循环流化床锅炉论文范例6篇

循环流化床锅炉论文

循环流化床锅炉论文范文1

关键词:循环流化床锅炉;粒度分布;富氧燃烧

中图分类号:TK229.6 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2012)14-0008-03

1 循环流化床锅炉简介

1.1 循环流化床的发展现状及前景

流化床的概念最早出现在化工领域,流化床的基本理论和实践大部分来自化学工业的成就。1921年,德国的Friz Winkler 发明并成功地投运了流化床。1942年,美国新泽西标准石油公司在Baton Rouger 炼油厂投运了一台快速流化床。由于设计原因,设备在除尘、固体物料在炉膛内停留时间的控制以及再热器等方面都存在问题,工业界改用了低速鼓泡流化床的设计。20世纪60年代末,循环流化床正式进入工业应用阶段。1976年,首次提出了快速流态化的概念。70年代的能源危机和80年代的环境保护运动推动了循环流化床燃烧技术的发展。中国为了解决劣质燃料燃烧问题,在60年代开始了流化床锅炉的研究工作。1965年,在广东省茂名市投运了一台14 t的流化床锅炉。1976年,为适应燃煤供应紧张、煤质下降的形式,工业锅炉制造厂大力发展燃用劣质煤锅炉。到1979年,共发展了56种规格的锅炉,大部分是沸腾炉。但因为燃烧效率低和飞灰含碳量高,沸腾炉发展缓慢。广东江门甘蔗化工厂燃煤锅炉于1971年改为流化床锅炉,运行情况良好,为国内流化床锅炉的发展提供了宝贵经验。CFB的研究始于80年代初。由于产品设计和循环流化床锅炉的理论发展落后的原因,运行问题较多。经国家组织的完善化研究后,CFB在90年代中后期得以快速发展。

目前,国外的循环流化床锅炉技术已趋于成熟,我国在引进国外技术的同时,正加大力度开发具有自主知识产权的单、双炉膛300 MW等级的CFB技术。为了完全发挥其优势,循环流化床锅炉必须向大型化和超临界参数方向发展。从技术角度看,由于CFB锅炉的炉内热流特性使其比煤粉炉更适合与超临界循环进行技术结合,所以大型化是循环流化床锅炉发展的必然趋势;从经济角度看,大型循环流化床锅炉的开发符合我国能源的清洁高效利用。

1.2 循环流化床锅炉的优缺点

循环流化床锅炉由于其独特的燃烧方式具有很多优点,如:①蓄热量大,燃烧稳定,对燃料适应性广;②炉内传热强,截面热强度高;③低温燃烧,污染较轻;④锅炉设备占地面积少;⑤流化床燃烧的灰渣可以综合利用。

同样,循环流化床锅炉的运行中也存在很多缺陷和不足,循环流化床锅炉的缺点如下:①飞灰含碳量高于煤粉炉;②对固体颗粒分离设备的效率和耐磨性要求高;③烟风阻力大,厂用电率高。

2 循环流化床锅炉节能减排改进措施

循环流化床锅炉论文范文2

【关键词】循环流化床;锅炉;负荷;参数;防磨

1、前言

循环流化床锅炉作为一种高效、低污染的新型锅炉,采用流态化循环燃烧,燃料适应性好。由于采用分段低温燃烧,大幅降低SO2的排放量,另一显著特点是可燃用高硫煤,通过向炉内添加石灰石,显著地降低硫氧化物的排放浓度,以达到良好的环保效果。

本文从提高循环流化床锅炉运行周期的重要性出发,探讨了影响循环流化床锅炉长周期运行的因素。在此基础上,重点探讨了提高循环流化床锅炉运行周期的措施:对设备进行合理的选型;采用先进的设备技术;提高设备运行的管理水平;设备遇到问题进行合理的科学的检修;提高职工的业务水平。接着探讨了锅炉运行过程中应注意的问题。最后得出:在以后的设备管理中,不断的总结,创新更多的提高循环流化床锅炉运行周期的措施,注意锅炉运行中出现的问题。只有这样,才能有效的提高循环流化床锅炉的运行周期,以此提高经济效益。

2、影响循环流化床锅炉长周期运行的因素

影响循环流化床锅炉长周期运行的因素主要包括:锅炉发生事故;锅炉故障的不正当管理;运行过程管理不科学。具体的因素可通过下表描述:

