- 相關推薦
循環(huán)流化床鍋爐的啟動和運行論文
內容摘要
本文從循環(huán)流化床鍋爐在啟動運行中所碰到點火難、易結焦、磨損嚴重的問題出發(fā)，闡述了產生這些問題的機理，詳細提出了解決這些問題的措施。
循環(huán)流化床鍋爐以其具有的獨特優(yōu)點，是國內外目前競相發(fā)展的燃煤技術。同時眾所周知，循環(huán)流化床鍋爐在啟動運行中，還普遍存在著點火難、易結焦和磨損嚴重的問題，即人們常說的“三關”。如何闖過這“三關”，已成為循環(huán)流化床鍋爐在推廣使用中的主要課題之一。
一、點火關
對于不同的煤種和爐型結構，點火啟動方法各有差異，但其共性的東西還是主要的。國產35-75t/h循環(huán)流化床鍋爐一般都采用輕柴油點火，有床上點火和床下點火兩種方式。由于床下點火具有點火快、省力、省油等特點，所以使用較為廣泛。在實際操作運行過程中，一些用戶由于開車準備工作不充分或操作運行經(jīng)驗不夠，點火時總是容易發(fā)生爐膛滅火或結焦事故，從點火試運行到并汽往往要經(jīng)歷十次、二十次甚至更多的時間，既影響了整個工程進度，又浪費了大量的人力物力。
怎樣才能順利闖過點火這一關呢？
1．鍋爐安裝完畢驗收合格后，首先應做冷態(tài)試驗，其目的是檢驗爐子流化狀況，了解布風裝置阻力特性，發(fā)現(xiàn)鍋爐在設計安裝中存在的問題，提出解決辦法。冷態(tài)試驗內容主要包括：點火油槍霧化試驗、布風均勻性試驗、布風板阻力特性試驗、料層阻力試驗等。
2．烘、煮爐完成以后，根據(jù)冷態(tài)試驗參數(shù)決定點火方案。點火前，在爐床上鋪設一層點火底料，其厚度一般為350—800mm左右，太厚，雖著火初期比較穩(wěn)定，但點火所需的流化風量大，加熱升溫時間長，還易造成加熱不勻的現(xiàn)象；料層太薄，雖著火時間短、省油，但布風不均勻，底料局部被吹穿可能造成結焦，且著火初期床溫不穩(wěn)定，易受斷煤或堵灰的影響，發(fā)生滅火或結焦事故。
底料粒度一般在0—13mm之間，如果太細，大量細顆粒易被流化風帶走，使料層變薄；顆粒太粗，啟動時需較大風量才能將底料流化起來，點火升溫困難。一般來說，底料中的細顆粒流化時處于底料的上層，作為著火期的引火源，大顆粒起著在爆燃中吸收燃料熱量、自身燃燒后又能儲熱維持床溫的作用。底料熱值一般應控制在2093—4186KJ/Kg(500—1000Kcal/Kg)范圍內。熱值太高，點火時溫升速度快，點火難以控制，易造成超溫結焦；若熱值太低，床溫升高困難，易發(fā)生揮發(fā)份析出并燃盡，但床溫仍達不到著火溫度的情況。
3．點火過程分底料預熱、著火和過渡三個階段。首先啟動引風機、一次風機，各風門開到冷態(tài)試驗確定的正常流化位置，保持一定的爐膛負壓，投油槍，注意觀察煙氣發(fā)生器出口煙溫（≤950--1000℃），否則開大冷風門降溫。底料預熱過程應緩慢升溫，采用油量和風量控制床溫，待床溫升至400--450℃時，可少量間斷投煤，密切注視床溫變化。當床溫升到700℃以上時，若給煤正常，燃燒穩(wěn)定時可解列油槍。一般來說床溫在300℃以下時，因物料吸熱量大，溫升較快，到300--450℃時溫升較慢，450℃以上時投煤一段時間后溫升又開始加快，說明投入的煤開始著火，床溫接近600℃時，加入爐內的煤開始大量著火，此時應加大流化風量，控制溫升速度以防止結焦。當鍋爐負荷達到30%--40%以上時可投入二次風助燃。值得注意的是，點火燃料宜采用發(fā)熱值較高的煙煤，特別是燃煤中不要摻入煤矸石、造氣爐渣、石灰石等其它不易燃燒的燃料或原料。
一次成功的點火過程，主要應注意的是床料厚度、床料篩分特性以及床料性質及配比，操作中嚴格控制點火風量。實踐證明，每一種型式的循環(huán)流化床鍋爐其點火特性都有一定的差別，需要運行管理人員在實際操作中不斷摸索和總結，找出最佳點火升溫方案，確保一次點火成功。
二、結焦關
