摘要：目前，世界上有2000多个循环流化床锅炉在世界各地。现有循环流化床锅炉2000余台，其中大型循环流化床锅炉达410 t/h以上，其中大型循环流化床锅炉近200台，220 t/h以下循环流化床锅炉更是数不胜数。随着国家循环流化床锅炉行业专家和同事的不断努力，以及锅炉安全运行周期的不断完善，锅炉的经济效益越来越好，锅炉的优势也越来越明显。。然而同煤粉炉相比还有一定差距。大型循环流化床电站锅炉因制造、设计、按装、调试等方面存在先天不足，特别是在平时的运行调节、维护以及并备品配备件的选折、在保护措施上存在许多问题。目前，仍有不少循环流化床锅炉运行不长，水冷壁磨损管泄漏；锅炉结焦。；原煤斗、落煤管堵煤；分离器中心筒变形；浇注料脱落；非金属膨胀节损坏等影响锅炉正常运行和稳定。
一、循环流化床锅炉的介绍
循环流化床锅炉是工业化程度最高的洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉采用流态化燃烧，主要结构包括燃烧室（包括密相区和稀相区）和循环回炉（包括高温气固分离器和返料系统）两大部分。与鼓泡流化床燃烧技术的最大区别是运行风速高，强化了燃烧和脱硫等非均相反应过程，锅炉容量可以扩大到电力工业可以接受的大容量（600MW或以上等级）目前，循环流化床锅炉已经很好的解决了热学、力学、材料学等基础问题和膨胀、磨损、超温等工程问题，成为难燃固体燃料（如煤矸石、油页岩、城市垃圾、淤泥和其他废弃物）能源利用的先进技术。
二、循环流化床锅炉的构造
（1）锅炉采用单锅筒，自然循环方式，总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构，四周由膜式水冷壁组成。自下而上，依次为一次风室、密相区、稀相区，尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构，两竖井之间由立式旋风分离器相连通，分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬，前部竖井用敷管炉墙，外置金属护板，尾部竖井用轻型炉墙，由八根钢柱承受锅炉全部重量。
锅炉采用床下点火（油或煤气），分级燃烧，一次风比率占50—60%，飞灰循环为低倍率，中温分离灰渣排放采用干式，保护环境，节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题，循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来，其高可靠性，高稳定性，高可利用率，最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性，特别是对劣质燃料的适应性，越来越受到广泛关注，完全适合我国国情及发展优势。
（2）烟风系统
循环流化床锅炉系统通常由流化床燃烧室（炉膛）、循环灰分离器、飞灰回送装置、尾部受热面和辅助设备等组成。循环流化床锅炉系统通常由燃烧系统和汽水系统所组成，燃料在锅炉的燃烧系统中完成燃烧过程，并通过燃烧将化学能转变为烟气的热能，以加热工质；汽水系统的功能是通过受热面吸收烟气的热量，完成工质由水转变为饱和蒸汽，再转变为过热蒸汽的过程。
循环流化床锅炉的烟风系统是循环流化床锅炉的风（冷风和热风）系统和烟气系统的统称。循环流化床锅炉的风系统主要由燃烧用风和输送用风两部分组成。前者包括一次风、二次风、播煤风（也称三次风），后者包括回料风、石灰石输送风和冷却风等。
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三、循环流化床锅炉爆管原因
锅炉爆燃是由于炉膛内可燃物质的浓度在爆燃极限范围内，遇到明火或温度达到了燃点发生剧烈爆燃，燃烧产物在瞬间向周围空间产生快速的强烈突破。以下介绍几种循环流化床锅炉易发生爆燃的情况。
（1）扬火爆燃
