刘金鹏，田 军

久泰能源有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017100

因为自循环流化床锅炉的出现循环流化床燃烧技术已广泛应用于世界。循环流化床锅炉是一种国际公认的清洁煤燃烧技术，其广泛的适应性，良好的脱硫效果，低NOx 排放，方兴未艾的燃煤电厂的负载调节性能优势。循环流化床锅炉技术已进入世界先进水平，循环流化床锅炉的总装机容量也居世界第一，但锅炉脱硫的现状并不十分乐观的脱硫系统，锅炉的可用性脱硫效率不高，所以循环流化床锅炉还存在许多问题，与国际先进水平还有一定的差距。

1 循环流化床锅炉简介

循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，它与鼓泡床锅炉的最大区别在于炉内流化风速较高（一般为4 m/s～8m/s），在炉膛出口加装了气固物料分离器。被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后，再送回炉内燃烧床上循环燃烧。循环流化床锅炉可分为两个部分：第一部分由炉膛（快速流化床）、烟气气固物料分离器、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与其它常规锅炉相近。

循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。

被一次风吹起来处在悬浮状态的床上大颗粒，这部分具有流体的性质，被吹走的为小颗粒，气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛，这部分成了循环燃烧，于是得名循环流化床锅炉工作原理。

2 炉膛爆炸事故

锅炉炉膛或烟道内燃料突然强烈燃烧或熄火，燃气压力骤增或骤减，超过炉墙或烟道内所能承受能力而造成破裂的事故。有外爆和内爆两种，前者是炉膛或烟道内聚集的可燃混合物被引燃，导致急剧不可控的爆炸性燃烧，燃气体积迅速膨胀，使炉墙或烟道向外爆裂。后者是炉膛灭火，烟气体积随温度降低迅速减小，这时，如送、引风机调整不当引风机抽力瞬间过大，使炉墙或烟道承受很大的负压力而向内爆裂（大容量锅炉易出现此问题）。爆裂危害很大，特别是外爆，不仅会造成炉膛或烟道破裂，锅炉的钢架弯曲或断裂，也会使有关的受热面管子破坏和造成人身伤亡，修复工作困难，停用时间长，直接和间接损失都很大。

2.1 事故原因

外爆起因主要是炉膛灭火处理不当，继续送入燃料，使炉内燃料与空气比（即煤粉浓度）增大，达到一定程度并被引燃形成爆炸。目前对锅炉的炉膛结构部件（包括炉墙包壳，水冷壁刚性梁，水冷壁与冷灰斗的连接部分）、烟道的设计瞬态承压能力，国内外均按不超过±8.7kPa 考虑，即使如此，也不能承受煤粉爆然所产生的压力。另外，爆炸的强烈程度和规模取决于点燃时的可燃物量和瞬间混入的空气量。在煤粉炉中，当煤粉/空气混合物浓度处于0.3 kg/m3～0.6kg/m3时，爆炸的可能性和危害性就很大，浓度大于1 kg/m3时，爆炸产生的压力反而见效，小于0.1 kg/m3时，一般不会爆炸。气粉混合物中相对含氧量，对可爆性也有影响，含氧量的比例越大，爆炸的可能性越大，产生的爆炸力越强，含氧量小于14%时，一般无爆炸危险。其次是在炉内已积存的燃料被突然引燃而爆燃，如点火前已有油、可燃气体或煤粉漏入炉膛，未进行吹扫即点火，或反复点火未成功，以及油枪雾化不良、点火能量小，锅炉长期在低负荷下运行、个别燃烧器灭火等，都可能在锅炉内不同部位上积存燃料，当这些积存的燃料，被增大的通风或吹灰等扰动时也会形成爆燃。运行中媒质变化、风煤比失调以及给粉自流，燃料、空气瞬间中断等，都可能引起灭火和爆炸事故。发生内爆的原因主要是炉膛灭火、燃料中断，还有可能是送风机跳闸和起、停炉过程中操作不当，使炉内平衡通风破坏，瞬间负压过大等。

2.2 预防措施

主要是防止炉膛灭火及灭火后能正确处理，停止向炉内送入燃料，进行吹扫后再按规定点火。另外应根据锅炉容量的大小，设置炉膛安全监控系统，如炉膛压力保护和火焰监视器等。对较大容量的锅炉应配置较完善的炉膛安全监控系统，它具有对炉膛火焰监视、报警、自动定时吹扫以及炉膛压力保护、灭火保护、自动切除燃料（MFT）等功能，是防止炉膛外爆最有效的手段之一。在防止内爆方面，除对炉膛和烟道的强度设计应考虑低烟气流量下引风机可能产生的最大抽力外，在控制系统上应对炉膛压力信号传诵给引风机的控制系统，使其在负压过大时直接闭锁和减载，以降低内爆的可能性。

3 燃烧熄火

流化床燃烧烷是一种燃烧方式且介于层燃燃烧与煤粉悬浮燃烧之间。层燃料燃烧不容易发生意外熄火；易产生燃烧熄火事故的多数是粉煤燃烧悬浮燃烧，只要停止粉末供给，立即出现熄火。流化床燃烧处于层燃燃烧和煤粉燃烧之间，这样就容易发生熄火的危险。

3.1 事故原因

断煤是引起流化床燃烧的熄火的主要原因。燃烧的流化床中有大量灼热的床料，床温度通常为850℃～1050℃，95%的热灰渣于床料中，剩下约5%为可燃物质，以焦炭为主。同时每分钟添加新的燃料只占约1%。大量的热灰床材料是惰性的物质，它不会与新添加的燃料氧气竞争。相反为新型燃料加热和点燃提供了丰富的热量。因此，在循环流化床燃烧过程中，点火和燃烧条件对新添加的燃料是最好的。当循环流化床燃烧发生短时断煤时，床料中的5%左右的可燃物质还能维持3min～5min 的燃烧。因此，在循环流化床燃烧过程中，只要保持连续的煤并根据负载的变化，根据煤的量的变化适当调整，一般不熄火。

煤的水分大于8%是造成断煤的主要原因，煤在煤仓内搭桥、堵塞、不下煤，而运行人员没有发现，未能及时消除。

3.2 预防措施

在实际运行中，应设计较大的干煤棚，控制煤的水分低于8%；加强给煤监视，设计断煤警报器或语音提醒是防止断煤的有效措施。

通过对循环流化床锅炉运行中出现问题的分析及研究以及循环流化床锅炉在中国能源方面的重要作用，让我们更深层次的理解了循环流化床锅炉在未来的发展趋势。

[1]胡玉龙.在用工业锅炉节能运行与改造[J].应用能源技术，2009（3）：15-17.

[2]岑可法，倪明江，等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京：中国电力出版社，1997.