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摘 要：该文针对神华煤制油电厂440 t/h循环流化床锅炉水冷壁磨损问题进行分析。磨损给锅炉造成的直接危害是使受热面管子壁厚减薄直至爆管停炉。循环流化床锅炉由于防磨措施设置不当和运行调整不合理，而造成锅炉的频繁磨损爆管，直接影响了锅炉的长期、安全、稳定运行。因此为保证循环流化床锅炉安稳长满优运行，就必须降低水冷壁的磨损。
关键词：CFB锅炉 水冷壁 磨损 爆管安稳长满优
中图分类号：TQ3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0065-01
440 t/h高温高压CFB锅炉与传统的煤粉锅炉不同，含有燃料、灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛一分离器一回料阀一炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中；另外，床料在重力作用下，在炉内不断地进行内循环流动。因此，在循环回路的相应部位必然产生严重磨损。磨损使锅炉的运行维护费用增大，机组利用率降低，还限制了CFB锅炉的一些优点的发挥。CFB锅炉大多发生过受热面管子的磨损泄露。每次受热面管子的磨损泄漏至少需停炉5～8 d才能修复，直接和间接经济损失很大。所以我们要通过调整分析来降低水冷壁的磨损，延长锅炉运行周期，同时达到安稳长满优的目的。
1 二次风比例不合适对水冷壁的磨损
锅炉在额定负荷运行时，进入底部风室的风量是160000 m3/h，二次风量是90000 m3/h，这时烟气中的含氧量是2%～3%，一、二次风的风率比例是64：36。显然超出了设计值比∶55∶45。表观流化风速也在7.8 m/s以上。我厂440 t/h循环流化床锅炉设计煤种的收到基灰份是18.43%，收到基低位发热量是21.62 MJ/kg。而我们现在所烧煤种的收到基灰份在10%左右，收到基低位发热量在22.154 MJ/kg以上，月平均收到基低位发热量在24244 MJ/kg。这显然是一种优质煤，它的燃烧速度快，能够迅速燃烧而释放热量。这就要求我们控制密相区的燃烧份额，使密相区燃烧在缺氧还原的过程中进行，燃烧所释放的热量既能加热新进来的原煤和流化风，也能被部分水冷壁吸收和烟气带出密相区，使之保持热量平蘅，维持床温在规定范围内稳定运行。控制密相区的燃烧，必然要控制流化风量。因为密相区燃烧所需要的氧量全部是由流化风量提供的。而且循环流化床锅炉燃烧主要发生在密相区和稀相区，这两个区域的燃烧份额之和接近于1，其中密相区的燃烧份额会影响到料层温度控制、炉内的传热以及锅炉的连续安全运行，所以密相区的燃烧份额是我们最关心的一个参数。就目前我们运行的风量配比看，流化风量在160000 m3/h，很显然是采用加大密相区的过剩空气系数来降低床温的。这样会导致床温的不稳定，对于加减负荷的操作也不利。平稳的密相区燃烧只需要床料完全流化和部分的燃烧就可以了。从几年的运行观察以及实践中证明，如果负荷在80%以上，床料压差（风室的压力减去密相区顶部的压力）保持在10.5～11.5 kPa，进入底部风室的风量维持在120000～130000 m3/h是完全可以满足燃烧和热负荷的需要。但是，进入底部风室的风量维持在120000～130000 m3/h时二次风的风量是不能满足燃烧所需要的氧量，也就是无法维持烟气的含氧量。而且一次风的风量可以达到170000 m3/h以上，有40000～50000 m3/h的余量。这样在一次风经过预热器后通过挡板调节方式供给二次风的热风管道上，就可以补足了二次风的不足。二次风量的增加会引起悬浮段压差的升高，也增加了外循环的物料量。这样既有利于负荷的增加，也有利于整个炉膛温度场的分布均匀。外循环物料量的增加，使密相区的空隙率减小，控制密相区的燃烧，能够得到我们所期望的床温在规定范围内稳定运行，一、二次风的比例调节在45∶55范围内。进而达到了降低流化风量的目的。