3、提高循环流化床锅炉运行周期的措施

作者通过多年的循环流化床锅炉方面的工作经验,并结合提高循环流化床锅炉运行周期措施的相关资料和文献,总结出如下提高循环流化床锅炉运行周期的措施:对设备进行合理的选型;采用先进的设备技术;提高设备运行的管理水平;设备遇到问题进行合理的科学的检修;提高职工的业务水平。具体过程可以通过下表来进行说明。

4、锅炉运行过程中应注意的问题

要想有效的提高循环流化床锅炉运行周期,必须在锅炉运行过程中注意以下事项:对负荷进行合理的控制;风量要适宜;对入炉煤进行合理控制;合理的进行参数的调整;做好水冷壁的防磨工作。

4.1对负荷进行合理的控制

根据多数电厂实际运行情况来看,循环流化床锅炉的负荷最好不要超过额定负荷,以控制在80~100%为理想。在此负荷下,操作稳定,效率较高,磨损较轻,运行周期较长。

4.2风量要适宜

二次风量的大小将直接影响到锅炉的安全、经济运行。风量过大过小都会造成相应的不足。所以要有效的控制风量,做到适宜。

4.3对入炉煤进行合理控制

建议在条件允许的情况下,尽量优先考虑燃用优质煤。另一方面,入炉煤的加工粒度应有一定的要求,一般最大粒径≤10mm,粒径≤0.070mm尽量少。

4.4合理的进行参数的调整

无论何种炉型,运行过程中的参数及时调整都是很必要的。基于循环流化床的燃烧机理,需要合理的控制炉膛差压、料层差压、流化风量、循环倍率、蒸发量等等。事实证明,合理的运行过程中参数调整对延长锅炉运行周期的重要性切不可忽视。

4.5做好水冷壁的防磨工作

通常的处理办法是在卫燃带及炉膛出口覆盖耐火材料。另一种办法是对上述部位进行喷涂耐磨材料。目前,尚没有找到比以上两种办法更经济实用的解决办法。

5、总结

总之,在以后的设备管理中,不断的总结,创新更多的提高循环流化床锅炉运行周期的措施,注意锅炉运行中出现的问题。只有这样,才能有效的提高循环流化床锅炉的运行周期,以此提高经济效益。

参考文献

[1]朱玉龙.循环流化床锅炉防磨技术的探讨[J].科技资讯,2010(11)

[2]张小宁.谈循环流化床锅炉的常见问题及治理措施[J].科技资讯,2010(01)

[3]陈惠杰.浅谈循环流化床锅炉的磨损与防范处理[J].科技信息,2008(30)

[4]韩子玉.浅谈130T/H循环流化床锅炉的点火启动[J].科技信息,2011(09)

循环流化床锅炉论文范文3

关键词:物料循环量 燃料特性 循环倍率

中图分类号:TK229文献标识码: A

引言

物料循环量是循环流化床锅炉设计、运行中的一个非常重要的参数,该参数对锅炉的流体动力特性、燃烧特性、传热特性以及变工况特性影响很大。

物料循环量的定量表述一般采用三种方法。第一种方法采用循环倍率的概念,其定义如下:

R=FS/FC

R:循环倍率;

FS:循环物料量,kg/h;

FC:投煤量,kg/h;

采用循环倍率最大的优点是直观,计算比较方便,并可对循环流化床锅炉进行大致的分类,目前它被广泛地应用在循环物料量的定量描述中。但采用循环倍率的概念也有其不足之处,首先同一容量的锅炉由于燃煤品质不同,投煤量也不相同,这样在同样的固体颗粒循环量下循环倍率也不相同。其次,在采用脱硫剂时其物料循环量也与投煤量相比,则从概念上不尽合理。第三,由于许多燃用优质煤的循环流化床锅炉,需添加惰性物料,作为循环物料,而这一部分也与投煤量相关联,因此也不尽合理。所以近年来许多人采用第二种方法,即用单位床层面积上的物料循环量来直接描述,即GS。第三种方法是,确定的循环倍率为床内上升段中采用循环技术与不采用循环技术时的灰量之比。目前一般采用第一种和第二种方法。

