循環(huán)流化床鍋爐防止立管內(nèi)物料結(jié)渣的研究 料燃燒結(jié)渣的原因進(jìn)行了分析，并給出了燃燒過(guò)程的特征及各因素的作用，提出了防止結(jié)渣的原則。

　　 1.循環(huán)流化床鍋爐對(duì)改善環(huán)保的作用煤炭是我國(guó)主要的一次能源。大部份用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐，由于煙氣污染物產(chǎn)生了煙塵、酸雨、溫室效應(yīng)及臭氧層破環(huán)等一系列污染問(wèn)題。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大氣污染物排放量的70%來(lái)自煤炭燃燒后的煙氣，其中煙塵量占排放總量的60%.S02占87%，NOx占67%，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)到180多億元。因此，有效控制燃煤鍋爐煙。氣污染物的排放量刻不容緩。

　　目前，由于除塵技術(shù)和裝備的發(fā)展，鍋爐煙塵排放已基本得到控制。降低S02、N（）x成為急需解決的熱點(diǎn)問(wèn)題（尤其前者）。當(dāng)今世界上的煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展方向已漸趨統(tǒng)一。煙氣脫硫（FGD）按處理過(guò)程和物料狀態(tài)主要有濕法（石灰石一石膏工藝）、干法和半干半濕法（噴霧干燥工藝）。煙氣脫氮主要有選擇性無(wú)催化劑還原法（SNR）和選擇性催化劑還原法（SCR）。

　　由于現(xiàn)有技術(shù)的投資和運(yùn)行費(fèi)用比較昂貴，有必要進(jìn)行適合我國(guó)國(guó)情的脫硫、脫硝技術(shù)研究。循環(huán)流化床鍋爐（CFBB）從燃燒過(guò)程進(jìn)行煙氣污染物控制，是一種有發(fā)展前景的高效清潔燃燒鍋爐，它主要用劣質(zhì)燃料燃燒。

　　CFBB采用分級(jí)供風(fēng)方式，低于燃燒化學(xué)計(jì)量的一次風(fēng)從爐膛底部送人，這樣析出的燃料氮不能充分與氧反應(yīng)生成N（）x.二次風(fēng)在爐膛底部還原區(qū)以上加人，使總空氣量篼于化學(xué)計(jì)量。因燃料氮已轉(zhuǎn)化為分子氮，故在還原區(qū)以上形成NO，的機(jī)會(huì)也比較少。這樣，燃料型NOx生成就比較少。在CFBB的低溫燃燒范圍內(nèi)，空氣中氮一般不會(huì)氧化為NOx，即使有，熱力型NOx也比較少。所以CFBB的N（）x排放量比較低。除此之外，CFBB還有煤種適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大等優(yōu)點(diǎn)。由于CFBB既能有效利用煤炭資源，又能有效經(jīng)濟(jì)地解決環(huán)保問(wèn)題，從而受到世界各國(guó)的重視。CFBB燃燒方式是流化床揚(yáng)析出的飛灰大部份經(jīng)分離器排出，然后經(jīng)立管和返料器再送回流化床反復(fù)燃燒，多次循環(huán)。分離掉飛灰的煙氣流經(jīng)各受熱面后經(jīng)除塵器從煙囪排出。這樣不僅可減少固體不完全燃燒損失而且可利用飛灰循環(huán)量來(lái)控制床層溫度。CFBB爐膛內(nèi)溫度維持在800C900C，比煤粉爐（約1400C）低許多，屬低溫燃燒，但因其顆粒濃度大，故傳熱系數(shù)仍較高。這一溫度段是脫硫反應(yīng)的最佳溫度。因此，可以將脫硫劑（石灰石）送人爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)燃燒中脫硫。其原理是石灰石（CaC（）3）發(fā)生鍛燒反應(yīng)分解為Ca（）和C02，而CaO與煙氣中C（）2反應(yīng)最終生成Ca-SO，。由于燃料及石灰石多次循環(huán)，反復(fù)燃燒和反應(yīng)，且爐內(nèi)紊流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，因而能達(dá)到理想的脫硫和燃盡。

　　2.循環(huán)流化床鍋爐返料器結(jié)渣分析CFBB的爐膛、分離器、立管和回料器構(gòu)成了物料循環(huán)系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)的壓力分布是沿爐膛高度逐步降低，經(jīng)分離器后壓力進(jìn)一步下降，在分離器和料柱間某點(diǎn)達(dá)到最低。固體物料從壓力最低點(diǎn)輸送到壓力較高的燃燒室的動(dòng)力是由返料器底部送入壓力較高的空氣，使物料松動(dòng)或流動(dòng)，破壞了返料器內(nèi)物料的滯止?fàn)顟B(tài)，在灰柱重位壓力推動(dòng)下，進(jìn)入燃燒室下部。

　　CFBB由于是一項(xiàng)比較新的技術(shù)，技術(shù)上還需進(jìn)一步完善。返料器是CFBB中關(guān)鍵的部件之一，關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。事故統(tǒng)計(jì)中有不少是返料器結(jié)猹事故。返料器內(nèi)物料燃燒不當(dāng)使其結(jié)渣，還將影響到床溫調(diào)節(jié)，床溫升高又更促使物料在返料器內(nèi)的燃燒結(jié)渣，形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)又造成爐膛、布風(fēng)板結(jié)渣，直接影響CFBB的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　　而對(duì)高溫分離型，循環(huán)物料溫度達(dá)到800C900C，就可能產(chǎn)生燃燒。按分離器人口氣固混合物溫度，CFBB可分為高溫分離型和中溫分離型。對(duì)中溫分離型，因循環(huán)物料溫度較低（500C左右），一般不發(fā)生燃燒。

