试论循环流化床锅炉分离器中心筒改造对锅炉性能的影响

试论循环流化床锅炉分离器中心筒改造对锅炉性能的影响

鹿维平

中国电建集团海外投资有限公司 750002

摘要：循环流化床锅炉是当前社会热能生产中应用的重要装置，而在众多的锅炉应用中，循环流化床锅炉的燃烧效率比较高，并且在其生产过程中，也具有污染物排放相对较少的特点。而在循环流化床锅炉进行生产过程中，分离器中心筒是十分重要的装置，其不仅会影响循环流化锅炉的应用效果，还对其工作性能形成影响。所以，在循环流化床锅炉使用过程中，还需要做好对锅炉的使用效果控制，完成对中心筒优化，也可以提升循环流化床锅炉的使用效果。

关键词：循环流化床；锅炉分离器；中心筒；锅炉性能；影响；

引言

循环流化床锅炉(CFB)有许多优点，例如燃烧效率高、燃料适应性广、污染物排放低、负荷控制性能好、资源利用效率高等，广泛应用于国内外的发电行业。CFB锅炉主要燃烧煤粉和煤矸石。煤泥具有一定的加热值、高含水率、高粘度的特性。当前CFB锅炉利用煤泥燃烧发电，是有效降低锅炉成本、提高电厂经济效益的有效途径。但是，由于煤泥含水量高、灰分高，锅炉烟气中飞灰的质量浓度较高，锅炉组分的磨损也有所增加。

1中心筒的原理与作用

循环流化床锅炉的高温旋风分离器是锅炉的核心部件之一，其主要作用是将大量高温固体物料从气流中分离出来，送回炉膛，以保证燃料和脱硫剂多次循环燃烧反应。中心筒是旋风分离器的关键部件，是流化床锅炉的心脏，它正常运行的好坏直接影响循环倍率和锅炉效率的高低。分离器内的循环物料分为下降旋流和上升旋流。沿着分离器四周的为下降旋流，此旋流的作用是将炉膛内的粗颗粒带至分离器底部，使其返回炉膛形成炉内循环物料，将炉膛内底部密相区的温度带至炉膛稀相区，使得锅炉能够更好的进行热传导。分离器中部的中心筒所对应的位置为上升旋流，此旋流的作用是将分离器内的较轻的细颗粒带出分离器，进入尾部烟道，从而达到物料自平衡的状态。在早期锅炉设计时为了锅炉的热效率考虑，通常采用较高的床温来提高炉内的热辐射量，为了达到炉内的物料平衡，通常采用较大直径的中心筒进行布置。中心筒直径越大，上升旋流的量越多，被带出炉内的循环灰也越多。反之中心筒直径越小，分离器内的上升流也随之减少，进入炉膛内的循环物料会更多。

2中心筒结构的问题

本次项目研究过程中，针对机组的项目技术进行综合优化，并且其研究过程中，需要实现各项管控技术应用效果，同时，也要提升中心筒结构优化效果。本文研究中，发现试验中的锅炉分离器和中心筒都存在一定的问题。（1）分离器压降在150MW负荷下约700Pa，满负荷下约1900Pa，其工作效率与实际的中心同技术存在一定的差距，影响中心筒结构的应用效果，并且在其进行核心技术应用中，也可以完成中心筒结构的综合优化管控，确保其技术的控制更加合理。（2）中心筒使用过程中选择吊挂方式，吊挂方式能够保证中心筒结构完成良好的管控，在其设计应用中，也要做好对中心筒结构的设计分析，同时，进行项目研究中，中心筒结构的综合优化也非常关键，最大程度上提升中心筒的综合优化设计效果。其吊架、吊耳的使用过程中，引入容易出现故障问题。而选择吊挂的方式，容易造成中心筒偏斜问题，影响中心筒的综合应用效果。

3改造后对循环流化床锅炉的影响分析

3.1中心筒固定方式改变

原中心筒以自由吊挂式固定，由于吊臂和吊耳露置在烟气通道内，长时间运行后，筒体吊耳材料容易碳化。本次改造中心筒固定方式采用支座式，可以有效的防止在运行中因膨胀问题而使筒体变形，用支座来固定中心筒，待中心筒安装就位后重新用浇注料将支座包裹，防止支座裸露在烟气通道内。然后用销子连接支座与中心筒，使之保持能相对滑动的状态，以保证中心筒在受热膨胀或冷却收缩时均不会受到较大的阻力发生变形。

