CFB锅炉培训教材 - 图文(6)

2019-04-02 10:13

一般,运行中的一次风量主要根据料层温度来调整,料层温度高时应增加一次风量,反之,应减少。但一次风量在任何情况下,不能低于临界流化风量,否则,易发生结焦;二次风量主要根据烟气的含氧量来调整,氧量低说明炉内缺氧,应增加二次风量,反之则应减少二次风量,一般二次风调整中的参考依据是控制过热器后烟气含氧量在3%~5%之间。

如果二次风分段送入,第一段的风量必须保证下部形成一个亚化学当量的燃烧区(过剩空气系数小于1.0),以便控制NOx的生成量,降低NOx的排放。

C.播煤风和回料风调节

播煤风和回料风是根据给煤量和回料量的大小来调节的。负荷增加,给煤量和回料量必须增加,播煤风和回料风也相应增加。因此,播煤风和回料风是随负荷增加而增大的。这样,只要设计合理,在实际运行中可根据给煤量和回料量的大小来做相应调整。

(3)料层高度的调节

维持相对稳定的床高或炉膛压降是循环流化床锅炉运行中十分必要的,通常把循环流化床中某处作为压力控制点,监测此处压力,并用料层压降来反应料层高度的大小。有时料层高度也会用炉床布风板下的风室静压表来反映。冷态试验时,风室静压力是布风板阻力和料层阻力之和。由于布风板阻力相对较小,所以运行中利用风室静压力可大致估计出料层阻力,也就是说,根据静压力的变化情况,可以了解运行中沸腾料层的高低与流化质量的好坏。风室静压增大,说明料层增厚;风室静压降低,说明料层减薄。良好的流化燃烧状态下,压力表指针摆动幅度较小且频率高;如果指针变化缓慢且摆动幅度加大,说明流化质量较差,这时应进行合理的调整。

锅炉运行中,床层过高或过低都会影响流化质量,甚至引起结焦。放底渣是常用的稳定床高的方法,在连续放底渣的情况下,放渣速度是由给煤速度、燃料灰分和底渣份额确定的,并与排渣机构或冷渣器本身的工作条件相协调。在定期放渣时,通常的做法是设定床层压降值或用控制点压力的上限作为开始放底渣的基准,而设定的压降或压力下限则作为停止放渣的基准。这一原则对连续排渣也是适用的。如果流化状态恶化,大渣沉积将很快在密相区底部形成低温层,故监测密相区各点温度可以作为放渣的辅助判断手段。

风机风门开度一定时,随着床高或床层阻力的增加,进入床层的风量将减小,故放渣一段时间后风量会自动有所增加。

(4)炉膛差压的调节

燃烧室上部区域与炉膛出口之间的压力差被称为炉膛差压,它是一个反映炉膛内循环物料浓度量大小的参数。炉内循环物料越多,炉膛差压越大,反之越小。炉内循环物料的上下湍动,使炉膛内传热不仅有对流和辐射传热而且还有循环物料与水冷壁之间的热传导,这就大大提高了炉内的传热系数,此炉膛差压越大,炉内传热系数越高,锅炉负荷也越高,反之亦然。一般情况下,炉膛差压应控制在0.3~6.0kPa之间。在运行中应根据不同负荷保持不同的炉膛差压。差压太大时应从返料装置的放灰管中放掉部分循环物料。

此外,炉膛差压还是一个反映返料装置工作是否正常的参数,当返料装置堵塞,返料停止后,炉膛差压会突然降低,甚至为零,因此运行中需特别注意。

(5)床层温度的调节

维持正常床温是循环流化床锅炉稳定运行的关键。一般来说,床温是通过布置在密相区和炉膛各处的热电偶来监测的。目前国内外研制和生产的循环流化床锅炉,密相床温度大都选在800~1000℃范围内,温度太高,不利于燃烧脱硫,另当床温超过灰的变形温度时就可能产生高温结焦;温度过低,对煤粒着火和燃烧不利。若在安全运行允许的范围内一般应尽量保持床温高些,燃烧无烟煤时床温可控制在900~1000℃;当燃用较易燃烧的烟煤时,床温可控制在850~950℃范围内。

