前　言

　　循環流化床(CFB)鍋爐的優點及大體(tǐ)結構，已有(yǒu)文(wén)章作(zuò)了介紹〔1，2〕，本文(wén)主要闡述CFB鍋爐發展中(zhōng)存在的問題，并介紹國(guó)内外解決這些問題的具(jù)體(tǐ)措施、經驗和注意事項。

　　CFB鍋爐目前存在的主要問題有(yǒu)：達不到銘牌出力;高溫旋風分(fēn)離器達不到設計效率;耐火材料脫落引起其它部件堵塞;主床溫度過高，布風闆易燒壞;受熱面快速磨損等。

　　1　解決存在問題的經驗

　　1.1　返料器存在的問題及其改造

　　返料器的功能(néng)，一是返料，即将分(fēn)離下來的物(wù)料送回主床;二是密封以防止主床煙氣反串入分(fēn)離器。J型閥是返料器的一種，主要由下降管、上升段、返料斜管、風室和布風闆等組成〔3〕(見圖1)。分(fēn)離器捕集的灰粒經下降管進入布風闆，在流化風的作(zuò)用(yòng)下經上升段和返料斜管溢流進入燃燒室反應區(qū)。

　　以四川南川縣東勝火電(diàn)廠的65 t/h CFB鍋爐為(wèi)例。該廠在運行中(zhōng)返料器的上升段(圖1)常發生沸騰燃燒，造成高溫結焦堵塞，嚴重時甚至停爐。另一問題是當煤的灰分(fēn)少或負荷減少時，羅茨風機的高壓風穿透下降管柱中(zhōng)的物(wù)料，反串進入旋風分(fēn)離器，破壞了密封和物(wù)料的循環。

　　東勝火電(diàn)廠對此作(zuò)了改進(如圖1)。返料風取自空氣預熱器前的一次冷風，并采用(yòng)分(fēn)段送風法。部分(fēn)風作(zuò)為(wèi)返料器的鼓泡流化風，另一股風裝(zhuāng)在J型閥的上升段出口處，再次增加返回物(wù)料的動能(néng);第3股風裝(zhuāng)在返料斜管燃燒室入口處，阻止鍋爐内高溫物(wù)料和煙氣的反串，且能(néng)将返回物(wù)料以較高的速度進入燃燒室與爐内物(wù)料更強烈地攪拌混合。第2，3股風出口處制成扁平型的噴咀，其方向與角度和物(wù)料的流向一緻，各噴咀的下沿與返料道内壁應保持一定距離，以利于物(wù)料能(néng)順利進入主床。

　　改進後，消除了返料器沸騰燃燒結焦堵塞等現象，而且返料量有(yǒu)“自動調節”的功能(néng)。負荷增減時，風煤量随之增減，循環物(wù)料亦增減，進入返料器各段的風量風壓亦随之增減，從而增減了返料量。該廠改進後，從點火升爐到正常運行負荷調節，一次風壓穩定在0.7～11 kPa之間，返料暢通，返回物(wù)料與爐中(zhōng)高溫物(wù)料的混合度甚高。這對燃燒傳熱有(yǒu)利，完全克服了主床被煙氣物(wù)料反串的現象。取消羅茨風機對運行和檢修也有(yǒu)好處。

　　1.2　布風闆存在的問題及解決措施

　　布風闆存在的問題主要是床溫過高和顆粒倒流倒灌。内江電(diàn)廠410 t/h CFB鍋爐系芬蘭産(chǎn)品，它采用(yòng)水冷布風闆和彎管式風帽解決上述問題。

　　該爐布風闆的冷卻介質(zhì)與鍋爐蒸發循環系統相連。自然循環系統中(zhōng)後牆下聯箱的部分(fēn)爐水向水冷布風闆管子供水，經布風闆管後再向前牆上聯箱流去，上聯箱與汽包聯通。此法有(yǒu)效地防止了布風闆過熱變形。

　　内江電(diàn)廠CFB鍋爐布風闆裝(zhuāng)有(yǒu)彎管式風帽。布風闆略向後牆傾斜，以利床底大顆粒能(néng)向布置在後牆方向的6個排渣孔位移并排出。排出的底渣經底渣冷卻裝(zhuāng)置處理(lǐ)後輸送到底渣倉。

