循环流化床锅炉在化工行业使用情况分析

全国化工热工设计技术中心站年会论文集231.循环流化床锅炉在化工行业使用情况分析陈本刚（中国五环化学工程公司430079）[内容摘要]本文介绍循环流化床锅炉在化工行业的使用情况，对锅炉设计及运行中出现的问题进行分析，并提出相应的解决措施。[关键词]循环流化床锅炉使用问题分析近年来，循环流化床锅炉在小型热电项目中得到了广泛的应用。化工行业也不例外，特别是一些中小型合成氨厂，造气过程中产生大量造气炉渣，如果能在锅炉中有效地燃烧，既保护了环境，又节约了能源，是一项节能降耗、一举多得的好事情。循环流化床锅炉具有燃烧效率高、煤种适应性广、NOX排放量少，可在炉内进行简单脱硫等特点，因此对于不同生产企业，不同的煤质特点，如何合理选择和使用循环流化床锅炉，成为摆在我们面前的首要问题。本文着重就我公司在化工企业设计中配套选用循环流化床锅炉情况、运行状况及出现的问题作出总结，并介绍实际解决问题的办法及建议解决问题的意见。从我们选用循环流化床锅炉情况看，锅炉蒸发量一般在20-75t/h,蒸汽参数为2.45-5.3Mpa、400-450℃之间，且大部分都配有汽轮发电机组，装机容量在1.5MW-30MW范围内，目前部分已投入运行，还有些正在施工安装过程中。下表列出了有关我公司设计具有代表性的循环流化床锅炉房主要性能参数及系统配置情况。从已经投产的循环流化床锅炉来看,各个厂运行效果好坏各不相同。有些厂因为锅炉及辅机选型合理,系统设计及配置正确且符合工厂实际,管理水平较高,运行情况良好,真正起到了提高工厂效益的目的;但有些厂因为还对循环流化床锅炉认识不够,且锅炉本体或系统存在这样或那样的问题,刚开始运行时不同程度地出现了一些诸如负荷不稳、炉膛结焦、受热面磨损等不正常状况,往往需要一段时间的摸索积累经验才能逐渐趋于正常。客观地说,一台锅炉运行正常与否,与锅炉制造厂出厂产品性能、制造质量关系最为密切,系统设计、施工安装、操作运行经验等环节也同样不可忽视。本文就上表中已运行锅炉在实际操作运行中出现的一些现象逐一进行分析。1．贵州某厂该厂2×75t/h中温中压循环流化床锅炉于九八年十月开始试运行,前面九次点火因操作人员对锅炉性能不熟,投煤后即发生炉膛超温结焦事故,第十次点火终于成功。通过不断摸索积累经验,现在不论热态或冷态均能做到一次点火成功。运行中主要出现的问题归纳以下几点:(1)、锅炉厂第一次制造该型锅炉,能够达到目前这种水平已属不易,但从设计角度讲,受热面布232.全国化工热工设计技术中心站年会论文集全国化工热工设计技术中心站年会论文集233.置、分离器型式等方面还不太合理,造成连续运行时间短、负荷不稳等现象。同时由于锅炉出口蒸汽温度采用饱和蒸汽冷凝液来进行调节,造成温度调节滞后,经常出现超温的事故。对于此类小型锅炉还是应采用传统的面式减温或混合式减温给水调节方式为好。(2)、由于一、二次风风压较大,风机出口风管振动严重,试运行时经常发生风管撕裂造成事故停炉。后采用在风机出口加装膨胀节,使风机和风管互不干扰,并将风管壁厚由3mm加大到6mm,加强风管的支吊点等措施,有效地防止了管道振动。这里需要强调的是,通过多个工程实践证明,对于循环流化床锅炉,一、二次风管不能照搬有关火力发电厂烟风煤粉管道的规定,其风管管道壁厚应选用5-6mm为宜。(3)、燃料煤给煤系统堵煤：主要发生煤斗与螺旋给煤机之间的溜煤管上。循环流化床锅炉一般要求入炉煤粒度在0-10mm之内,而分析认为这种粒度的煤流动性最差,笔者认为设计时煤斗及下煤管必须严格满足与水平角度大于60-650的要求,适当地方加通煤孔,必要时加装空气炮或振荡器,有条件时可在水泥煤斗内内衬高分子聚合材料,以尽量减少燃煤与内壁的磨擦力。