循環(huán)流化床鍋爐正常運行時爐膛溫度一般控制在850--950℃左右。實際操作運行中，不論在點火升溫階段還是正常運行階段，都有可能引起結焦事故。一旦發(fā)生結焦，將嚴重影響鍋爐設備的安全經(jīng)濟運行，且打焦時易損壞布風板、風帽、爐墻及水冷壁管等部件。
結焦主要分高溫結焦和低溫結焦兩種型式。高溫結焦是點火升溫階段經(jīng)常發(fā)生的事故，升溫時燃煤發(fā)生爆燃，造成床溫迅速升高，當溫度達到灰熔點以上時，使爐膛結成一個整體的焦塊表面。在正常運行過程中，若料層厚度控制不當或給煤機與風機自動調節(jié)不好，或配風閥開度過大、過猛，導致分離器分離下來的大量高溫灰進入爐膛而引起超溫而結焦。低溫結焦一般發(fā)生在點火升溫階段，如果底料過薄且不均勻，煙煤撒播不當，易在局部形成高溫，此時流化風量少，熱量傳遞不及時，局部會形成焦塊。
實踐表明，影響循環(huán)流化床鍋爐結焦的主要因素有以下幾點：
1.爐膛溫度過高，超過燃料煤灰熔點溫度；
2.料層太厚或不均勻，造成流化風量過大或過��；
3.點火底料厚度及熱值、入爐煤粒度、灰熔點值等；
4.工人操作水平，工廠自動化程度高低，儀表指示的正確性。
點火升溫階段，可燃物要在很短的時間內著火燃燒，易造成床溫迅速上升而進入爆燃階段，此階段底料本身的吸熱量遠小于放熱量，多余的熱量如果不及時被風帶走，勢必造成床內結焦。因此，控制爆燃成為點火升溫中必不可少的一項重要手段。
如果點火底料熱值過高，爆燃期溫升加快，爆燃時間延長。因此一旦發(fā)現(xiàn)爆燃期溫升速度很快，應及早停油槍。另外，根據(jù)爆燃初期溫升速度趨勢及早調整風量對控制爆燃也很重要。點火成功后，分離裝置投入，帶負荷時隨時觀察回料管內循環(huán)灰量的大小及床溫變化情況。根據(jù)操作經(jīng)驗，應嚴格控制料層厚度，掌握適當?shù)姆呕視r間。放灰時可根據(jù)燃料性質、負荷、床溫波動來控制，防止返料灰進入爐膛太多而引起床溫無法控制而結焦。在鍋爐正常爐內壓火時，應嚴格避免爐內進入冷風，冷風的進入可能造成未燃燒的可燃物燃燒而局部超溫結焦。
總之，控制穩(wěn)定的床層溫度，是防止爐內結焦的關鍵，而影響爐溫的因素主要是燃料發(fā)熱量、風量及返料量等。實際運行中燃料的品質會經(jīng)常發(fā)生變化，即使給煤量不變也會引起床溫的變化。另外，入爐煤粒度的變化會引起返料量的變化。在負荷不變時，風量增大，床溫也將發(fā)生變化（在床壓一定的情況下床溫下降）。為了保證運行中床溫穩(wěn)定在900℃±50℃之間，一般可不通過改變循環(huán)量來控制，而主要是通過風量和煤量進行控制。穩(wěn)定負荷運行時，可在小范圍內改變風量和煤量或同時改變風量和煤量來調節(jié)床溫，床溫高時，減煤或增風，床溫低時，減風或增煤。鍋爐滿負荷運行時，風量一般可保持不變，床溫波動時，通�？梢酝ㄟ^改變給煤量來穩(wěn)定床溫。
三、磨損關
國產循環(huán)流化床鍋爐通常都選用較低的循環(huán)倍率，爐膛內煙氣流速約為4.5—5m/s,應該說所產生的磨損是比較輕微的。但是在局部及截面縮小處，其磨損程度是正常的幾十倍甚至上百倍。常見磨損比較嚴重的地方有：埋管、爐墻、水冷壁管系統(tǒng)、分離器、過熱器、省煤器、空氣預熱器等。
�。ㄒ唬�、埋管磨損
埋管直接布置在爐膛布風板上方的沸騰區(qū)，其磨損程度是可想而知的，從以下函數(shù)關系可知：
其中：E—磨損量 ωT—沸騰床中煙氣流速
DP—顆粒平均值 Vf—沸騰床中顆粒濃度
氣流速度、粒子直徑、灰粒子濃度越大，磨損量就越大，與磨損量影響最大的是煙氣流速、顆粒直徑次之，灰粒子濃度影響最小。因此，對于設計有埋管的循環(huán)流化床鍋爐主要應采取以下措施：
1．降低入爐煤粒度。盡管磨損量與顆粒直徑成平方關系，而與氣流速度成立方關系，但粒徑愈小所需要的氣流速度就越低，可見減少顆粒直徑不僅本身減少了對受熱面的磨損，而且還因為顆粒直徑的減少降低了對埋管受熱面的磨損。
2．在埋管受熱面磨損嚴重部分加裝防磨鰭片，以保護管子表面不被磨損，并且在鰭片與鰭片之間還形成了由粒子組成的顆粒膜，對鰭片的磨損起緩沖作用。