对于采用石灰石进行炉内脱硫的锅炉,床温最好控制在830~930℃范围内。选用这一

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床温主要基于该床温是常用石灰石脱硫剂的最佳反应温度,同样条件下能取得更高的脱硫效率。

影响炉内温度变化的原因是多方面的。如负荷变化时,风、煤未能很好地及时配合;给煤量不均或煤质变化;物料返回量过大或过小;一、二次风配比不当;过多过快地排放冷渣等。综合这些因素主要是由风、煤、物料循环量的变化引起的。在正常运行中,如果锅炉负荷没有增减,而炉内温度发生了变化,就说明煤量、煤质、风量或循环物料量发生了变化。当床温波动时,应首先确认给煤速度是否均匀,然后再判断给煤量的多少。给煤过多或过少、二风量过小或过大都会使燃烧恶化,床温降低;而在正常范围内,当负荷上升时,同时增加投煤量和风量会使床温水平有所升高。风量一般比较好控制,但给煤量和煤质(特别是混合煤)不易控制。运行中要随时监视炉内温度的变化,可通过及时调整风量来保证床温。

循环流化床锅炉的燃烧室热惯性很大,在炉内温度的调整上,往往采用“前期调节法”、“冲量调节法”或“减量给煤法”。

所谓前期调节法,就是当炉温、汽压稍有变化时,就要及时地根据负荷变化趋势小幅度调节燃料量;不要等炉温、汽压变化较大时才开始调节,否则将难以保证稳定运行,床温会出一现更大的波动。

冲量调节法是指当炉温下降时,立即加大给煤量。加大的幅度是炉温未变化时的1~2倍,同时减小一次风量,增大二次风量,维持1~2min后,然后恢复原给煤量。如果在上述操作2~3min时间内炉温没有上升,可将上述过程再重复一次,确保炉温上升。

减量给煤法就是炉温上升时,不要中断给煤量,且把给煤量减到比正常时值低得多的水平,同时增加一次风量,减少二次风量,维持2~3min,观察炉温,如果温度停止上升,就要把给煤量恢复到正常值,不要等炉温下降时再增加给煤量,因煤燃烧有一定的延时时间。

对于采用中温分离器或飞灰再循环系统的锅炉,用调节返回物料量和飞灰量的多少来控制床温是最简单有效的方法。因为中温分离器捕捉到的物料温度和飞来再循环系统返回的飞灰温度都很低,当炉温突升时,增大进入炉床的循环物料量或飞灰再循环量,可迅速抑制床温的上升。但这样会改变炉内的物料浓度,从而对炉内的燃烧和传热产生一定的影响,所以在额定负荷下,一般是通过改变给煤量和风量来调节床温的,尽可能不采用改变返料量的方法。

有的锅炉采用冷渣减温系统来控制床温。其做法是利用锅炉排出的废渣,经冷却至常温干燥后,再由给煤设备送入炉内降温。因该系统的降温介质与床料相同,又是向炉床上直接给入的,冷渣与床温的温差很大,故降温效果良好而且稳定。应该注意的是该方案需经锅炉给煤设备送入床内,故有一定的时间滞后。

对于有外置式换热器的锅炉,也可通过外置式换热器调节床温;对于设置烟气再循环系统的锅炉,还可采用再循环烟气量对床温进行调节。

3)负荷调节

循环流化床锅炉的变负荷运行能力比煤粉炉要大得多,所以其负荷调节灵敏度较好。在调峰电站和供热负荷变化较大的中小型热电站,循环流化床锅炉有很好的应用前景。

循环流化床锅炉的负荷变化范围和变化速度因炉型、燃料种类、性质的不同而不同。一般循环流化床锅炉的负荷可在25%~110%范围内变化,升负荷速度大约为每分钟5%~7%,降负荷速度约为每分钟10%~15%。