(4).分离器下灰管容易堵塞,使其失去循环的目的。从运行总结看,一般采用炉顶返料方式出现此类事故发生较少。2．河南某厂由于锅炉本体采用了美国CPC技术，从设计到制造在国内都处于领先水平，外观上看，炉体宽大，并配有抛煤机给煤，有利于燃料充分燃烧和劣质煤及造气炉渣的燃烧，专业设置了石灰进料口，使石灰石的加入均匀和易于控制，配备了一台罗茨鼓风机，与一次风机串联起来，负荷调节方便且燃烧效率高。实际运行表明，该厂循环流化床锅炉运行较为稳定，能掺烧一定量的造气炉渣，分离器运行正常。不足之处主要有以下几点：（1）、烟风阻力计算要求一次风压头达到20000Pa以上，风机电耗比同容量循环流化床锅炉高三分之一左右，增加了运行成本。（2）、风帽磨损严重，影响了锅炉的连续安全运行，应在风帽的配风角度和材料上作些工作。（3）、根据锅炉厂提供的入炉煤粒度要求为0-8mm，其中0-0.1mm应小于10%,0.1-1mm应占50%左右，1-8mm应占40%左右，按此要求给燃煤破碎筛分系统增加了一定难度。3．四川某厂该厂20t/h循环流化床锅炉直接承担尿素工段的供汽任务，无备用炉。几年的运行实践表明，锅炉起动方便迅速，从负荷率、蒸汽参数等方面基本达到了设计要求，但也存在一些问题：（1）、平面流分离器布置在炉膛出口高温区，运行一段时间后即被磨穿，更换又困难，所以运行一段时间后只能当一般鼓泡床锅炉使用，锅炉效率未达到设计值。目前已有一些厂将平流分离器放在中温区（600-700℃左右），使分离器使用寿命大大延长。对于分离器内部结构尺寸、选材等，有关制造厂应特别予以重视。（2）、所配文丘里水膜除尘器除尘效果不好，且内壁粗糙，使得除尘器后烟气带水，和未除净的尘粒一起进入引风机，造成引风机叶片积灰而使转子失去平衡引起风机故障，甚至发生飞车事故。解决此问题的办法主要有：一是提高除尘器效率，减少烟气中的含尘量，目前一般带文丘里水膜除尘器正常除尘效率均能达到95%以上；二是尽量净化循环使用的除尘冲灰水，必要时在筒体烟气入口上端加装导水槽；三是在引风机叶片积灰严重时装设蒸汽或空气吹灰装置，间断性进行吹扫。234.全国化工热工设计技术中心站年会论文集（3）、燃煤中硫含量高，没有采取脱硫措施，造成锅炉本体及灰水系统严重腐蚀。后来采用尿素生产过程中的废液加入除尘水中（从文丘里处），基本上解决了酸性对灰水管道及沉淀池的腐蚀问题。4．陕西某厂该厂与四川某厂锅炉房从锅炉制造厂、安装容量及设计系统等方面完全相同，但由于燃煤煤质等其它不同的因素影响，使得运行中出现的问题也不完全相同。（1）、锅炉埋管磨损严重，尽管后来采取了在埋管上涂抹防磨材料、加鳍片和管壁加厚等措施，仍不能解决根本问题，工厂领导和有关技术人员为此想了不少方法，效果仍不明显。后来采用了控制入炉煤的粒度（8mm）的办法，使埋管磨损现象得到缓冲。（2）、由于受地理条件的限制，灰水处理工作不理想。5．湖北某厂此型号锅炉是锅炉制造厂专门为燃烧挥分较低的无烟煤而设计的，对燃用原煤粉末，掺烧一定量的炉渣，效果比较理想。另外由于平面流分离器布置在炉膛出口中温区（前面布置过热器），返料装置合理，运行中灰的循环较为理想，平面流分离器的磨损也相对好一些。主要问题是煤的制备系统不能保证入炉煤粒度，受热面磨损较为严重，同时平面流分离器本身分离效率不高，使锅炉实际运行效率还未达到设计值。从以上几个厂运行情况看，总的情况应该是比较好的。笔者认为，国内各锅炉厂、用户以及科研单位、设计院都已经积累了丰富的循环流化床锅炉制造和运行经验，如果能够做到互相交流，取长补短，必将使我国循环流化床技术在化工行业特别是合成氨厂的使用走向更加成熟。