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摘要：在运行循环流化床锅炉的过程中，往往会需要燃烧一定量的煤炭以及其他含硫燃料，在此过程中必然会生成大量二氧化硫，而部分二氧化硫在转化成三氧化硫并且同烟气中的水蒸气进行相互结合下，所生成的硫酸蒸汽不仅会使得烟气露点温度大幅提高。同時其在与其他物质进行相互反应下也比较容易产生堵灰等问题，严重影响着循环流化床锅炉的正常运行。因此本文将通过结合具体设备实例，在明确其节能需求的基础上提出一种行之有效的节能改造方案，并通过对其改造成效进行分析以验证本文所提循环流化床锅炉节能改造方案的可行性和有效性。
关键词：循环流化锅炉；回收余热；节能改造
一、循环流化床锅炉的节能需求分析
（一）设备概述
本文以某厂的65t/h循环流化床锅炉为例，该锅炉整体为全钢结构，运用了岛式半露天布置形式和单锅筒自然循环形式。通过支吊结合进行有效固定，运用包括床下点火以及旋风分离器等部件共同组成了该高温高压循环流化床锅炉的燃烧系统。利用SNCR工艺并将尿素作为还原剂进行脱硝处理，并同时使用炉后石灰石石膏湿法脱硫的方式同步完成脱硫和除尘[1]。
（二）节能需求
自从该循环流化床锅炉正式投入运行以来，一直以烟煤和褐煤为主，入炉煤挥发份在30%到45%之间，灰份则只有大约15%到25%。并且因循环流化床锅炉长时间负荷运转，缺乏后续系统完善的运维、养护和管理工作，因此也导致机组设备中存在部分设备和零部件严重老化、磨损和形变的问题，不仅直接影响着循环流化床锅炉的节能效果，同时也大大影响了锅炉的正常、安全、稳定运行。本文在对其进行节能改造的过程中，将重点放置在相变换热系统上，要求其壁面温度至少需要达到110℃，而排烟温度需要控制在125℃到130℃之间。但根据循环流化床锅炉的实际运行情况以及燃料烟气酸露点，对换热器壁温进行相应调控。譬如说如果烟气酸露点相对较高，则可以通过利用自控装置对换热器壁温的最低值进行相应调整，从而在有效避免出现不结露的情况下增大回收效益。
二、循环流化床锅炉的节能改造方案
（一）改造布风装置
在循环流化床锅炉的实际运行当中，风帽直接决定着物料循环的稳定性，因此为了能够有效保障循环流化床锅炉实现正常运行，并获得较高的节能成效，需要对现有循环流化床锅炉的布风装置进行相应改造，从而使得炉膛截面位置处能够均匀分布空气，以此提高物料流化的均匀性，放置出现流化死区或是结焦等相关问题。考虑到原有循环流化床锅炉中的钟罩式风帽与直通式芯管搭配使用，在风帽外罩出拥有八个开孔，芯管同外罩牢固焊接在一起[2]。在实际运用过程中因受到水平方向小孔的影响，在将床料胶乳其中后，难免会出现少部分灰渣落入芯管和外罩之间的缝隙中，从而影响外罩小孔的出风量，导致无法有效提高对冲效果，并会在一定程度上加剧风帽之间的冲刷。因此本文在对循环流化床锅炉的风帽进行改造的过程中，通过将风帽外罩的出风小孔向下调整20°，并对出风小孔的外罩厚度进行适当加厚处理，采用具有更高耐磨性以及使用性能的材质作为外罩材质。而芯管则改造成四周出风，采用焊接的方式牢固固定风帽和上部端板，进而用于有效防止出现漏渣情况。
（二）改造旋风分离器
在循环流化床锅炉当中，其至关重要的部件之一便是旋风分离器。循环流化床锅炉需要通过利用旋风分离器分离大量高温固体物料，并将其输送至炉膛当中，从而使得炉膛循环流化能够实现正常运行，燃料以及脱硫剂能够实现反复使用。根据笔者的观察发现，该厂内原有的循环流化床锅炉旋风分离器的筒体以及中心筒的直径分别为5400mm和1912m，后者的插入深度为2900mm，而进口截面则为4828mm×2028mm。由12片扇形长板相互拼接组成的上筒体和设计成整圆形式的下筒体共同组合而成的旋风分离器，其厚度大约为6mm。