循环流化床锅炉的变负荷调节过程,是通过改变给煤量、送风量和循环物料量或外置换热器(EHE)冷热物料流量分配比例来实施的,这样可以保证在变负荷中维持床温基本稳定。在负荷上升时,投煤量和风量都应增加,如总的过量空气系数及一二次风比不变,则预期密相区和炉膛出口温度将稍有变化,但变化最大的是各段烟速及床层内的颗粒浓度,研究表明,采取上述措施后各受热面传热系数将会增加,排烟温度也会稍有增加。如某220t/h的循环

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流化床锅炉,负荷率由70%开始每增加10%,床温上升10~20℃,炉膛出口烟温上升30~40℃,排烟温度上升约6℃,同时减温水量也将上升。

对于无外置式换热器的锅炉,变负荷调节一般采用如下方法:

(1)改变给煤量和总风量,是最常用也是最基本的负荷调节方法。

(2)改变一、二次风比,以改变炉内物料浓度分布,从而达到调节负荷的目的。炉内物料浓度改变,传热系数必然改变,从而使传热量改变。一般随着负荷增加,一次风比减小,二次风比增加,炉膛上部稀相区物料浓度和燃烧份额都增大,炉膛上部及出口烟温升高,从而增加相应受热面的传热量,满足负荷增加的需要。

(3)改变床层高度。提高或降低床层高度,可以改变密相区与受热面的传热量,从而达到调节负荷的目的。这种调节方式对于密相区布置有埋管受热面的锅炉比较方便。

(4)改变循环灰量。利用循环灰收集器或炉前灰渣斗,在增负荷时可增加煤量、风量及灰渣量;减负荷时可减少煤量、风量和灰渣量。

(5)采用烟气再循环方法,改变炉内物料流化状态和供氧量,从而改变物料燃烧份额,达到调节负荷的目的。

对有外置式换热器的循环流化床锅炉,可通过调节冷热物料流量比例来实现负荷调节。负荷增加时,增加外置换热器的热灰流量;负荷降低时,减少外置换热器的热灰流量。外置换热器的热负荷最高可达锅炉总热负荷的25%~30%。

在锅炉变负荷过程中,汽水系统的一些参数也发生变化,所以在进行燃烧调节的同时,必须同时进行汽压、汽温、水位等的调节,维持锅炉的正常运行。

3.流化床锅炉的运行监测与连锁保护

为确保循环流化床锅炉的安全运行,应重点考虑如下方面的保护方案。 1)炉膛燃烧监测

循环流化床锅炉内温度分布均匀,炉膛径向和轴向温度波动很小。为此,一般循环流化床锅炉多采用温度检测方式进行炉膛监测。首先,必须在炉膛内适当位置安装热电偶,通过观察温度的变化间接了解炉膛火焰的状况,有时也可通过观察炉膛出口处氧浓度来监视炉内的燃烧状况。

2)主燃料跳闸(MFT)系统.

循环流化床锅炉主燃料的跳闸原则应该是根据确保送风压差足够高,使入炉燃料能稳定着火、燃烧来判断。如果床温未达到预定的最低值,应防止主燃料进入床区,该最低值可根据经验设置,一般可取760℃。此外,在下列情况之一发生时,即应紧急停炉—实行强制性主燃料跳闸。

(1) 所有送风机或引风机不能正常工作; (2) 炉膛压力大于制造商推荐的正常运行上限; (3) 床温或炉膛出口温度超出正常范围; (4) 床温低于允许投煤温度,且辅助燃烧器火焰未被确认。

