135機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐的燃燒調(diào)整

馮小平

【摘要】本文從介紹135機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐原理入手，探討了135機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐的燃燒調(diào)整，對(duì)該類鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了一定的理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化；鍋爐；燃燒調(diào)整

0．引言

CFB是目前國(guó)際上潔凈燃煤技術(shù)中一項(xiàng)成熟技術(shù)，具有煤種適應(yīng)性廣，燃燒效率高，爐內(nèi)可實(shí)現(xiàn)脫硫脫氮等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)。

1．135機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐原理

其基本工作過(guò)程概述如下：

1.1煤和脫硫劑送入爐膛后，立即被大量處于流化狀態(tài)中的惰性高溫（830℃～930℃）物料包圍，充分混合，迅速著火燃燒，同時(shí)進(jìn)行脫硫反應(yīng)。

1.2在上升煙氣流的作用下炙熱惰性高溫物料與燃燒著的煤粒一起向爐膛上部運(yùn)動(dòng)，對(duì)水冷壁和爐內(nèi)布置的其他受熱面放熱，細(xì)小的煤粉顆粒完成燃燒離開爐膛。

1.3在上升氣流中，粗大粒子進(jìn)入懸浮區(qū)域后在重力及外力作用下偏離主氣流，從而貼壁下流，加強(qiáng)了爐內(nèi)熱量像受熱面內(nèi)工質(zhì)的傳送。這是循環(huán)流化床鍋爐有別于煤粉爐的又一特點(diǎn)，這一特征也保證了稍大煤顆粒在爐內(nèi)反復(fù)循環(huán)完全燃燒。

1.4 含有細(xì)小物料的氣固混合物離開爐膛后進(jìn)入高溫分離器，氣固兩相流中的大量固體顆粒被分離出來(lái)回送至爐膛，重新參與爐內(nèi)的流化和燃燒換熱，如此，循環(huán)燃燒得以進(jìn)行并完成。

1.5 未被分離出來(lái)的細(xì)小粒子成為飛灰，隨煙氣進(jìn)入尾部煙道，以完成過(guò)熱器、再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器的換熱，煙氣攜帶飛灰最后經(jīng)除塵器除去飛灰后排至大氣。

1.6 布風(fēng)板上布置有排渣口，利用氣固兩相流的流動(dòng)性將多余的物料排出爐膛，從而達(dá)到爐內(nèi)物料進(jìn)出的平衡，維持料層在合理范圍。

135機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐原理見圖1：

2．循環(huán)流化床內(nèi)的煤粒的燃燒過(guò)程

煤粒送入循環(huán)流化床內(nèi)迅速受到高溫物料和煙氣的輻射而被加熱，首先水分蒸發(fā)，然后煤粒中的揮發(fā)份析出并燃燒、最后是焦炭的燃燒。其間伴隨著煤粒的破碎、磨損，而且揮發(fā)份析出燃燒過(guò)程與焦炭燃燒過(guò)程都有一定的重疊。煤粒在流化床中的燃燒過(guò)程如圖2所示。

3．135機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整

循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)煤粉鍋爐不但在結(jié)構(gòu)上有所不同，而且在其燃燒方式和調(diào)節(jié)手段也有自身的特點(diǎn)。循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行調(diào)整的主要參數(shù)除了汽溫、汽壓、爐膛負(fù)壓之外，還應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)視床溫、床層壓力、床層密度、旋風(fēng)分離器灰溫、旋風(fēng)分離器料層高度、冷渣器選擇倉(cāng)及各冷卻倉(cāng)的風(fēng)室風(fēng)壓、布風(fēng)板壓力、渣溫、排渣溫度等。

135機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整運(yùn)行中需要控制的主要熱工參數(shù)如下：

3.1料層溫度

料層溫度是指爐膛下部燃燒室密相區(qū)內(nèi)流化物料的溫度。它是一個(gè)關(guān)系到鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)。流化床鍋爐內(nèi)的溫度必須嚴(yán)格控制，料層溫度最高不能超過(guò)990℃，最低不應(yīng)低于760℃。溫度高限的確立是防止溫度超過(guò)料層物料的變形溫度，低限防止鍋爐熄火。