上面所说的物料循环量主要是指外部物料循环量,即通过返料机构送回床层的物料量,实际上在循环流化床锅炉中,有很大的内循环量。内循环量主要取决于床内构件及流体动力特性。

下面讨论的物料循环量一般是指外部物料循环量。内循环物料量考虑起来比较困难,但内循环在提高脱硫、燃烧的效率方面,其影响与外循环基本上是相同的,对平衡床内温度的影响与外循环不尽相同,但有一点是非常明显的,即内循环增大后,外循环可以适当的降低一些。

在不考虑炉内燃烧脱硫时,循环倍率在实际锅炉中可根据各段的灰平衡以及分离器的效率来确定。

二、运行参数对确定物料循环量的影响

(一)燃料特性对确定物料循环量的影响

燃料特性对确定物料循环量有很大的影响。一般认为,对燃料热值高的煤循环倍率也高,但对挥发分高的煤,则可取较小的循环倍率。但这只是一个总的原则,由于各制造厂本身选取的循环倍率值相差甚大,目前很难给出一个适合各种类型锅炉的循环倍率值。但对于Circofluid型循环流化床锅炉,Bob等提出燃料发热量越高,灰分越低,水份越高,选取的循环倍率也越高。

(二)热风温度及回送物料温度对循环倍率的影响

热风温度变化时,如果循环物料的回送温度及循环倍率均不变,则床层温度会提高。如果考虑床层温度固定在脱硫最佳温度或某一定值时,此时应增加循环倍率,从而保持床温一定。

提高循环物料回送温度时,如果其他参数不变,则根据床内热量平衡,床层温度会提高,此时若要保证床层温度维持在一定值,则应提高循环倍率。

三、物料循环量的变化对运行的影响

(一)物料循环量对燃烧的影响

物料循环量增大时对床内燃烧的影响,主要体现在一下几个方面。首先是物料循环量增加,使理论燃烧温度下降,特别是当循环物料温度较低时尤为如此。其次,由于固体物料的再循环而使燃料在炉内的停留时间增加,从而使燃烧效率提高。当然如果燃烧效率已经很高,再增加循环物料量对燃烧效率的影响就会很小。第三,物料循环使整个燃烧温度趋于均匀,相应的也降低了燃烧室内的温度,这样使脱硫和脱硝可以控制最佳反应温度,但对于冉阿少则降低了反应速度,燃烧处于动力燃烧工况。

(二)物料循环量对热量分配的影响

当循环物料回送温度低于550℃时,省煤器应布置在分离器的前后,当回送温度大于550℃时,省煤器可单级布置于分离器之后,回送温度低于730℃以前,对过热器的影响不很明显,过热器仅需双级布置;但当回送温度大于730℃以后,过热器经常布置成三级,其中一级布置在分离器后的对流竖井中;当回送温度上升时,炉膛部分的吸热增加;当回送温度高于850℃时,对流区段也就不复存在。

(三)物料循环量与变负荷的关系

对于循环流化床锅炉,改变循环倍率即可满足负荷变化的要求。降低循环倍率可使理论燃烧温度上升,从而可以弥补由于在低负荷时相当于正常负荷时过大的水冷壁受热面而造成的烟气过度冷却。同时,也可以降低水冷壁的传热系数,从而使炉膛出口温度不变。在正常负荷下,保持循环倍率设计值运行,随着负荷的下降,循环倍率也随着下降,到达到1/3~1/4负荷时,循环流化床锅炉按鼓泡流化床方式运行,物料循环量为零。此时可以保证汽温、汽压在允许的范围内。只要适当调节物料循环量,循环流化床锅炉就有很好的负荷适应能力和良好的汽温调节性能。

(四)物料循环量对脱硫、脱硝的影响

在循环流化床锅炉中,Ga/S摩尔比一般为1.5~2.0。在循环物料中部分是未与SOX反应的CaO颗粒,因此物料循环量增加,则送入床内的CaO量也随之增加,这样就会使脱硫率增大。如果脱硫率一定,则Ga/S摩尔比明显的降低。

固体物料在炉内循环,使炉内的碳浓度增加,从而加强了NO与焦炭的反应,并使NO排放量下降。固体颗粒物料循环量的变化还会对循环流化床的流体动力特性,如固体颗粒浓度分布、压力分布,固体颗粒在炉内的停留时间以及壁面热流浓度,传热传质特性等影响。