由于循环流化床锅炉的启动和暂停，以及中筒区域高温影响，原本12片扇形长板严丝合缝相互拼接的上筒体当中，拼接缝开始逐渐扩张并最终形成裂缝。此外，在长期的使用过程中扇形长板之间难以保证膨胀均匀，因此也容易出现变形问题而加剧裂缝，根据相关资料显示，该厂的循环流化床锅炉旋风分离器中出现的宽度最大曾经达到200mm。另外，采用拉筋吊挂形式的中心筒上端，所有扇形板统一利用拉筋牢固焊接中心筒筒体以及旋风分离器的外护板，受到中心筒热胀冷缩的影响，拉筋和中心筒的焊接位置处也会随之产生相应的收缩和膨胀变化，进而加剧变形情况，扩大裂缝导致烟气短路情况的出现。有数据显示，受此影响，循环流化床锅炉旋风分离器无法正常发挥自身的分离效果，飞灰中位粒径只有不足40μm。
因此本文在对其进行节能改造的过程中，通过采用整体铸造的方式改造筒体，并将筒身原有厚度增加至16mm，使其能够具有更高的机械强度[3]。在适当加大分离器进口耐磨料层厚度并严格控制进口面积时，进口烟气流速将会随之有所提高，此时分离效率加快，在凸台缩口被加大后，进入分离器入口的烟气流速能够有效增加至每秒24m。在安装方面则通过改用自由吊挂式，利用原来旋风筒已有的环形槽钢，将16个支架牢牢焊接其上，利用上部大筋板在16个支架上放置中心筒，使得中心筒和支架能够相互配合。与此同时，为了有效提高其密封性，针对位于筒体上部的密封浇筑料，将密封环板加入其底部位置，并利用岩棉填满筒体和浇注料的缝隙，而后再焊接一圈密封环板即可有效避免发生烟气短路的情况。
三、循环流化床锅炉节能改造的成效
（一）运行情况
根据相关记录显示，在将经过节能改造后的循环流化床锅炉投入到实际使用中后，相变换热系统吸热段的进口烟气温度在160℃左右，而位于换热器尾部位置处的排烟温度始终不超过130℃，烟气温度降幅足足有30℃。不仅如此，因改造和优化了中心筒的筒体结构以及插入深度，也在很大程度上提高了旋风分离器效率，进而增加了炉内循环灰量，提升了炉内换热效率和床温的控制性。与以往氮氧化合物的高排放浓度相比，在运用经过节能改造后的循环流化床锅炉后，这一浓度值明显下降。此外，优化改造后的布风装置通过充分发挥自身应有作用，也极大地提高了布风的均匀性，进而减少了一次风量，达到了有效控制风机耗电量的目标[4]。结果显示，一次风量减少了大约30%而平均床温较之前也明显下降了大约40℃。在对循环流化床锅炉进行节能改造前，飞灰中位粒径不足40μm，在使用了节能改造后的循环流化床锅炉，飞灰中位粒径迅速减小至16μm。一次风机以及引风机耗电量较以往均下降了至少10%，经过改造后锅炉效率则提高了大约1.5%。
不仅如此，在尚未对循环流化床锅炉进行节能改造前，氮氧化物的生成浓度最高时可以达到400mg/Nm？，而在使用节能改造后的循环流化床锅炉，根据相关记录显示，在满负工况的前提下，氮氧化物的生成浓度也始终未能超过180mg/Nm？，在利用SNCR工艺进行脱硝时所需还原剂用量也明显较少。在脱硝之后的排放浓度不超过50mg/Nm？.而在半负荷至满负工况下，区域温度基本至少能够稳定在800℃，使得低负荷脱硝效率得到极大保障。
结束语：
本文通过以某厂的循环流化床锅炉为例，通过结合其具体运行情况以及节能需求，在对其旋风分离器、布风装置进行相应改造，并将相变换热系统增加至循环流化床锅炉中后，不仅有效降低了锅炉的排烟温度，实现烟气余热的充分回收。同时对热网循环水也可以起到良好的加热效果，使其能够被用于供暖或是供热水。因此实践证明对循环流化床锅炉进行节能改造，能够有效实现经济效益与社会效益最大化的目标。
参考文献：
[1]林小冲，俞海淼.循环流化床锅炉节能环保一体化改造技术研究与应用[J].应用能源技术，2017（06）：15-18.
[2]张海，虞忠.一种前置循环流化床炉膛改造技术的尝试[J].化工管理，2016（08）：160.
