循环流化床（cfb）锅炉低温烘炉的实践

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1、循环流化床（CFB）锅炉低温烘炉的实践1引言我国电力事业的发展，是以煤炭作为主要的一次能源。煤炭的燃烧势必造成对大气环境的污染。循环流化床（CFB）燃烧技术是公认为燃烧煤炭造成环境污染较低的燃烧方式。近年来随着环境保护要求的日益严格，CFB锅炉获得了很大程度的应用，目前已有140多台100MWCFB锅炉机组。中国是世界上CFB拥有数量最多、装机容量最大的国家。CFB锅炉由于其燃烧机理不同于其它类型的锅炉，在锅炉结构上有其独特之处，其最大的特点是燃料在炉内被控制在较低温度（800℃—900℃）下燃烧。燃料颗粒在炉内多次循环，以达到抑止烟气中Nox的生成和利用循环物料中固硫剂作用降

2、低So2的排放。物料在炉内循环是CFB锅炉最大特色，必然要求锅炉在结构上适应。CFB锅炉的炉膛、旋风分离器、回料器、外置床、冷渣器以及各部件相联的通道在锅炉运行中都将经受800℃—900℃的高温烟气和物料冲刷，其内壁必须敷设耐火或耐火耐磨的内衬材料。CFB锅炉运行中，高浓度的固体物料将长期冲刷循环系统各部的内衬材料，因此，对耐火耐磨内衬材料提出了严格的要求，根据锅炉部件的特点，除合理选择耐火耐磨内衬材料的材质之外，内衬材料还必须要适应该部件的结构特点来敷设，除了结构规矩的部位采用烧成的耐火耐磨砖衬之外，大多数部位都采用具有可塑性的耐火耐磨浇注料。这些内衬材料均在锅炉安装现场就地

3、制作成型，它将经历“加水浇注成型”、“自然养护”、“烘炉（干燥和固化）”的过程，才能使内衬材料达到预期的性能要求，其中，内衬材料的干燥过程显得格外重要，它将直接关系内衬材料的质量和性能以及内衬材料的使用寿命，影响到锅炉运行可靠性。原始的烘炉方法是采用在炉内燃烧木柴、焦碳和启动点火油燃烧器作为烘炉热源。这种加热方法，由于加热温度和升温速度均无法控制，热源位置也受到很大限制而造成内衬材料敷设部位有不能加热的死角，因此烘炉招致内衬材料的缺陷甚至大面积损坏屡见不鲜。无法确保内衬材料性能和质量的要求。哈尔滨普华烘炉技术服务公司在上海锅炉厂有限责任公司和山东电建一公司的支持下，开发了一种新

4、型烘炉工艺——无焰烘炉，经过二年多的实践，证实该烘炉方法不仅是一种省工、省时、省燃料的先进烘炉工艺，更能确保烘炉的质量。2、低温烘炉工艺烘炉的目的是保证不损坏内衬材料的前提下，通过加热方法使内衬材料得到充分干燥，干燥后再加热，使内衬材料在高温下固化并使其陶瓷性结合而达到最优的物理性能。因此，把烘炉工艺区分为低温烘炉阶段和高温烘炉阶段。内衬材料的干燥——低温烘炉是确保烘炉的成功和内衬材料质量的关键。也就是对内衬材料干燥过程作有效控制，使其适应内衬材料水份析出的规律。内衬材料的水份，由吸附方式与材料结合的游离水（自由水）和与材料矿物质化合方式结合的结晶水（化合水）组成，游离水常压

5、下在水沸点温度蒸发逸出。一般在110℃左右已具备完全逸出的条件。结晶水一般在200℃左右开始逸出。对于结构致密的内衬材料来说，如果水份转化为水蒸汽的速度远大于蒸汽逸出的速度，积累的蒸汽压力超过材料抗张强度，会使材料爆裂剥落。研究材料水份析出规律，以便为确定烘炉工艺的温度、温升速度，加热时间等参数提供依据。图1所示为二种氧化铝基浇注料在升温过程中的脱水率。从图中看出，自然养护中将会大量析出游离水，适当延长脱模后自然养护时间有利于游离水的析出和烘炉加热干燥，加热0到200℃左右水份析出速度趋缓，并随温度升高继续析出，至500℃时，水份已基本逸出，继续升温已无助于水份的析出。为了进一

6、步验证烘炉过程中，水份析出和温度、时间的相关性，公司曾取烘炉现场的样品，在试验室热天平中作水份析出试验，试样的加热升温过程模拟了烘炉的升温过程，即升温至150℃保持恒温，再升温至350℃保持恒温，再升温至600℃。热重测试的结果示于图2。图2中看出，在整个升温和恒温过程中，水份析出是连续的，恒温过程并不影响到水份析出，但延缓了水份析出速度。升温至400℃水份已基本析出，继续升温对水份析出已无意义。图1与图2所示的测试结果，得出了基本一致规律，验证了游离水和结晶水析出的温度条件，升温过程中升温速度与水份析出速度的相关性。特别是图2所示结果，对烘炉工艺参数的制订更有指导意义。3、低

7、温烘炉工艺参数、烘炉温度和温升曲线根据内衬材料水份析出特性，确定了如下的以内衬材料无损坏干燥的低温烘炉工艺原则：烘炉温度由常温开始缓慢升高至400℃左右，保证水份能缓慢地充分析出；同时要求锅炉各烘炉部位温度应该是均匀的，一则是避免水份过快蒸发导致内衬材料爆裂、剥落，再则使材料在缓慢和均匀升温中顺利膨胀，避免材料在受热过程中因为内外层温度梯度过大产生应力集中而招致损坏，因此升温速度宜控制在10℃％/小时以下；再则，为保证内衬材料中游离水充分析出，温度至150℃时，恒温一段时间，温升至350－4