2 内循环物料的高度过高对水冷壁的磨损
大部分内循环物料的高度过高是由于流化风量过大引起的。流化风量的大小取决于床料压差的高低。流化风的主要作用是使布风板上的床料完全均匀流化，而不是主要用来调节床温的。下面就床料压差的高低和流化风量大小的优缺点分析如下：
2.1 床料差压保持过高的优缺点
（1）优点：a.有利于床温的稳定。因为床料差压大，说明炉内的循环物料量多，对于负荷变化时能缓冲因负荷变化而引起的床温急剧变化。b.有利于外循环物料量的建立。因為床料差压大，说明外循环物料量多，悬浮段差压也大，对于锅炉接带负荷和控制床温、炉膛沸中温度、炉膛出口温度、分离器内温度、反料器内温度都有利。
（2）缺点：a.需要大量的流化风量才能使床料得到充分的流化，所以造成风机耗电大。b.大量的物料循环对水冷壁、水冷屏、再热屏、过热屏、分离器内的可塑料磨损增加。
2.2 床料差压保持过低的优缺点
（1）优点：循环物料量少，对水冷壁及其受热面磨损小，风机耗电也小。
（2）缺点：床温不稳定，在加负荷时容易造成床温高而引起床面结焦。而外循环物料量少，悬浮段差压过小，不能维持正常的负荷运行。
2.3 流化风量保持过高或过低的优缺点
（1）流化风量过高时，能使床料有足够高的流化状态，但是对于水冷壁的磨损非常严重。风机耗电明显增加，床温也不稳定。流化风对床温的调节起主导作用，不利于床面层的稳定燃烧，特别是在加减负荷时床温急剧变化，难以调整。
（2）流化风量过低时，使布风板上的床料不能完全流化，容易造成床面结焦。
3 结语
床料差压和流化风量维持在适当的范围内，既能保持锅炉的安全稳定长周期运行，又能对整个机组的经济效益有显著的提高。综合以上两方面的原因，一、二次风率可以维持在45∶55中运行，这就说明流化风量可以降低，从而降低了大颗粒物料内循环的高度，这样就能有效减少对水冷壁的磨损。也能够大大减少对风帽的磨损。
参考文献
[1] 神华神东电力公司煤制油自备热电厂锅炉性能考核试验报告[R].西安热工研究院有限公司，2008.
[2] 王鹏立，高洪培.无锡华光锅炉股份有限公司神华神东电力公司煤制油工程CFB锅炉所用燃料试烧试验研究报告[R].西安热工研究院有限公司，2005.
关键词：CFB锅炉 水冷壁 磨损 爆管安稳长满优
中图分类号：TQ3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0065-01
440 t/h高温高压CFB锅炉与传统的煤粉锅炉不同，含有燃料、灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛一分离器一回料阀一炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中；另外，床料在重力作用下，在炉内不断地进行内循环流动。因此，在循环回路的相应部位必然产生严重磨损。磨损使锅炉的运行维护费用增大，机组利用率降低，还限制了CFB锅炉的一些优点的发挥。CFB锅炉大多发生过受热面管子的磨损泄露。每次受热面管子的磨损泄漏至少需停炉5～8 d才能修复，直接和间接经济损失很大。所以我们要通过调整分析来降低水冷壁的磨损，延长锅炉运行周期，同时达到安稳长满优的目的。
1 二次风比例不合适对水冷壁的磨损
锅炉在额定负荷运行时，进入底部风室的风量是160000 m3/h，二次风量是90000 m3/h，这时烟气中的含氧量是2%～3%，一、二次风的风率比例是64：36。显然超出了设计值比∶55∶45。表观流化风速也在7.8 m/s以上。我厂440 t/h循环流化床锅炉设计煤种的收到基灰份是18.43%，收到基低位发热量是21.62 MJ/kg。而我们现在所烧煤种的收到基灰份在10%左右，收到基低位发热量在22.154 MJ/kg以上，月平均收到基低位发热量在24244 MJ/kg。这显然是一种优质煤，它的燃烧速度快，能够迅速燃烧而释放热量。