　　1.3　分(fēn)離器存在的問題和再循環系統的改進

　　旋風分(fēn)離器用(yòng)于CFB鍋爐，主要存在以下問題：保溫材料耐高溫性能(néng)和耐磨能(néng)力不夠，内襯磨損嚴重;經常出現再燃現象，甚至将分(fēn)離器自身燒壞;保溫材料熱慣性大，導緻啓停機時間長(cháng)，負荷變化适應能(néng)力低;自身體(tǐ)積大，密封和膨脹系統複雜，不利于CFB鍋爐大型化等。

　　圖2所示機組于1991年投運，過熱汽溫510℃，汽壓10.6 MPa。鍋爐以嚴密膜式水冷壁作(zuò)為(wèi)爐膛的隔離牆。為(wèi)了保證更好的混合，減小(xiǎo)下部爐膛的橫斷面積，下部爐膛的截面積設計按滿負荷時煙氣流速6 m/s進行。從下部爐膛管子表面到上部圓錐體(tǐ)的一段，覆蓋高傳熱耐火材料。一次除塵為(wèi)撞擊式分(fēn)離，由交錯排列分(fēn)布的槽形部件組成，故亦稱槽形分(fēn)離器。它們被懸挂在爐頂，對煙氣和固體(tǐ)顆粒的通道形成迷宮封(如圖3)。有(yǒu)2排一次除塵器布置在水平煙道入口前的爐膛中(zhōng)，收集來的灰粒沿後牆返回爐膛如圖2所示。由水平煙道中(zhōng)另一排分(fēn)離器，收集固體(tǐ)顆粒進入灰鬥，并經4個J閥返回下部爐膛。

　　撞擊式分(fēn)離器宜用(yòng)于揮發分(fēn)較低的煤種和粒徑分(fēn)布偏大的入爐煤。用(yòng)槽形分(fēn)離器配合多(duō)管式除塵器，與旋風分(fēn)離器相比較，除結構上可(kě)降低CFB鍋爐高度外，還有(yǒu)如下優點：

　　a.槽形分(fēn)離器組的阻力小(xiǎo)，風壓損失較小(xiǎo)，下部爐膛的氣流擴散密度甚低，風壓可(kě)降低25%，經計算，300 t/h的CFB鍋爐(風機占鍋爐廠用(yòng)電(diàn)的60%)，僅此一項措施可(kě)降低鍋爐廠用(yòng)電(diàn)15%。

　　b.爐膛内的顆粒分(fēn)離，強化了顆粒内部的再循環，促使沿爐膛高度的濃度變化較均勻。

　　c.這種分(fēn)離器的結構适宜于采用(yòng)新(xīn)的耐火材料，能(néng)增加分(fēn)離器的壽命，且由于新(xīn)材料的熱容量小(xiǎo)，對加速啓停爐和負荷變化的反應有(yǒu)利。

　　d.能(néng)捕捉粒徑小(xiǎo)的顆粒，起到改善爐膛的熱交換、燃燒條件和吸附劑充分(fēn)利用(yòng)的作(zuò)用(yòng)。

　　使用(yòng)上述槽形分(fēn)離器加多(duō)管式除塵器的2台美國(guó)拔伯葛—威爾考克斯公(gōng)司的CFB鍋爐，經2 a運行良好。在合理(lǐ)的煙速下無磨損、無嚴重積灰現象;多(duō)管式除塵器除塵效率達99.5%;耐火材料除分(fēn)隔牆壁有(yǒu)局部磨損外，其餘部分(fēn)無明顯磨損，是一項成功的改進。

　　1.4　灰渣物(wù)理(lǐ)顯熱的利用(yòng)

　　國(guó)外的CFB鍋爐多(duō)采用(yòng)外置式灰熱交換器，以回收灰渣的物(wù)理(lǐ)熱，并對負荷及床溫進行快速控制和調節。例如德(dé)國(guó)ABB/CE公(gōng)司與魯齊公(gōng)司共同生産(chǎn)的47台CFB鍋爐都有(yǒu)外置式熱交換器，簡稱FBHE。從分(fēn)離器下來的循環灰溫高達899℃，FB-HE内設有(yǒu)蒸發受熱面、過熱器和再熱器等，充分(fēn)利用(yòng)了高溫灰的熱能(néng)。因受熱面埋在流動的熱灰之中(zhōng)，故熱灰對管束傳熱系數高。國(guó)産(chǎn)CFB鍋爐由于多(duō)種原因未設計外置式灰熱交換器，故無上述功能(néng)。内江高壩發電(diàn)廠從芬蘭能(néng)源工(gōng)程公(gōng)司引進的410 t/hCFB鍋爐，配有(yǒu)6套底灰渣冷卻裝(zhuāng)置。底渣經壓縮空氣脈動控制的排灰管從爐底進入流化型冷渣器内，來自引風機出口的再循環冷煙氣在冷渣器内以0.5～1.0 m/s的速度流化渣料，進行氣固流化換熱，同時還預熱部分(fēn)除氧水，回收底渣物(wù)理(lǐ)熱。換熱後的流化煙氣從冷渣器頂部進入爐膛，約300℃的底渣從冷渣器底部排入水冷絞龍。這套灰渣熱能(néng)的利用(yòng)，筆(bǐ)者認為(wèi)值得推薦。

