锅炉的流化工况和燃烧的稳定性，是循环流化床锅炉安全运行的保证。风帽是布风装置中最关键的部件，是炉内高温高磨损下的易损部件，风帽结构尺寸是否合理，直接影响到锅炉的安全性和经济性。介绍了目前所使用的主要风帽结构，分别进行了调研和性能分析，总结分析了风帽工作特点和流动的特点，指出磨损和漏渣是风帽的主要改进方向，而磨损与材质和流动均有关。

循环流化床；布风装置；风帽；磨损

循环流化床(CFB)燃烧技术是20世纪70年代发展起来的清洁燃烧技术，是解决煤燃烧而产生污染问题的主要方法之一。其具有低温燃烧、燃烧效率高、燃料适应性强、负荷调节比宽、污染物排放少、灰渣便于综合利用等优点。经过多年发展，作为一种高效、低成本的清洁燃烧技术，循环流化床燃烧技术已经得到快速发展和应用。

尽管流化床燃烧技术经过几十年的发展已经日趋成熟，但是在实际应用尤其是大型化的应用过程中还面临诸多挑战，其中之一，就是设计更完善的布风装置，保证循环流化床锅炉的稳定、高效运行。

1 布风装置的功能及存在的问题

布风装置是循环流化床锅炉实现均匀布风和维持炉内合理的气固两相流动的关键部件之一。由于循环流化床锅炉的床料比较多，因此布风装置要有一定的机械强度，在运行中不产生振动。风帽材料要能耐高温和冲刷磨损。布风装置需具有一定的流通阻力，能均匀布风并防止床料漏入风室内，同时布风板应具有良好的热胀冷缩性能。

风帽是布风装置中的核心部件。一次风经风道进入风箱，风帽起着稳压和分流的作用，以便把空气均匀地送入燃烧室。大量的理论和实践已经充分表明，风帽结构尺寸是否合理直接决定着流化床内物料的流化质量，从而影响锅炉的点火、运行、燃烧、负荷特性以及安全性和经济性。

风帽需要有合理的阻力及气流行程，以保证布风均匀并防止由于床层压力脉动使物料返窜进风室。运行中风帽阻力不能过大，阻力大，则能耗大、风机功率大；也不能太小，太小不仅布风均匀性差，而且容易发生漏灰现象。

2 布风装置阻力特性对循环流化床锅炉运行的影响

布风装置是循环流化床锅炉燃烧系统的关键部件，具有两大作用：①支撑静态的床料；②使流经布风板和风帽的气流产生一定的阻力，保证循环流化床锅炉的均匀布风、床内炉料的均匀流化，同时阻碍床内炉料穿过风帽进入风箱内导致漏料现象的发生。循环流化床锅炉运行中出现的问题都与循环流化床锅炉布风装置的阻力特性密切相关。

循环流化床锅炉的运行对于布风装置阻力特性具有双重的要求。一方面，布风装置在锅炉低负荷运行时也应该提供足够的阻力，以减少漏料、保证锅炉均匀布风和床料均匀流化；另一方面，锅炉高负荷运行时，在保证均匀布风和防止漏料的前提下，布风装置的阻力应该尽可能减小，以减少一次风机的功耗，提高发电效率。

3 风帽的设计参数

目前为止，对于风帽小孔的风速基本达成共识，一般取为30~35m/s(风温20℃)，对比重大的煤种取高限，比重小的取低限。

带有帽头的风帽阻力大，但气流的分布均匀性较好，连续运行较长时间后，一些大块杂物容易卡在帽沿底下，不易排掉。无帽头的风帽阻力较小，制造容易，但气流的分配性能略差。风帽水孔可以水平也可向下倾斜15°，风帽小孔向下倾斜有利于风帽间粗颗粒的扰动。

风帽的帽头浸埋在高温床料中，容易烧损，风帽材质的选择至关重要。采用床下点火方式时，可采用耐热不锈钢来制作。

布风装置的阻力控制在床层总阻力的25%~30%之间，一般为3 000~3 500 Pa，风帽小孔控制在6~8mm范围内，小孔风速一般为40~60m/s，风室压力一般为9 000~12 000 Pa等，如此设计可以解决风帽运行中的基本问题。

4 风帽的结构

循环流化床锅炉的风帽是燃烧系统中的重要附件，风帽安装在布风板上，主要作用是将流化燃料所需要的风均匀地送入炉膛。如果风帽磨损或风帽堵孔后过热，就会使风帽损坏造成布风不均匀、正常流化状态被破坏、风室严重积渣、风帽炉墙磨损严重、流化床结焦等事故，不仅危及运行安全，同时也会导致厂用电升高，锅炉效率下降，影响经济运行。

风帽的磨损也是影响锅炉连续运行的另外一个方面，风帽的磨损不完全是风帽材质决定的，风帽附近的气固流动状态、颗粒特性、布置间距、出口风速也起着决定性作用。钟罩式风帽虽然内部的迷宫结构防止了倒渣，但在运行中仍有部分较细的床料倒入帽头内，在环形气流的带动下，长时间运行后会对内部套管也产生磨损，影响其使用寿命。在风帽设计时应充分考虑这一点，结构上应有防磨损的措施。

风帽的结构应便于更换及检修，早期的各种型式风帽在更换时均需拆除布风板上的浇筑料，更换困难，检修工作量较大，给实际维护带来很多不便，新设计风帽应注意这一点。风帽的结构尺寸不宜太大，以免由于尺寸太大导致布置数量偏小，影响布风的均匀性。同时由于尺寸太大，小孔相对位置较近，容易造成风帽对吹，进而致使帽头磨损。

无论采用何种风帽，在设计时都应做到保证流化均匀，阻力适中，并综合考虑布风板上的布置情况。风帽的结构和材料应耐磨损、耐高温，并能有效防止漏料。

5 结束语

根据上述论述及最近几年循环流化床的发展，风帽的设计不仅要能满足布风均匀、磨损小、不倒渣等要求，也要适应锅炉在节能方面的要求，即在采取不漏渣结构以及布风均匀的前提下，尽量降低风帽的阻力，从而降低一次风机电耗。

[1]冯冰潇，缪正清，潘家泉，等.循环流化床锅炉3种典型布风板风帽阻力特性的试验[J].动力工程，2008(28).

[2]朗丽萍.保证循环流化床锅炉布风均匀的措施[J].锅炉制造，2003(02).

[3]乔娟.钟罩式风帽在循环流化床锅炉上的应用[J].节能与环保，2003(08).

Circulating Fluidized Bed Boiler Cap Structureand Performance Com parison Analysis

Luo Runxia

Ventilation device is one of the important components of circulating fluidized bed boiler,itdecided to bed material fluidization quality and,in turn,determines the condition of fluidized bed combustion and performance for heatandmass transfer,and working conditions directly affect the fluidization of circulating fluidized bed boiler and combustion stability,is the assurance of safe operation of the circulating fluidized bed boiler.Hood is themostcritical components,ventilation device is furnace under high temperature and highwear and tear ofvulnerable parts,hood structure size is reasonable,willdirectly affect the safety and economy ofboiler.Currently used are introduced as themain cap structure,and conducted research and performance analysis,includeworking characteristicsand the characteristicsof flow were analyzed and summarized in this paper,pointsout that thewearand leakageslaghood is themain improvingdirection,and thewear is related tomaterialand flow.

circulating fluidized bed;ventilation device;hood;wearand tear

F407.2

A

1000-8136(2013)14-0149-02

(编辑：王静)