在鍋爐運(yùn)行中，當(dāng)料層溫度發(fā)生變化時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)給煤量、一次風(fēng)量或一二次風(fēng)量比，調(diào)整料層溫度在控制范圍之內(nèi)。如料層溫度超過(guò)950℃時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少給煤量、相應(yīng)增加一次風(fēng)量或增加下二次風(fēng)量，使料層溫度降低；如料層溫度低于820℃時(shí)，應(yīng)首先檢查是否有斷煤現(xiàn)象，并適當(dāng)增加給煤量，減少一次風(fēng)量或減少下二次風(fēng)量，使料層溫度升高。一但料層溫度低于760℃，應(yīng)做壓火處理，需待查明溫度降低原因并排除后再啟動(dòng)。

調(diào)節(jié)床溫的主要手段是調(diào)整給煤量和一、二次風(fēng)量配比。如果保持過(guò)剩空氣量在合適范圍內(nèi)，增加或減少給煤量就會(huì)使床溫升高或降低。但此時(shí)要注意煤的顆粒度的大小，顆粒過(guò)小時(shí)，煤一進(jìn)入爐膛就會(huì)被一次風(fēng)吹至稀相區(qū)，在稀相區(qū)或水平煙道受熱面上燃燒，而不會(huì)使床溫有明顯地上升。當(dāng)煤粒徑過(guò)大時(shí)，操作人員往往會(huì)采用較大的運(yùn)行風(fēng)量來(lái)保持料層的流化狀態(tài)，否則會(huì)出現(xiàn)床料分層，床層局部或整體超溫結(jié)焦，這樣就會(huì)推遲燃燒時(shí)間，床溫下降，爐膛上部溫度在一段時(shí)間后升高。當(dāng)一次風(fēng)量增大時(shí)，會(huì)把床層內(nèi)的熱量吹散至爐膛上部，而床層的溫度反而會(huì)下降，反之床溫會(huì)上升。當(dāng)然，一次風(fēng)量一但穩(wěn)定下來(lái)，一般不要頻繁調(diào)整，否則會(huì)破壞床層的流化狀態(tài)，所以很多循環(huán)流化床鍋爐都把一次風(fēng)量小于某一值作為MFT動(dòng)作的條件。但在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)一次風(fēng)量卻仍是調(diào)整床溫的有效手段。二次風(fēng)可以調(diào)節(jié)氧量，增加二次風(fēng)后就加強(qiáng)了對(duì)爐膛上部的擾動(dòng)作用，會(huì)出現(xiàn)床溫暫時(shí)下降的趨勢(shì)。

當(dāng)床溫出現(xiàn)波動(dòng)并有大的偏差時(shí)，應(yīng)首先確認(rèn)給煤量是否均勻，給煤機(jī)是否出現(xiàn)故障，一次風(fēng)量是否合適。給煤量過(guò)多或過(guò)少、風(fēng)量過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使燃燒惡化，床溫失調(diào)。在正常運(yùn)行調(diào)整床溫時(shí)一定要保持給煤量和風(fēng)量均勻，遵循“先加風(fēng)后加煤”和“先減煤后減風(fēng)”的原則，調(diào)節(jié)幅度盡量小，要注意根據(jù)床溫變化趨勢(shì)，掌握好提前時(shí)間量。

3.2料層差壓

料層差壓是一個(gè)反映燃燒室料層厚度的參數(shù)。運(yùn)行中通過(guò)監(jiān)視料層差壓值來(lái)得到料層厚度大小。料層厚度越大，測(cè)得的床壓值亦越高。料層差壓視鍋爐容量和布風(fēng)板面積來(lái)決定。一般來(lái)說(shuō)，料層差壓應(yīng)控制在7000-11000Pa之間。料層的厚度(即料層差壓)可以通過(guò)爐底放渣管排放床料的方法來(lái)調(diào)節(jié)。