[3]李永华.应用相变换热技术对65t/h循环流化床锅炉节能改造[J].节能技术，2015，33（05）：464-466.
[4]任宪红，王永宝，杨书庆.240t/h循环流化床锅炉低床压节能技术改造[J].锅炉技术，2013，44（02）：25-28.
关键词：循环流化锅炉；回收余热；节能改造
一、循环流化床锅炉的节能需求分析
（一）设备概述
本文以某厂的65t/h循环流化床锅炉为例，该锅炉整体为全钢结构，运用了岛式半露天布置形式和单锅筒自然循环形式。通过支吊结合进行有效固定，运用包括床下点火以及旋风分离器等部件共同组成了该高温高压循环流化床锅炉的燃烧系统。利用SNCR工艺并将尿素作为还原剂进行脱硝处理，并同时使用炉后石灰石石膏湿法脱硫的方式同步完成脱硫和除尘[1]。
（二）节能需求
自从该循环流化床锅炉正式投入运行以来，一直以烟煤和褐煤为主，入炉煤挥发份在30%到45%之间，灰份则只有大约15%到25%。并且因循环流化床锅炉长时间负荷运转，缺乏后续系统完善的运维、养护和管理工作，因此也导致机组设备中存在部分设备和零部件严重老化、磨损和形变的问题，不仅直接影响着循环流化床锅炉的节能效果，同时也大大影响了锅炉的正常、安全、稳定运行。本文在对其进行节能改造的过程中，将重点放置在相变换热系统上，要求其壁面温度至少需要达到110℃，而排烟温度需要控制在125℃到130℃之间。但根据循环流化床锅炉的实际运行情况以及燃料烟气酸露点，对换热器壁温进行相应调控。譬如说如果烟气酸露点相对较高，则可以通过利用自控装置对换热器壁温的最低值进行相应调整，从而在有效避免出现不结露的情况下增大回收效益。
二、循环流化床锅炉的节能改造方案
（一）改造布风装置
在循环流化床锅炉的实际运行当中，风帽直接决定着物料循环的稳定性，因此为了能够有效保障循环流化床锅炉实现正常运行，并获得较高的节能成效，需要对现有循环流化床锅炉的布风装置进行相应改造，从而使得炉膛截面位置处能够均匀分布空气，以此提高物料流化的均匀性，放置出现流化死区或是结焦等相关问题。考虑到原有循环流化床锅炉中的钟罩式风帽与直通式芯管搭配使用，在风帽外罩出拥有八个开孔，芯管同外罩牢固焊接在一起[2]。在实际运用过程中因受到水平方向小孔的影响，在将床料胶乳其中后，难免会出现少部分灰渣落入芯管和外罩之间的缝隙中，从而影响外罩小孔的出风量，导致无法有效提高对冲效果，并会在一定程度上加剧风帽之间的冲刷。因此本文在对循环流化床锅炉的风帽进行改造的过程中，通过将风帽外罩的出风小孔向下调整20°，并对出风小孔的外罩厚度进行适当加厚处理，采用具有更高耐磨性以及使用性能的材质作为外罩材质。而芯管则改造成四周出风，采用焊接的方式牢固固定风帽和上部端板，进而用于有效防止出现漏渣情况。
（二）改造旋风分离器
在循环流化床锅炉当中，其至关重要的部件之一便是旋风分离器。循环流化床锅炉需要通过利用旋风分离器分离大量高温固体物料，并将其输送至炉膛当中，从而使得炉膛循环流化能够实现正常运行，燃料以及脱硫剂能够实现反复使用。根据笔者的观察发现，该厂内原有的循环流化床锅炉旋风分离器的筒体以及中心筒的直径分别为5400mm和1912m，后者的插入深度为2900mm，而进口截面则为4828mm×2028mm。由12片扇形长板相互拼接组成的上筒体和设计成整圆形式的下筒体共同组合而成的旋风分离器，其厚度大约为6mm。由于循环流化床锅炉的启动和暂停，以及中筒区域高温影响，原本12片扇形长板严丝合缝相互拼接的上筒体当中，拼接缝开始逐渐扩张并最终形成裂缝。此外，在长期的使用过程中扇形长板之间难以保证膨胀均匀，因此也容易出现变形问题而加剧裂缝，根据相关资料显示，该厂的循环流化床锅炉旋风分离器中出现的宽度最大曾经达到200mm。另外，采用拉筋吊挂形式的中心筒上端，所有扇形板统一利用拉筋牢固焊接中心筒筒体以及旋风分离器的外护板，受到中心筒热胀冷缩的影响，拉筋和中心筒的焊接位置处也会随之产生相应的收缩和膨胀变化，进而加剧变形情况，扩大裂缝导致烟气短路情况的出现。有数据显示，受此影响，循环流化床锅炉旋风分离器无法正常发挥自身的分离效果，飞灰中位粒径只有不足40μm。