四、有利循环倍率的确定方法

在循环流化床锅炉中,固体颗粒物料循环量增加,会使锅炉的燃烧效率、脱硫效率提高。由于床内固体颗粒浓度增加也会使传热系数增加,同时物料循环量的变化会影响床内的稀、浓相的热量平衡及热量分配,但同时物料循环量的增加又会增加床层总阻力,增加风机电耗。如果在固体颗粒循环回路中还布置有直接冲刷的管束,则物料循环量增加还会使磨损的可能性增大。所以说,有利的循环倍率应该是考虑了燃烧、脱硫、脱硝、传热、热平衡、风机能耗、磨损等因素的一个综合参数。

参考文献:

1、罗传奎,骆中泱、李绚天等。循环流化床最优循环倍率的确定。中国工程热物理年会。94年燃烧学术会议论文集。

2、温龙,李军。大容量循环床锅炉设计初探。动力工程。1991.Vol.11.No2:1

循环流化床锅炉论文范文4

关键词:大型火电厂;循环流化床锅炉;联动控制;热工参数测点;dcs控制

1前言

循环流化床锅炉是国际上20世纪70年代中期发展起来的新型燃烧技术,它的成功应用使循环流化床锅炉获得了迅速发展。由于循环流化床锅炉自身的特点,在运行操作时不同于层燃炉和煤粉炉,一旦运行中不能满足其诸多热工参数的特殊要求,极易造成锅炉出力不足、燃烧效率低、磨损严重、床温偏高、分离效率低、回料器堵灰、结礁停炉等现象,因此,对循环流化床锅炉机组联动协调控制的设计与安装调试进行探讨具有较强的现实意义。

2循环流化床锅炉动态特性分析

循环流化床锅炉在动态特性上不同于煤粉炉,主要表现在循环流化床锅炉燃烧室内流化层大热容量的热平衡特性。这种特性及其随运行工况不同而变化的特性,造成了循环流化床锅炉燃烧过程实现自动控制的困难,据文献:在燃料量扰动下,主蒸汽压力被控对象的特性为:

g(s)=

在燃料量扰动下,床温被控对象的特性为:

g(s)=

在一次风量扰动下,床温被控对象的特性为:

g(s)=

3循环流化床锅炉自动控制系统

循环流化床锅炉与普通锅炉相比耦合关系更复杂,各参数间的耦合关系如表1所示。

从表1可看出,给水流量和减温水流量与循环流化床锅炉其它变量间的耦合关系较弱,可以独立自成系统,因此,循环流化床锅炉的汽包水位控制和减温水控制与煤粉炉一样。燃烧控制一直是公认的难题,循环流化床锅炉燃烧控制的系统如下。

3.1 给煤量控制系统

由于循环流化床锅炉煤粒较粗,燃烧过程复杂,并且由于其燃烧室内的床料具有相当大的热惯性和蓄热能力,因此当给煤量改变后,主蒸汽压力的响应比煤粉锅炉的迟延和惯性要大得多,经实际测算,对于一台125mw循环流化床锅炉,仅纯迟延就有5~15min。循环流化床锅炉的非线性强,又具有时变特性,难以建立有效的预估和补偿手段。锅炉压力调节回路也曾尝试使用“直接能量平衡”的控制结构,但“热量信号”并不比主蒸汽压力信号变化灵敏,所以调节效果不太理想。根据试验结果,即使采用主蒸汽流量前馈的控制结构,变负荷时主蒸汽压力的调节品质也难以得到理想效果。因此建议配备循环流化床锅炉的机组最好运行在“机跟炉”方式下,由锅炉根据机组负荷指令调节给煤量,汽轮机调节主蒸汽压力。

3.2 一次风压控制系统

一次风压力控制系统的目的是为保持一次风压与给煤量相匹配。一次风压通过调节一次风机入口挡板的开度进行调节,一次风压设定值是燃料量指令和床温测量值与给定值偏差的函数。