維持相對(duì)穩(wěn)定的床壓和爐膛壓力降是鍋爐運(yùn)行中十分必要的方面，對(duì)保證正常運(yùn)行至關(guān)重要。正常運(yùn)行中控制床壓的主要手段是調(diào)整排渣量。排渣方式多種多樣，有的是從底部放渣，有的則是從側(cè)面或前后墻放渣?？刂坪眠x擇倉(cāng)及其它冷卻倉(cāng)的床壓及床溫至關(guān)重要。

爐膛差壓是一個(gè)反映爐膛內(nèi)固體物料濃度的參數(shù)。通常將所測(cè)得的燃燒室上界面與爐膛出口之間的壓力差作為爐膛差壓的監(jiān)測(cè)數(shù)值。爐膛差壓值越大，說(shuō)明整個(gè)爐膛內(nèi)的物料濃度越高，爐膛的傳熱系數(shù)越大，則鍋爐負(fù)荷可以帶得越高，因此在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)所帶負(fù)荷的要求，來(lái)調(diào)節(jié)爐膛差壓。一般正常運(yùn)行中，床壓越高，爐膛差壓越高。爐膛差壓值控制在500-2000Pa之間較為合適。一般根據(jù)燃用煤種的灰份和粒度設(shè)定一個(gè)爐膛差壓的上限和下限作為開始和終止循環(huán)物料排放的基準(zhǔn)點(diǎn)。

此外，爐膛差壓還是監(jiān)視返料器是否正常工作的一個(gè)參數(shù)。在鍋爐運(yùn)行中，如果物料循環(huán)停止，則爐膛差壓會(huì)快速降低，因此在運(yùn)行中需要特別注意。料層差壓較高時(shí)，爐膛差壓也相應(yīng)偏高。

循環(huán)流化床鍋爐在爐膛內(nèi)布置了屏式再熱器，具備輻射式過(guò)熱器的某些特點(diǎn)。在煤粉爐中再熱器多布置成對(duì)流式，或以對(duì)流為主，有顯著的對(duì)流特性。再熱器蒸汽壓力低，其比熱較過(guò)熱器小，吸收同樣熱量時(shí)再熱汽溫的變化大。此外，由于再熱蒸汽是汽輪機(jī)高壓缸的排汽，低負(fù)荷時(shí)汽輪機(jī)排汽溫度低，使得再熱器需要吸收較多熱量才能汽溫達(dá)到額定值，所以再熱汽溫對(duì)工況變化較敏感，波動(dòng)范圍大。

循環(huán)流化床鍋爐在負(fù)荷調(diào)整時(shí)應(yīng)著重搞好兩平衡：物料平衡和熱量平衡。煤種發(fā)熱量發(fā)生變化時(shí)，床內(nèi)熱平衡的改變會(huì)影響床溫也就會(huì)影響負(fù)荷，發(fā)熱量越高，理論燃燒溫度越高，若密相區(qū)燃燒份額不變的前提下，床溫就會(huì)越高，汽溫、汽壓會(huì)升高，負(fù)荷升高。

3.3煤的粒度發(fā)生變化時(shí)對(duì)負(fù)荷的影響

給煤粒度越大，則從床料中逸出的顆粒量減少，這樣鍋爐不能維持正常的返料，造成鍋爐負(fù)荷下降。

3.4煤的含水量對(duì)負(fù)荷的影響

當(dāng)水份增加時(shí)，由于蒸汽所吸收的汽化潛熱增加，溫會(huì)下降，但水份可以同時(shí)促進(jìn)揮發(fā)份析出和焦炭燃燒，扣除添加水份造成的排煙損失后，總的趨勢(shì)是：床溫下降，負(fù)荷下降。

4.結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)熱工參數(shù)的調(diào)整，對(duì)鍋爐的燃燒效率以及熱效率都有較大的提高，鍋爐的運(yùn)行穩(wěn)定性有了很大的提高。[科]

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