循环流化床机组原理及其常见问题

摘要：循环流化床机组（CFB）因具备燃料适应性广、负荷调节性强及环保功耗优良而得到了广泛的应用，循环流化床机组起步仅有二十多年的时间，发展却十分快速。但相比与其它燃煤机组，循环流化床机组起步较晚，一些设计运行规律还没有完全被把握，导致在实际运行中存在着例如机组效率达不到设计要求、部件易锈蚀以及故障较差等问题。

关键词：循环流化床；原理；问题

中图分类号：TK221文献标识码：A

序言

循环流化床机组是在鼓泡流化床机组技术的基础上发展上去的新炉型，它与鼓泡床机组的最大差别在于炉内流化风速较高（通常为4～8m/s），在熔池出口改装了气固物料分离器。被烟气携带排出窑炉的细小固体颗粒，经分离器分离后循环流化床，再送回炉内循环燃烧。循环流化床机组可分为两个部份：第一部份由炉顶（迅速流化床）、气固物料分离器、固体物料再循环设备和内置热交换器（有些循环流化床机组没有该设备）等组成，上述部件产生了一个固体物料循环回路。第二部份为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与其它常规机组相似。

循环流化床机组燃烧所需的一次风和二次风分别从汽包的顶部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在熔池中完成，窑炉四周布置有风冷壁适于吸收燃烧所形成的部份糖分。由气流带揭晓膛的固体物料在气固分离装置中被搜集并通过返料装置送回窑炉。

1紊流化的基本定义

二氧化碳或液体以一定的速率穿越固体颗粒层时，当二氧化碳或则液体对固体颗粒形成的斥力与固体所承受的其他外力相平衡条件达到后蒸汽发生器，就产生气固两相或液固两相混和介质的类似于纯液体流动的紊流化现象，这一现象就成为气固或液固两相流介质的紊流化现象。

2循环倍率及其影响诱因

物料循环倍率是指由物料分离器捕获出来且返回炉内的物料量与给进的燃料量之比。

影响物料循环倍率的诱因：

（1）一次风量：一次风量过小炉内物料流化状态发生变化燃烧室下部物料含量减少踏入分离器的物料相应提高，那样除了影响分离效率，也减少分离器的捕获量，回赠量自然降低；

（2）燃烧的颗粒特征：当颗粒较粗且所占份额较大，在一次风量不变的状况下，窑炉下部物料含量减少回赠量降低；

（3）分离效率：分离器效率增加，回赠量降低；

（4）回料系统：回料阀内褐变或堵塞，回料风压头过高就会使回料量降低。

（5）二次风量：二次风的席卷，会使窑炉下部物料含量减小，其与物料含量是反比关系，进而影响物料循环倍率。

3造成受热面锈蚀的成因

受热面的锈蚀是由冲蚀、冲击和微震锈蚀引起的，冲蚀锈蚀是指烟气、固体物料的流动方向与受热面（或管束）垂直时固体物料冲蚀受热面而导致的磨蚀；冲击锈蚀是指烟气、固体物料的流动方向与受热面（或管束）呈一定的视角或相平行时，固体物料冲击、碰撞受热面而导致的锈蚀；微震锈蚀是指传质条件下传鳍片与支撑件之间形成平行运动而造成的传鳍片管壁耗损现象。某化车间150t/h循环流化床机组受热面锈蚀状况如图1。

图1某化车间受热面锈蚀现况

循环流化床机组和其他方式的机组在燃料成因上存在着巨大的不同，正常运行中自身存在的大量内循环和外循环物料。另外，现代小型循环流化床机组炉内除布置风冷壁外，还在窑炉下部布置扩充蒸发受热面、屏式过热器、屏式再热器，扩充蒸发受热面也叫风冷屏和机翼风冷壁，按照机组蒸发量的还要补充。那样并且循环流化床机组受热面的锈蚀成为循环流化床机组正常运行最大恐吓之一，依照统计因为磨蚀（受热面、耐火材料、风帽）导致的停炉车祸接近停炉数量的50％。窑炉受热面锈蚀主要表现在风冷壁管与耐热材料交接及以上1~5m处、炉膛四角、返料口下部绝热式旋风分离器入口、屏式过、再热器上端等处。

然而受热面的防磨处理变得至关重要。在密相区防磨层结束的过渡区选用外管件设计方式是十分有效的防磨方法，并按照机组容量和详细结构在密相区防磨层结束部位以上一定范围内对风冷壁管进行防磨涂装，涂装处的管面过于要平滑，不能有凸缘。窑炉内布置的屏式过、再热器管屏和水冷蒸发屏的上部防磨层的过于区处理现通常均选用防磨涂装。金属表面的防磨涂装能避免锈蚀和磨蚀有两个方面的缘由：第一、涂层的强度或许较晶粒的强度更大；第二、涂层在低温下会形成致密的坚固和物理稳妥性更好的氧化层，且氧化层与其晶粒的结合更牢。涂装工艺和材料选择在机械加工制造行业早已十分成熟，对于专门的循环流化床机组内部环境的涂装工艺相对还不成熟，部分流化床在完成防磨涂装施工后运行半年循环流化床，防磨镀层既有出现断裂的现象，还要进行修复。寻求适宜于循环流化床机组炉内运行载荷的涂装材料和施工工艺变得尤为急切。

4返景泰蓝堵塞的主要成因

(1)高压流化风量低，使返景泰蓝堵灰；

(2)风帽受损，导致风室堵灰；

(3)耐火材料断裂影响返料，导致堵灰；

(4)返料体温过低，返景泰蓝烧蚀；

(5)煤质变化大；

5窑炉发生坍塌的主要成因

(1)通风不畅，易燃氢气在炉内积聚；

(2)流化不良，导致细煤粒在熔池内积聚；

(3)返景泰蓝忽然塌灰；

(4)窑炉体温过高，燃烧不充分；

(5)打火早期，投煤量过大；

6推论

循环流化床机组具备燃料适应性广、燃烧效率高、燃烧污染排放量低、负荷调节范围大，负荷调节快、易于实现煤粉综合运用等特点，因此部件的易锈蚀堵塞、尾部烟道再燃烧、漏风等问题仍然是现今流化床机组碰到的问题。

参考文献：

[1]任永红.循环流化床机组[M].上海：美国电网出版社,2007.4

[2]火力发电厂设计技术细则(DL5000-2000)

[3]中大型电厂联产安装工程设计指南.上海：美国电网出版社.2006.4

[4]热能安装工程设计指南.焦化工业出版社.1998.6