主燃料跳闸后,应根据现场情况决定是否关停风机。在不停风机时,应慎重控制入炉风量,而不应盲目地立即减小风量。

3)联锁保护

联锁系统的基本功能是在装置接近于不合理的或不稳定的运行状态时,依靠预设顺序限定该装置的动作,或是驱动跳闸设备产生一个跳闸动作。对于循环流化床锅炉,当流化床燃烧室内达到正压极限时,锅炉保护将动作,停止输入燃料并切断所有送、引风机。在引风机后面的闭式挡板维持开启位置的同时,全开风机入口挡板,在引风机惰走作用下炉膛减压。

但是,由于流化床燃烧室是密闭的,因而存在着由于引风机惰走而迅速达到负荷极限的危险。为此,在引风机后面装了闭式挡板,其关闭时间为2s。当达到炉膛负压极限时,闭

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式挡板即可关闭,切断引风机的全部气流。

4)吹扫

循环流化床锅炉在下列情况下需要进行吹扫: (1) 冷态启动之前; (2) 运行中主燃料跳闸使床温低于760℃; (3) 运行中给煤机故障使床温低于650℃; (4) 进行热态或温态启动之前。

吹扫时应使足够的风量进入炉膛,以将可燃气体从炉膛带走,并防止一切燃料入炉。吹扫时应确认入炉风量符合吹扫要求,执行吹扫程序直到达到规定时间。

4.固体物料循环系统的运行

固体物料循环系统能否正常投入运行,对循环流化床锅炉运行,特别是对锅炉负荷和燃烧效率具有十分重要的影响。

1)返料装置的运行

图1-10为循环流化床锅炉上常用的返料装置。它由耐火材料与不锈钢钢板制成,将其分成Ⅰ灰室和Ⅱ灰室。其布风系统由风帽、布风板和两个独立的风室组成。风量由一次风管或单独的返料风管引来,由阀门控制。根据需要可分别调节Ⅰ灰室和Ⅱ灰室的风量,达到改变回送灰量的目的。锅炉点火投运一段时间后(如4h)返料装置中便积满了灰,这时可投入灰循环系统。投运前,先从返料装置底部的放灰管排放一部分沉灰,然后逐渐

缓慢开启Ⅰ灰室的风门使其中的灰有所松动,再逐渐开 图1-10 J型阀结构示意

启Ⅱ灰室的风门,将飞灰送入炉内。开启阀门时、要特别仔细,由于启动过程中物料惰性及摩擦阻力的影响,送风开始时飞灰不能送入。当风量加大到某一临界值后,飞灰则大量涌入炉内,致使床温骤降,甚至炉床熄火。所以,在准备投运飞灰循环时,可将床温调整到上限区内,以承受床温骤降的影响。同时,返料装置的风量控制阀门应密封良好,开启灵活,调节性能好。

飞灰循环系统投运后,要适当调整返料装置的送灰量。通过适当调整两个送风阀门的开度可以方便地控制循环灰量的大小。

2)物料循环系统的工作特性 物料循环系统正常投运后,返料装置与分离器相连的立管中应有一定的料柱高度,这样一方面可阻止床内的高温烟气反窜入分离器,破坏正常循环,另一方面又具有压力差,使之维持系统的压力平衡。当炉内运行工况变化时,返料装置的输送特性能自行调整。如锅炉负荷增加,飞灰夹带量增大,分离器捕灰量增加;如返料装置仍维持原输送量,则料柱高度上升,压差增大,因而物料输送量自动增加,使之达到平衡。反之,如负荷下降,料柱高度亦随之减小,物料输送量亦自动减小,飞灰循环系统达到新的平衡。因此,在正常运行中,一般不需调整返料装置的风门开度,但要经常监视返料装置及分离器内的温度状况。当炉膛差压过大时,可从返料装置下灰管排放一部分灰,以减轻尾部受热面的磨损和减少后部除尘器的负担;也可排放沉积在返料装置底部的粗灰粒以及因磨损而使分离器壁面脱落下来的耐火材料,由于这些脱落物会对返料装置的正常运行构成危害。

