基于220t/h循环流化床锅炉的运行分析

雷振国 山西西山热电有限责任公司

1 概述

本文研究的220t/h 循环流化床锅炉为某公司设计并生产的ST-220/88-SB 型。该锅炉为高温和高压、自然循环、单汽包、单炉膛形式，采用露天的形式进行布置。该锅炉的风帽使用钟罩的形式，返料器为U型，并且运用的是风水联合型的冷渣器，燃料掺烧20%左右的高炉煤气。锅炉主要运用床下联合床上的方式进行点火，在床上布置有三支油枪，床下布置二支油枪，床上出力是400kg/h，床下出力是500kg/h，并在燃烧器的下部安装二次风燃烧器和在上方安装二次风的调节装置。该锅炉安装有焰燃烧器，所以能够在缺氧状态下进行燃烧，利用调节二次风的控制进行二次燃烧，进而能够控制燃烧区域的温度，确保不会产生热量聚集而产生高温的情况，最终破坏流化。该锅炉的主要技术参数如表1 所示，设计的燃料：燃料成分分析见表2。

表1 锅炉技术参数

2 锅炉产生的主要问题和解决措施

2.1 锅炉的调试点火期出现结焦

锅炉在安装后进行调试点火的过程中出现了几次结焦现象，进而对锅炉的运行造成严重的影响。在停炉后检查发现，在一部分风帽的眼里出现许多铁渣，并且在风帽中心筒中，主要是在床下油枪火焰燃烧处的周边出现烧坏的情况，风道也发生了膨胀而导致变形，部分位置已经严重开裂并产生大量的漏风情况。

通过对现场进行详细的查看进行分析得出产生结焦的主要因素是在点火过程中，首先点着床下的油枪，由于时间过长进而导致风室的温度非常高，特别是在床下的两支油枪，风帽中心被烧产生变形。

根据上述锅炉出现的问题，主要运用以下措施进行解决：①首先先点火床上的油枪，然后是床下的油枪，由此可以有效的减少风室里进行加热的时长。②对点火的风道进行改进，把点火的风道向后方移动2000mm，由此解决油枪的火焰对风帽的中心造成直接的燃烧。

通过以上的改进措施有效的解决了锅炉点火时出现的结焦问题。

2.2 排渣时不顺畅

本次研究的锅炉具有两个风水联合式的冷渣器，冷风主要来自冷一次风，而每一台冷渣器中具有三路进入的冷一次风，在炉膛排渣到冷渣器时存在输送风，并配有防止温度过高的喷水装置，并且返料口和炉膛是连接在一起的。锅炉在运行过程中排渣容易出现堵塞的现象，下渣管和冷渣器均出现堵塞，并且容易导致冷渣器中冷却的水管产生爆裂，进而造成冷却水流进冷渣器中，由此导致冷渣器出不了冷渣。造成下渣管出现堵渣主要是因为煤的颗粒较大，通过对输煤的破碎系统加以改进，确保燃煤颗粒度有效的降低，最终有效的将其解决。与此同时针对冷渣器同样加以改进，把风水联合的冷却方式转变成为全风冷。但运用这种方式会产生当煤质比较差时，给煤量急剧提升，进而造成排渣量也逐渐提升，如果排渣时长时间出现大渣量，则会导致冷渣器内出现结焦的现象。因此必须对煤质进行有效的控制，最好是不要出现较大的波动。

2.3 飞灰的含碳量非常高

在循环流化床锅炉非常普遍的问题之一就是飞灰的含碳量较高，是与煤粉炉相比较而言，效率低下的主要原因之一。而造成锅炉飞灰含碳量较高的主要原因与以下方面有关。

①入炉煤粒径。对锅炉的燃料来讲，由于入炉的煤粒径相对减小，进而导致粒数增多，煤粒总表面积增多，燃烧的速度也同样加快。据相关研究表明，锅炉燃烧的细颗粒较多时，又或者是在燃烧时具有较多的40μm～50μm的细颗粒，燃尽的时间高于在炉内停留的时长，进而造成飞灰含碳量升高。

②入炉的风量。锅炉的一次风由布风板的下方送入，确保物料的流化，并确保密相区燃烧所需的相应份额，进而使密相区保持在欠氧的燃烧形态。对一次风的相应调整容易对循环流化床造成严重的影响，在一定的范围之中提高一次风，容易提高密相区高度，造成燃料细颗粒扬析，进而导致燃烧不充分，最终提高飞灰的含碳量。

表2 成分分析表

③床温。提升床温能够降低碳粒燃尽的相应时间，进而减少飞灰的含碳量。锅炉的床温主要受到以下几个方面的影响：煤种、一次风量、二次风量、循环灰量等。床温的变化容易对锅炉运行过程中脱硫的效率以及NOx排放造成严重的影响。根据燃烧的理论表明，燃烧温度对焦炭参与各级反应的速度分区有较大的影响。提高反应的温度可以有效的提升燃烧的速度。并在有限的时间内把焦炭快速烧尽，最终提升了燃烧的效率。所以提升床温能够减少飞灰的含碳量。

④床压。伴随床压逐渐的提高，进而降低了固体没有完全燃烧的损失。受流化风速的影响而导致床压的增高，炉内物料的浓度同样增多，进而提高了受流化风影响的炉底煤粒向上方运动和床料产生碰撞的几率，提高了燃煤颗粒停留的时长。所以在确保流化下提升床压,可以减少飞灰的含碳量。

⑤锅炉掺烧煤气量的占比。此炉型循环流化床锅炉是需要掺烧高炉煤气进行燃烧的，依据燃烧的相关特性表明，在燃烧时掺入的煤气过量则会导致煤燃烧时所需的氧急剧的减少，进而出现局部的缺氧燃烧现象，最终致使火焰的中心向上位移，排烟时的温度急速提高，并且提升了飞灰的含碳量。

针对上述问题，当前应当采取以下措施进行处理：①针对锅炉的输煤系统予以相应的改进，确保煤的粒度控制在有效的范围。②依据煤质发生的变化，有效的对一次和二次风的配比进行调整。通过有效的调整，进而控制飞灰的含碳量保持在12%。③确保床温的平均温度保持于880℃～920℃之间。④将床压有效的控制在7.0kPa～8.5kPa间，而负压则保持+50Pa左右。⑤对高炉的煤气掺烧量予以有效的控制在15000m3/h左右。

3 结论

当前对于循环流化床锅炉的相关技术发展速度较快，追求高效且清洁的燃烧技术。其具有以下特点：燃料适应性强且范围广、燃烧的综合效率非常高、氮氧化物的排放非常低、负荷调节的比较大且调整快速等等。对于循环流化床锅炉来讲，不同的厂家和不同的型号均存在较大的不同之处，因此针对于循环流化床锅炉进行分析时一定要仔细研究和试验以及分析，最后找出科学合理的工况相关参数，进一步确保锅炉具有高效的运行质量以及具有较高的经济性。