　　2　入爐煤粒徑和幹燥問題

　　2.1　煤粒粒徑

　　2.1.1　顆粒過大将會造成磨損面積擴大，磨損速度加快。浙江山(shān)乘縣熱電(diàn)廠運行初期入爐煤粒徑為(wèi)0～12 mm，水冷壁磨損每年達1～2 mm，旋風分(fēn)離器嚴重磨損，除塵器效率顯著降低。

　　2.1.2　顆粒過大易造成床面結焦。入爐煤顆粒過大，再加上雜質(zhì)混合将損壞風帽，使局部流化不良，局部床溫升高導緻結焦。如再加上其它原因，如料層過厚、排渣不及時等則更容易結焦。燃用(yòng)灰熔點較低的煤時，國(guó)産(chǎn)75 t/h CFB鍋爐曾發生過多(duō)起結焦事故，如項城熱電(diàn)廠YG-75/5M型1号爐，在試運期間曾發生4次整個床面結成一體(tǐ)，焦塊堅硬，清理(lǐ)十分(fēn)困難。

　　2.1.3　顆粒過大将使床溫偏低且不能(néng)滿負荷運行。例如山(shān)乘縣熱電(diàn)廠和葫蘆島電(diàn)廠的3台75 t/h CFB鍋爐，入爐煤粒徑在0～15 mm，平均粒度3～5 mm，加之漏風嚴重，爐膛過剩空氣系數高達1.15，是造成這些CFB鍋爐不能(néng)滿負荷運行的重要原因。

　　2.2　國(guó)外對入爐煤粒度的要求

　　歐洲大型CFB鍋爐入爐煤粒徑級配大多(duō)為(wèi)：粒徑0.1 mm的煤小(xiǎo)于10%;粒徑小(xiǎo)于1.0 mm的煤小(xiǎo)于60%;粒徑小(xiǎo)于4.0 mm的煤小(xiǎo)于95%;入爐煤粒徑不允許大于10 mm。有(yǒu)人認為(wèi)入爐煤的粒徑要求和級配應與煤的揮發分(fēn)有(yǒu)關，即：Vr+A=85%～90%，式中(zhōng)　Vr為(wèi)入爐煤可(kě)燃基揮發分(fēn)，%;A為(wèi)粒徑小(xiǎo)于1 mm的份額，%。

　　2.3　入爐煤的粒徑級配

　　CFB鍋爐入爐煤粒徑的合理(lǐ)級配是個比較複雜的問題，它與煤種、鍋爐結構、底爐料和循環倍率等有(yǒu)關。大粒徑的煤在濃相區(qū)漂浮停留時間較長(cháng)，它們主要在濃相區(qū)燃燒;小(xiǎo)粒徑的煤在濃相區(qū)迅速上升，多(duō)在爐膛中(zhōng)上部燃燒。循環倍率高的CFB鍋爐在濃相區(qū)燃燒份額少于循環倍率低的，故2者級配亦不同;揮發分(fēn)高的煤易着火，在濃相區(qū)燃燒份額高于無煙煤。

　　我國(guó)CFB鍋爐要求将原煤制成0～8 mm或0～10 mm顆粒，但實際入爐煤的備制達不到這個要求，運行中(zhōng)尚含有(yǒu)大于10 mm的煤塊。我國(guó)CFB鍋爐大多(duō)采用(yòng)煤粉爐原煤倉前的破碎機輸送系統，即破碎機加篩分(fēn)和皮帶運輸機。這樣的系統當原煤潮濕時，入爐煤中(zhōng)大于10 mm的煤塊就更多(duō)了。這種系統必須加以改進，才能(néng)适用(yòng)于CFB鍋爐。