如果压火时燃料加得多或停的晚，使压火后床料内燃料的含量过多，这时燃料中的碳在缺氧状况下不充分燃烧产生大量的CO，同时燃料在炉内高温干熘挥发出甲烷、氢等可燃性气体。由于压火后床料表面温度降低，这些可燃性气体遇不到明火，便在锅炉炉膛内积聚。扬火时，随着风机的启动，床料开始流化，高温的床料从下面翻出，这时可燃性气体与明火接触，瞬间发生燃烧，如果可燃物的浓度在爆燃极限范围内，就会发生爆燃。个别司炉工在扬火时怕床温降得过快造成灭火，在启风机前先加入少量的燃料，新进入炉膛的燃料不但会挥发出可燃性气体，同时会有大量的煤粉参与燃烧，这样不但会增大产生爆燃的机率，还会加剧爆燃的强度。
（2）大量返料突入爆燃
循环流化床锅炉都有物料循环系统。循环流化床锅炉运行时，大量固体颗粒在燃烧室、分离器和返料装置等组成的循环回路中循环，一般循环流化床锅炉的循环倍率为5~20，也就是说有5~20倍给煤量的返料灰需要经过返料装置返回燃烧室再次燃烧，循环物料是直径在0.1mm左右的细灰，有很好的流动性，在返料风的吹送下，连续不断地进入炉膛。运行中如果返料风过小，返料器内的物料就会停止流化或流动，从而造成返料器堵塞，细灰会在返料器内堆积，当细灰积累到一定时，细灰在自身重量的作用下产生流动或者由于操作调整增大风量使物料再次流化，这时成吨的细灰在短时间内进入炉膛。由于细灰的表面积大，此时返料风与空气快速混合充满炉膛，且细灰中一般含有20%左右的碳，在炉内高温环境下极易发生爆燃。
（3）油气爆燃
流化床锅炉一般采用柴油点火，点火过程中因为油中的杂质、点火风的调配、油压太低等因素常会发生油枪灭火。灭火后，如果没及时发现、关闭油阀，被雾化的燃油会继续喷进炉膛内，这样从炉膛到尾部烟道甚至到烟囱出口都充满了油雾。这时如果再次点火或遇到其它明火，就会产生整个系统的爆燃。
（4）烟道内可燃物再燃
在循环流化床锅炉运行中，有时可能发生烟道内可燃物再燃事故，这时会出现以下现象：排烟温度急剧增加，一、二次风出口温度也随之升高，烟道内及燃烧室内的负压急剧变化甚至变为正压；烟囱内冒黑烟，从引风机壳体不严处向外冒烟或向外喷火星等。
四、防止循环流化床锅炉爆管的措施
目前避免循环流化床锅炉发生故障的措施主要有以下几个部分：
（1）对于燃烧室的膜式水冷壁一般都是采用锅炉钢管连续焊接制成的，如果焊接质量存在问题，没有将焊缝处理光滑存在不平整的部分，那么在使用过程中，颗粒就会下落，使管壁的磨损严重，如果产生强度较高的情况很有可能会发生爆管，因此必须加强焊缝等部分的处理，保证其光滑度达到指定标准。
（2）由于发生爆管的主要原因就是管壁不均匀导致的，因此加强对于该内容的控制就可以良好的解决这一问题，采用防磨金属进行全面或者局部的喷涂，大幅度提升材料的耐磨强度，降低因磨损而产生的破坏，降低爆管的发生概率。
（3）循环流化床锅炉在设计时燃烧室的设计采用的的是在水平方向上完成，但是这样会产生循环流化床锅炉燃烧室中心区的烟气中会携带细固体颗粒，这些颗粒在流动到出口时，由于自身具有惯性作用因此会对炉顶膜式水冷壁产生力的作用，
（4）在循环流化床锅炉运行调节方面可以在确保床料流化充分的基础上，尽可能的对一次风量进行减少操作，同时对于二次风量的控制应当遵循达到供氧标准之后，调节二次风量，同时配合调节上下风量，将足够量的过剩控制保持住即可。控制密相区高度，尽可能增加燃料在炉内的停留时间，降低水冷壁管的冲击力，同时这样调节之后，还可以将飞灰内的含碳量有效的降低。
五、结束语
我国社会不断发展和进步，人们对于生产过程中的安全和可使用性的要求逐渐提高，在循环流化床锅炉使用使用过程中，爆管现象时有发生，这一故障的存在导致使用中的安全性难以得到保证，因此必须加强对防爆管技术的研究。
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论文作者:郭金亮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/11/2
标签：流化床论文; 锅炉论文; 炉膛论文; 燃烧室论文; 竖井论文; 燃料论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;