3．埋管材質可選用高溫高硬度和抗氧化性能好的合金材料。如果要降低成本，至少應將鰭片材料采用合金鋼。同時還可以采用管壁加厚，在管壁表面涂刷高溫耐磨涂料等措施。
4．在實際操作運行過程中盡量使風室床壓不要超過規(guī)定值，一旦超過時就必須放渣保持料層厚度減少對埋管的磨損。
5.希望有關設備制造廠在鍋爐設計時盡量避免設計埋管受熱面。
�。ǘ�、爐墻磨損
目前在爐墻設計和耐磨材料的選取上各家鍋爐廠都有不同的方法，但同時也多少存在著一些缺陷。耐火材料的選取范圍應該是比較大的，而實際運行中總是出現(xiàn)這樣或那樣的爐墻磨損現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)垮塌事故。有關資料表明：對爐膛高溫且易受沖刷的區(qū)域應根據(jù)各自磨損特點采用不同耐火防磨材料，象目前使用較廣的碳化硅磚、剛玉磚、高鋁磚(Al2O3≥65%)等材料都可根據(jù)爐墻所處的位置局部采用。粘合劑材料選用HF-135高溫強度澆筑料和用磷酸溶液做合料的SiC澆筑料都比較理想，一般能比磷酸鹽質砼壽命長2-3倍。同時，鍋爐設備在安裝時要特別強調其筑爐質量。
�。ㄈ⑺浔诠芟到y(tǒng)的磨損
不論是膜式水冷壁還是光管水冷壁，在實際運行中都不同程度地存在著磨損現(xiàn)象。由于爐膛四角形成渦流的機會最多，因此往往磨損最為嚴重的就產生在這些地方。有些運行廠在主床四角被沖刷面在加裝磨條的基礎上采用高溫耐火防磨涂料噴涂在受熱面上，有些局部受煙氣沖刷的區(qū)域也可以采取該措施。另外建議鍋爐設計時對膜式水冷壁（包括尾部煙道等）的四個角最好做成具有一定半徑的圓弧形，以盡量減少煙氣擾動。
�。ㄋ模�、分離器磨損
不論是清華大學還是中科院或者是其它科研設計單位的技術，煙氣分離器從型式到布置都不盡相同，但其基本原理是一致的。要使達到煙氣和灰粒分離的目的，就必須使煙氣形成一定的渦流，這時煙氣流速增加，對分離器內壁形成強烈沖刷。長此下去，必然導致分離器內部磨損。為了減少分離器的高溫磨損，目前鍋爐設計時盡量將主分離裝置如旋風分離器、平面流分離器等布置在中溫或低溫區(qū)，但這樣布置以后大大增加了煙氣對一級過熱器的磨損，所以一般在爐膛出口一級過熱器進口設置了相對阻力較小的百葉窗式、迷宮式等型式的一級分離裝置。不管什么樣的分離器，其內壁都采用具有耐高溫、耐磨的材料做內襯，據(jù)資料介紹象SiC瓦、高鋁質瓦等應用都比較廣泛。
隨著我國耐溫耐磨材料的不斷研制發(fā)展，相信循環(huán)流化床鍋爐分離器的磨損問題在不遠的將來一定能得到徹底解決。
（五）、過熱器、省煤器、空氣預熱器的磨損
鍋爐尾部三大器（過熱器、省煤器、空氣預熱器）的磨損引起爆管在用戶中是相當令人頭痛的事情。長期以來，一些鍋爐制造廠和用戶采取拉稀管束、在彎頭處加護板、迎風處加白鋼防磨板等措施，且在局部加裝防磨板，并進行磨噴涂處理，但還是沒有解決根本問題。特別是入爐煤摻有煤矸石或造氣爐渣時磨損更為嚴重。建議用戶在鍋爐產品定貨時就應及早采取措施，針對燃料特性與鍋爐制造廠協(xié)商，采取有效的防磨措施，盡量延長鍋爐的使用壽命。
四、結束語
1.熟悉循環(huán)流化床鍋爐的基本原理和操作要點，是成功點火啟動 的基礎；保證合格的燃煤入爐粒度，是正常流化燃燒的條件。
2.控制穩(wěn)定的床層溫度，是防止爐內結焦的關鍵。
3.降低循環(huán)流化速度，是減少受熱面及爐墻磨損的主要因素，所以產品選型時一般應選用低倍率的循環(huán)流化床鍋爐為宜。
【循環(huán)流化床鍋爐的啟動和運行論文】相關文章：
床料粒度對循環(huán)流化床鍋爐啟動的影響論文04-30
CFB循環(huán)流化床鍋爐試運行中的結焦預防論文04-30
循環(huán)流化床鍋爐試題08-06
鍋爐運行論文05-01
鍋爐運行論文05-01
循環(huán)流化床鍋爐的控制特點04-30
循環(huán)流化床鍋爐脫硫的試驗研究04-30