因此本文在对其进行节能改造的过程中，通过采用整体铸造的方式改造筒体，并将筒身原有厚度增加至16mm，使其能够具有更高的机械强度[3]。在适当加大分离器进口耐磨料层厚度并严格控制进口面积时，进口烟气流速将会随之有所提高，此时分离效率加快，在凸台缩口被加大后，进入分离器入口的烟气流速能够有效增加至每秒24m。在安装方面则通过改用自由吊挂式，利用原来旋风筒已有的环形槽钢，将16个支架牢牢焊接其上，利用上部大筋板在16个支架上放置中心筒，使得中心筒和支架能够相互配合。与此同时，为了有效提高其密封性，针对位于筒体上部的密封浇筑料，将密封环板加入其底部位置，并利用岩棉填满筒体和浇注料的缝隙，而后再焊接一圈密封环板即可有效避免发生烟气短路的情况。
三、循环流化床锅炉节能改造的成效
（一）运行情况
根据相关记录显示，在将经过节能改造后的循环流化床锅炉投入到实际使用中后，相变换热系统吸热段的进口烟气温度在160℃左右，而位于换热器尾部位置处的排烟温度始终不超过130℃，烟气温度降幅足足有30℃。不仅如此，因改造和优化了中心筒的筒体结构以及插入深度，也在很大程度上提高了旋风分离器效率，进而增加了炉内循环灰量，提升了炉内换热效率和床温的控制性。与以往氮氧化合物的高排放浓度相比，在运用经过节能改造后的循环流化床锅炉后，这一浓度值明显下降。此外，优化改造后的布风装置通过充分发挥自身应有作用，也极大地提高了布风的均匀性，进而减少了一次风量，达到了有效控制风机耗电量的目标[4]。结果显示，一次风量减少了大约30%而平均床温较之前也明显下降了大约40℃。在对循环流化床锅炉进行节能改造前，飞灰中位粒径不足40μm，在使用了节能改造后的循环流化床锅炉，飞灰中位粒径迅速减小至16μm。一次风机以及引风机耗电量较以往均下降了至少10%，经过改造后锅炉效率则提高了大约1.5%。
不仅如此，在尚未对循环流化床锅炉进行节能改造前，氮氧化物的生成浓度最高时可以达到400mg/Nm？，而在使用节能改造后的循环流化床锅炉，根据相关记录显示，在满负工况的前提下，氮氧化物的生成浓度也始终未能超过180mg/Nm？，在利用SNCR工艺进行脱硝时所需还原剂用量也明显较少。在脱硝之后的排放浓度不超过50mg/Nm？.而在半负荷至满负工况下，区域温度基本至少能够稳定在800℃，使得低负荷脱硝效率得到极大保障。
结束语：
本文通过以某厂的循环流化床锅炉为例，通过结合其具体运行情况以及节能需求，在对其旋风分离器、布风装置进行相应改造，并将相变换热系统增加至循环流化床锅炉中后，不仅有效降低了锅炉的排烟温度，实现烟气余热的充分回收。同时对热网循环水也可以起到良好的加热效果，使其能够被用于供暖或是供热水。因此实践证明对循环流化床锅炉进行节能改造，能够有效实现经济效益与社会效益最大化的目标。
参考文献：
[1]林小冲，俞海淼.循环流化床锅炉节能环保一体化改造技术研究与应用[J].应用能源技术，2017（06）：15-18.
[2]张海，虞忠.一种前置循环流化床炉膛改造技术的尝试[J].化工管理，2016（08）：160.
[3]李永华.应用相变换热技术对65t/h循环流化床锅炉节能改造[J].节能技术，2015，33（05）：464-466.
[4]任宪红，王永宝，杨书庆.240t/h循环流化床锅炉低床压节能技术改造[J].锅炉技术，2013，44（02）：25-28.