这就要求我们控制密相区的燃烧份额，使密相区燃烧在缺氧还原的过程中进行，燃烧所释放的热量既能加热新进来的原煤和流化风，也能被部分水冷壁吸收和烟气带出密相区，使之保持热量平蘅，维持床温在规定范围内稳定运行。控制密相区的燃烧，必然要控制流化风量。因为密相区燃烧所需要的氧量全部是由流化风量提供的。而且循环流化床锅炉燃烧主要发生在密相区和稀相区，这两个区域的燃烧份额之和接近于1，其中密相区的燃烧份额会影响到料层温度控制、炉内的传热以及锅炉的连续安全运行，所以密相区的燃烧份额是我们最关心的一个参数。就目前我们运行的风量配比看，流化风量在160000 m3/h，很显然是采用加大密相区的过剩空气系数来降低床温的。这样会导致床温的不稳定，对于加减负荷的操作也不利。平稳的密相区燃烧只需要床料完全流化和部分的燃烧就可以了。从几年的运行观察以及实践中证明，如果负荷在80%以上，床料压差（风室的压力减去密相区顶部的压力）保持在10.5～11.5 kPa，进入底部风室的风量维持在120000～130000 m3/h是完全可以满足燃烧和热负荷的需要。但是，进入底部风室的风量维持在120000～130000 m3/h时二次风的风量是不能满足燃烧所需要的氧量，也就是无法维持烟气的含氧量。而且一次风的风量可以达到170000 m3/h以上，有40000～50000 m3/h的余量。这样在一次风经过预热器后通过挡板调节方式供给二次风的热风管道上，就可以补足了二次风的不足。二次风量的增加会引起悬浮段压差的升高，也增加了外循环的物料量。这样既有利于负荷的增加，也有利于整个炉膛温度场的分布均匀。外循环物料量的增加，使密相区的空隙率减小，控制密相区的燃烧，能够得到我们所期望的床温在规定范围内稳定运行，一、二次风的比例调节在45∶55范围内。进而达到了降低流化风量的目的。
2 内循环物料的高度过高对水冷壁的磨损
大部分内循环物料的高度过高是由于流化风量过大引起的。流化风量的大小取决于床料压差的高低。流化风的主要作用是使布风板上的床料完全均匀流化，而不是主要用来调节床温的。下面就床料压差的高低和流化风量大小的优缺点分析如下：
2.1 床料差压保持过高的优缺点
（1）优点：a.有利于床温的稳定。因为床料差压大，说明炉内的循环物料量多，对于负荷变化时能缓冲因负荷变化而引起的床温急剧变化。b.有利于外循环物料量的建立。因為床料差压大，说明外循环物料量多，悬浮段差压也大，对于锅炉接带负荷和控制床温、炉膛沸中温度、炉膛出口温度、分离器内温度、反料器内温度都有利。
（2）缺点：a.需要大量的流化风量才能使床料得到充分的流化，所以造成风机耗电大。b.大量的物料循环对水冷壁、水冷屏、再热屏、过热屏、分离器内的可塑料磨损增加。
2.2 床料差压保持过低的优缺点
（1）优点：循环物料量少，对水冷壁及其受热面磨损小，风机耗电也小。
（2）缺点：床温不稳定，在加负荷时容易造成床温高而引起床面结焦。而外循环物料量少，悬浮段差压过小，不能维持正常的负荷运行。
2.3 流化风量保持过高或过低的优缺点
（1）流化风量过高时，能使床料有足够高的流化状态，但是对于水冷壁的磨损非常严重。风机耗电明显增加，床温也不稳定。流化风对床温的调节起主导作用，不利于床面层的稳定燃烧，特别是在加减负荷时床温急剧变化，难以调整。
（2）流化风量过低时，使布风板上的床料不能完全流化，容易造成床面结焦。
3 结语
床料差压和流化风量维持在适当的范围内，既能保持锅炉的安全稳定长周期运行，又能对整个机组的经济效益有显著的提高。综合以上两方面的原因，一、二次风率可以维持在45∶55中运行，这就说明流化风量可以降低，从而降低了大颗粒物料内循环的高度，这样就能有效减少对水冷壁的磨损。也能够大大减少对风帽的磨损。
参考文献
[1] 神华神东电力公司煤制油自备热电厂锅炉性能考核试验报告[R].西安热工研究院有限公司，2008.
[2] 王鹏立，高洪培.无锡华光锅炉股份有限公司神华神东电力公司煤制油工程CFB锅炉所用燃料试烧试验研究报告[R].西安热工研究院有限公司，2005.