　　實(shí)際運(yùn)行的結(jié)渣事故都出現(xiàn)在高溫分離型CFBB中。返料管工作處于負(fù)壓差（上端低壓而下端高壓）段，氣體隨物料自上而下緩慢運(yùn)動(dòng)，一旦料高不足，返料風(fēng)就可能逆著物料流而向上流動(dòng)，出現(xiàn)竄氣，尤其在中小型CFBB中更易發(fā)生。返料系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，物料呈移動(dòng)床，盡管溫度高，但含碳量少，返料風(fēng)竄氣（其中氧含量較多）很小，加之物料停留時(shí)間短，故不會(huì)燃燒。但在物料含碳量過(guò)多或立管和返料器內(nèi)發(fā)生大量竄氣等異常情況下，都極可能造成結(jié)渣，而竄氣更是結(jié)渣的重要原因。

　　3.循環(huán)流化床鍋爐立管內(nèi)物料燃燒結(jié)渣問(wèn)題的研究當(dāng)CFBB立管和返料器內(nèi)出現(xiàn)較大量竄氣時(shí)，物料處于固定床至初始流態(tài)化附近的區(qū)域。對(duì)立管內(nèi)（此處將返料器也歸到立管這一系統(tǒng)內(nèi)）物料燃燒結(jié)渣等有關(guān)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外已有不少相關(guān)數(shù)值模擬和熱態(tài)模化試驗(yàn)研究。

　　熱態(tài)模化試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，各測(cè)點(diǎn)的溫度與時(shí)間曲線并未出現(xiàn)一般原煤燃燒時(shí)經(jīng)常看到的突躍，而基本上呈線性關(guān)系。這是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)起始溫度就很高，加之物料（即循環(huán)灰）的含碳量要遠(yuǎn)比原煤小。由于物料含碳量低，使氧化反應(yīng)在整個(gè)床層內(nèi)進(jìn)行，并不像層燃爐中煤的固定床燃燒那樣分為氧化層和還原層。溫度由峰值到下降是由于化學(xué)反應(yīng)速度下降引起的，而并不像煤的固定床燃燒是由于還原反應(yīng)吸熱造成的。

　　當(dāng)空氣進(jìn)人床層后，其中的2與炙熱物料中的殘?zhí)及l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成C02放出大量熱，使溫度急速上升。與此同時(shí)，2的含量因燃燒反應(yīng)的不斷進(jìn)行而顯著下降，造成反應(yīng)速度減慢。這就造成溫度很快便在某一點(diǎn)達(dá)到峰值（此處即反應(yīng)速度最大處），隨后下降。在下降過(guò)程中，由于2的不斷消耗和溫度的下降使反應(yīng)速度的下降呈現(xiàn)先快后慢的特點(diǎn)。由此可見(jiàn)，當(dāng)出現(xiàn)大量竄氣時(shí)，由于含氧量增多，強(qiáng)化了燃燒反應(yīng)，從而造成CFBB立管內(nèi)物料燃燒結(jié)渣。

　　研究發(fā)現(xiàn)，除有竄氣量影響因素外，物料溫度、物料含碳量也是影響較大立管結(jié)渣的因素，而床層空隙率影響不大。當(dāng)溫度較高或高的含碳量時(shí)，極易在短時(shí)間內(nèi)使物料溫度大幅度上升，導(dǎo)致結(jié)渣。

　　4.預(yù)防結(jié)渣的原則竄氣不僅影響返料量，更重要的是由于竄氣的氣流含氧量多，使返料器可能結(jié)渣可能。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化較大，或燃料含灰量有較大變化時(shí)，立管內(nèi)料位也有大的變化，當(dāng)料位低至不能保證料封時(shí)，則易發(fā)生竄氣，這種情況應(yīng)予注意。

　　物料含碳量對(duì)結(jié)渣有較大影響。CFBB啟動(dòng)時(shí)物料含碳量可能較高，此時(shí)應(yīng)注意防止結(jié)渣。另外，鍋爐運(yùn)行中，也應(yīng)采取措施，防止飛灰含碳量過(guò)大，以免返料器內(nèi)物料結(jié)渣，同時(shí)可以提高燃燒效率。循環(huán)物料溫度與爐膛溫度有較大關(guān)系，在保證有關(guān)性能指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡可能選用較低的爐膛溫度。例如，將分離器布置在中溫區(qū)是可取的。

　　立管、返料器要良好密封，以防止漏風(fēng)使物料結(jié)法鍋爐停爐或壓火時(shí)，要及時(shí)放掉立管和返料器內(nèi)的物料，否則易團(tuán)聚堵灰；且高溫物料長(zhǎng)時(shí)間積聚在立管系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，容易因漏風(fēng)而發(fā)生燃燒結(jié)渣事故。減少循環(huán)物料的停留時(shí)間在滿足物料循環(huán)量的前提下，應(yīng)盡量減少其在立管系統(tǒng)內(nèi)的停留時(shí)間。

　　可采取對(duì)立管和返料器進(jìn)行冷卻的措施，以降低循環(huán)物料溫度