3.2分离器效率影响

分离器效率主要与床温、炉顶差压、分离器压降、飞灰粒径等有关。第一，床温的影响度。改造后，分离器效率提高，炉内循环灰和床料增加，床温相应降低。二是炉顶压差表示炉顶稀释相区内颗粒的浓度，因此随着分离效率的提高，炉顶压差也增大。分选机内部提升导体阻力和循环区域越大，分选机通过前后烟气压力下降幅度越大，分选机的分离度越高。

3.3使用效率分析

在循环流化床锅炉的使用过程中，要求对其锅炉装置进行综合应用设计，确保其装置的设计应用更加合理，也能够提升装置的使用效果，也可以提升设计质量。在循环流化床锅炉使用中，要求做好对锅炉的综合应用管控。并且其锅炉的应用中，还可以完成对装置设计应用的综合控制效果。并且研究中，更应该提升其锅炉装置的用量设计，在其技术的应用中，也需要实现各项技术管控分析，确保其装置的应用更加合理。其使用效率分析中，包括负荷、功率以及效率等全面内容。如改造前，循环流化床锅炉负荷为50%、功率为149.68MW、使用效率为90.10%。在中心筒改造后，50负荷状态下，功率为218.42、效率90.44%。均有所提升。

3.4中心筒偏心改造

中心筒筒体自下而上分为进口段、过渡段、出口段，其出口段中心线与旋风分离器的中心线同心，进口段没有设置在旋风分离器的中心，而是将其向远离入口烟气流向的方向做一定的偏移，采用这种偏心布置后，会使烟气在刚进入分离器时有一个较大流通截面。随着分离的进行，烟气量及物料量均不断减少，随之烟气流道宽度也在减小，这样会得到一个更加均匀的物料浓度场；偏心布置还可防止高温烟气直接短路到中心筒中，可以大大提高分离器的分离效率，其有益效果是显而易见的。

3.5尿素用量分析

在进行循环流化床锅炉中心筒改进过程中，要求对尿素用量进行分析。在本次试验研究中发现，改造前50%负荷状态下，尿素溶液流量为0.69t/h。而在改造后，50%负荷状态下尿素溶液流量为0.17t/h。说明尿素使用有大幅下降。一定程度上减少了应用成本。

3.6中心筒适当加长处理

由于烟气在中心筒与壁面之间运动，中心筒插入深度直接影响分离器性能，随着中心筒长度的增加，分离器效率会逐步提高。中心筒插入分离器的深度对分离效率和阻力都有显著影响：若插入过短，易造成烟气短路，分离效率降低；若插入过深，造成二次夹带，也使分离效率下降。本次改造中将旋风分离器中心筒的下段加长300mm，来提高分离效率，从而降低床温，保护过热器，降低过热器和省煤器的磨损，降低飞灰可燃物。在实际操作中注意，适当加长中心筒，在高负荷时，烟气的阻力有所增加，会在一定程度上加大引风机的出力。

结束语

本文针对循环流化床锅炉分离器中心筒改造进行分析，主要针对其结构改造、吊挂方式进行改造，同时，在研究中也建立相关试验，通过实验的建立完成对循环流化床锅炉的性能分析，发现从尿素用量以及整体锅炉效率方面都有所提升。证明中心筒的优化改造，对于循环流化床的技术设计应用更加合理，也能够最大程度提升循环流化床的应用效果，确保其技术的应用更加合理，提升设计效果。

参考文献

[1]刘桂松.试论循环流化床锅炉分离器中心筒改造对锅炉性能的影响[J].中国设备工程,2022(04):124-125.

[2]李佩珍.循环流化床锅炉中心筒优化分析[J].中国井矿盐,2022,53(01):5-6+11.

[3]张晓蕾,刘建新,张海鹏,贺娇,魏耀东.循环流化床锅炉旋风分离器中心筒的外压稳定性分析[J].热力发电,2021,50(02):84-88.

[4]茹宇,许杰,任朝晖,陈新宇,高洪培,时正海,王海涛,孙献斌.循环流化床锅炉分离器中心筒改造对锅炉性能的影响[J].热力发电,2020,49(06):26-31.