　　2.4　入爐煤的幹燥

　　2.4.1　入爐煤制備機械的選擇。許多(duō)火電(diàn)廠的來煤是顆粒較碎的混煤。

　　氣候幹燥的地區(qū)，如原煤水分(fēn)Wy<6%，可(kě)采用(yòng)篩分(fēn)—破碎—皮帶運輸系統，但Wy往往大于6%，尤其在南方多(duō)雨地區(qū)。潮濕的煤在一般振動篩上，網孔将被潮濕的細粉所堵塞。濕煤進入破碎機後，将在反擊闆上結一層潮濕的粉煤層，降低機械破碎能(néng)力。嚴重時，濕煤能(néng)将整個破碎腔堵塞，導緻轉子無法轉動。此時的入爐煤往往含有(yǒu)較多(duō)的粒徑大于10 mm的煤塊。較濕的成品煤入倉後，能(néng)在煤倉壁、下煤口、給煤絞籠、落煤管等處堆積堵塞，所以外水分(fēn)大的煤應有(yǒu)幹燥系統。

　　2.4.2　CFB鍋爐的幹燥系統。按西安(ān)熱工(gōng)研究所提出的發電(diàn)煤分(fēn)類(VAWST)，外水分(fēn)Wy分(fēn)為(wèi)3級：小(xiǎo)于8%為(wèi)正常水分(fēn)，Wy=8%～12%為(wèi)高水分(fēn)，大于12%為(wèi)超水分(fēn)。故筆(bǐ)者認為(wèi)Wy≥8%的原煤都應裝(zhuāng)有(yǒu)幹燥系統。

　　美、俄等國(guó)多(duō)采用(yòng)流态化技(jì )術來幹燥原煤，他(tā)們的規模都很(hěn)大，一般可(kě)幹燥原煤100～200 t/h。采用(yòng)燃油或天然氣的熱煙爐産(chǎn)生400～600℃的高溫氣體(tǐ)，脫水率ΔWy可(kě)達10%～20%。

　　西安(ān)熱工(gōng)研究所曾為(wèi)舒蘭礦務(wù)局化工(gōng)廠設計了1套錘擊式磨煤機，能(néng)生産(chǎn)0.2～2.0 mm粒徑的燃煤。錘擊磨為(wèi)1300/944型切向進風式，設計出力10t/h，實際可(kě)達18 t/h。0～1 mm粒徑的份額占50%～70%(見圖4)。它與法國(guó)EM.H電(diàn)廠的Lurgi型CFB鍋爐的入爐煤制備系統相似。這套設計的顆粒特性滿足CFB鍋爐ΔWy=10%的要求。設計制煤電(diàn)耗率為(wèi)6 kW·h/t，舒蘭廠實測≤3.5 kW·h/t。

　　西安(ān)熱工(gōng)研究所與清華大學(xué)為(wèi)220 t/h CFB鍋爐提出的錘擊式破碎機、熱風分(fēn)選幹燥、負壓氣力輸送的燃煤制備系統與圖4相似。經初破碎小(xiǎo)于30mm的原煤，由進煤管進入分(fēn)選幹燥管。不同粒徑的煤粒将以各自沉降速度Vo下落。經試驗，分(fēn)選幹燥管的煤粒将被高溫氣流預分(fēn)選。設熱風速V1≥8 m/s，則原煤中(zhōng)小(xiǎo)于6 mm粒徑的煤粒被熱風托起上升，大粒徑的煤進入錘擊磨，破碎後合格的煤粒又(yòu)被熱風托起上升。此系統分(fēn)選和幹燥同時進行，破碎機内不存在濕煤粘結，粒徑合格的成品煤送入成品煤倉。

　　2.5　琴弦式振動篩

　　對于小(xiǎo)型CFB鍋爐可(kě)采用(yòng)山(shān)乘縣熱電(diàn)廠的自定中(zhōng)心琴弦式振動篩。該廠原煤Wy高達15%，使用(yòng)琴弦式振動篩，毋須預先幹燥。

　　自定中(zhōng)心琴弦式振動篩主要由篩箱、撓性吊架和驅動機構組成。篩箱有(yǒu)2層篩網，上層為(wèi)錳鋼闆闆篩，下層為(wèi)不鏽鋼絲的琴弦篩。整個篩網箱作(zuò)橢圓振動，經破碎的煤在鋼闆篩上作(zuò)第1次篩分(fēn)，篩下物(wù)落到下層琴弦網上，沖擊琴弦産(chǎn)生振動，作(zuò)第2次篩分(fēn)。通過調整琴弦間距，可(kě)以控制煤的粒度，調整琴弦的弛度，可(kě)改變琴弦的振動頻率。由于琴弦的振動，物(wù)料不會在琴弦上粘結。

　　琴弦振動篩出力可(kě)達120 t/h，目前尚有(yǒu)揚塵等環保問題有(yǒu)待解決。