九、循环流化床锅炉的优点

1) 燃料适应性强。由于循环流化床中的燃料仅占床料的1%~3%,不需要辅助燃料。

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可以燃用各种劣质煤及其他可燃物,特别包括煤矸石、高硫煤、高灰煤、高水分煤、煤泥、垃圾等,可以解决令人头疼的环境污染问题。

2) 燃烧效率高。循环流化床比鼓泡床流化床燃烧效率高,燃烧效率通常在97%以上,基本与煤粉相当。

3) 脱硫率高。循环流化床的脱硫方式是最经济的方式之一,其脱硫率可以达到90%。 4) 氮氧化物排放低。这是循环流化床另外一个非常吸引入的特点。其主要原因是:

(1) 低温燃烧,燃烧温度一般控制在850~950℃之间,空气中的氮一般不会生成NOx; (2) 分段燃烧,抑制氮转化为NOx,并使部分已生成的NOx得到还原。 5) 燃烧强度高,炉膛截面小。这是循环流化床的主要优点之一。其截面热负荷约为3~2

5MW/m,接近或高于煤粉炉。

6) 负荷调节范围大,调节速度快。这主要是对于煤粉炉来说的。其原因是循环流化床内床料的蓄热能力非常大,不会像煤粉炉那样低负荷时需投油枪助燃,最大的好处在于可以压火热备用,熄火后可以马上热态启动,比煤粉炉有更好的调峰能力。循环流化床的负荷调节比可达(3~4):1,其调节速率可达5%~7%。

7) 易于实现灰渣综合利用。由于其灰渣含碳量较低,属于低温烧透,有着更大的利用价值。

8) 燃料预处理系统简单。循环流化床锅炉的燃料粒度一般小于12mm,破碎系统比煤粉炉更为简化。但由于制粉系统已经不存在,燃料破碎的任务全部由碎煤机来承担,这样对碎煤机的可靠性提出了较高的要求。

十、循环流化床锅炉与煤粉炉的区别

循环流化床锅炉与常规煤粉锅炉在结构与运行方面的区别:

1.燃烧室底部布风板是循环流化床锅炉特有的设备,其主要作用是流化风均匀地吹入料层,并使床料流化。对布风板的要求是:在保证布风均匀地条件下在,布风板压降越低越好。

2.床料循环系统是循环流化床锅炉结构上的主要特征:由高温旋风分离器和飞灰回送装置组成,其作用是把飞灰中粒径较大、含炭量高的颗粒回收重新送入炉内燃烧。

3.循环流化床锅炉的入炉煤粒大。一般燃用粒径在13mm以下的煤,要求燃料破碎系统稳定可靠。

4.循环灰参数对锅炉运行的影响:锅炉负荷通过热量平衡和循环倍率两方面来调节。循环流化床锅炉运行时,其单位时间内的循环量可高达同单位时间内燃煤量20~40倍。由于返料的热容大,因此返料对燃烧室下部的温度平衡有很大影响,循环流化床锅炉燃烧室下部卫燃带一般或根本不布置受热面,煤粒燃烧产生的热量则由烟气和返料共同带走。而在煤粉炉中,煤粉的燃烧产生的热量是由烟气和工质带走的。在煤粉炉中,蒸发受热面的出力主要取决于炉膛温度,而在循环流化床锅炉中,温度基本不随负荷变化,运行中烟气携带的飞灰颗粒量成为影响蒸发受热面的重要因素。因此,循环流化床锅炉可以从热量平衡和循环倍率两个方面来调节锅炉负荷。

5.控制系统要求高。由于循环流化床锅炉内流态化工况、燃烧过程较煤粉炉复杂,加之有飞灰再循环系统,其正常运行时需控制的参数如:炉膛的床温、床压、床层密度、汽温、汽压等,同样对于选择性流化床冷渣器和旋风分离器来说又要多两倍的控制参数,所以需要调整的参数比煤粉炉要高出许多,因此其控制系统较同容量的煤粉炉要求高。另外,由于循环流床锅炉内的磨损相对比较大,各种温度、压力和流量测点磨损程度也会增加很多,保证

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