循環流化床鍋爐燃燒技術在我國是上世紀80年代中期開始由工程熱物理研究所與我公司聯合進行商業應用,經過近十年的摸索和完善,循環流化床鍋爐在近幾年間獲得了迅速發展。它與層燃鍋爐、室燃鍋爐相比具有燃料適用廣、燃燒效率高、環保性能好、負荷調節靈活、灰渣便于綜合利用等優點。特別是在解決工業鍋爐燃料復雜、設計和運行熱效率低、環保等方面取得突破性進展,各制造廠家新產品的開發和推出力度之大。
循環流化床鍋爐的燃燒特點是寬篩分的煤粒在適當的氣流作用下,在燃燒室中一面翻騰運動,一面燃燒,它即不同于煤粉鍋爐的燃燒方式,也不同于層燃爐的燃燒方式,它是一種沸騰燃燒。
據筆者的了解,循環流化床鍋爐對燃料的粒度要求在圖紙和技術文件中都有明確規定:一般為煙煤0~13mm;無煙煤0~8mm。在大型發電循環流化床鍋爐中,為保證燃料的粒度,設計院對制粉系統進行比較完整的規劃和設計,機械化自動化程度高,其粒度控制一般都可以達到鍋爐的使用要求。但在循環流化床工業鍋爐中,由于許多客戶重視程度和資金投入不夠,造成煤的粒度控制設備比較簡單,大多采用一臺粉碎機和一個篩網,很多都是采用人工篩選,很難保證鍋爐長時間連續運行控制、燃燒效率、風帽和水冷壁等部件的磨損及安全運行等方面帶來的問題日顯突出,以下就相關問題的原因和處理辦法分析如下:
一、對運行控制和燃燒效率的影響
鍋爐的啟動點火。由于循環流化床工業鍋爐的床面比較小,點火過程相對簡單,它是通過木炭燃燒加熱爐膛底料至煤的燃點、到正常燃燒的動態過程。底料的粒度一般是0~8mm,通過人工過篩可以保證。將木炭放在靜止高度300~400mm厚的底料上部燃燒加熱爐料,經過2~3個小時爐料加熱后,打開一次風機,并逐步加大一次風量,根據火焰情況人工加煤(同樣經過篩選)助燃,逐步過度到給煤機加煤實現點火。這時爐內基本可以保證沒有較大顆粒,流化狀態良好,爐膛溫度平穩正常。
但當進入全部使用給煤機給鍋爐加煤階段時,煤的粒度如果過大,將隨著進煤量的增加,大顆粒也逐漸增加,會在床體中沉積形成死滯區,破壞正常的流化狀態,使爐內溫度場不均勻,造成因床溫過低或床溫過高結焦而被迫停爐;另外,如果煤顆粒細粉過多,則小煤粒飛逸又會增多,加大鍋爐損失,嚴重時細顆粒被帶到分離器和返料器中,發生二次燃燒造成返料器結焦影響鍋爐的正常運行;所以顆粒度過大、過小、甚至超大,都會給運行操作帶來困難,同時造成鍋爐發灰損失及灰渣熱損失的增大,使鍋爐熱效率降低。
二、增大爐內磨損
當床溫恒定時,床料平均直徑增加,床料流化所需最小流化風量亦增大,在一定風壓下,床料阻力相比較而言亦同樣增大,致使流化狀態向不良方向移動,而加速了布風板上風帽的磨損,同時飛灰損失隨著最小流化風量的增大而增加,水冷壁受熱面的磨損隨著風速的增加而成倍增加,從而導致鍋爐運行周期大大縮短。所以,燃燒顆粒度的大小,對循環流化床鍋爐的正常運行有著非常直接的影響。