3.3 床温控制系统

循环流化床一般将床温控制在850~900℃,这是最佳脱硫、脱硝的温度范围。根据锅炉的要求,调节床温的手段一是通过调节一、二次风的配比;二是通过调节给煤量。但是通过调节一、二次风配比来调节床温的调节能力有限,通过调节燃料量调节床层温度,必然使锅炉主蒸汽压力发生波动。因此在调试中对床温自动控制回路进行了修改,仅用一次风量进行调节。为保证床料的良好流化,一次风量必须控制在一定范围内,在床温的控制回路设置了死区,在床温与给定值的偏差大于死区后才调整一次风流化风门。由于一次风流化风门的床温调节只是在±30℃,因此当床温大幅度改变时,需要通过改变一次风压力设定值来进行联合调节。采用一次风流化风门和一次风入口挡板进行床温联合调整的控制结构如图1所示。

3.4 二次风控制系统

二次风控制系统的目的是为了助燃和经济燃烧,包括二次风压、二次风量控制2个部分。二次风压通过调节送风机入口挡板开度进行调节,设定值是燃料量指令的函数;二次风量通过二次风档板进行调节,设定值是燃料量指令和氧量调节器输出的复合函数值。

3.5 引风控制系统

炉膛压力通过引风机入口挡板的开度进行调节。为减少炉膛压力的波动,加快调节速度,在引风控制系统中加入送风机入口挡板和一次风机入口挡板开度的指令前馈信号。

4大型循环流化床机组的联动控制分析

湖南一大型火电厂6号机组由2台125mw循环流化床锅炉、1台200mw联合供热式汽轮机组成,在安装调试过程中,采用了以锅炉调节有功功率、汽轮机调节主蒸汽压力的“机跟炉自动”方式,取得了良好效果。运行结果表明在锅炉基本方式下进行变负荷,虽然速率较慢,但是主蒸汽压力稳定,给煤量的波动也较小,是一种适合于循环流化床锅炉的控制方式(平面设置见图2、3)。

4.1二台循环流化床锅炉、一台汽轮机的联动控制

该火电厂机组的配置采用2台125mw循环流化床锅炉、1台200mw联合供热式汽轮机。这种控制方式在循环流化床锅炉中应用不多,相当于锅炉母管制并列运行。在联动协调控制系统的设计与调试中,除了要设计锅炉主控制器回路,还要设计2台锅炉的负荷分配回路,负荷分配器的输出送至2台锅炉的锅炉主控,既可使2台锅炉同时投入联动运行,又可只将其中1台锅炉投入运行,另1台锅炉带基本负荷运行。每台锅炉的锅炉主控输出分别送至4台给煤机,可将其中任意1台或4台投入自动。2台锅炉负荷分配的控制结构如图4所示。

在6号机组的安装调试中,首先尝试了“炉跟机自动”方式,因为2台循环流化床锅炉的迟延特性和热惯性单台循环流化床锅炉的要大,造成主蒸汽压力和有功功率的波动,试验过程以失败告终。后来经改进调试方案后,在6号机组的调试中,将协调联动控制系统改成了“机跟炉自动”方式,将2台锅炉投入自动调节机组有功功率,汽轮机调节主蒸汽压力,进行了幅值为l0mw、变负荷速率为lmw/min的负荷变动试验,取得了良好的效果,变负荷过程中机组主要参数的变化情况见表2,机组主要参数的响应曲线见图3。

4.2 抽汽工况下的联动控制

抽汽工况下抽汽量的变化对于有功功率调节回路是一个大的扰动量,会导致有功功率快速变化。如果能将抽汽流量转换成有功功率指令,再叠加到功率调节器给定值上是一个最理想的方法,但汽轮机厂提供的理论数据与实际值总有一定的差异,抽汽流量测量又不可避免地存在一定误差,因此只有当有功功率的测量值与给定值出现偏差后,使锅炉主控制器按比正常调节快1-2倍的速度动作,以尽快补偿因抽汽量变化引起的有功功率偏差。

5125mw循环流化床热水锅炉主要热工测点布设分析

应dcs系统控制需要,125mw循环流化床锅炉主要热工测点布设方式如下(见图2、图3)。dcs中各测点数据能及时、准确反映锅炉运行状况,便于操作人员启、停炉和负荷调整操作,同时,也便对锅炉各系统正常运行进行科学实时监控,为事故分析处理提供技术保证。

5.1温度测点布置

a.床下启动燃烧器内套壁稳1点。

b.冷风室温度2点。

c.炉膛温度采用分层布置,料床温度4点、密相区温度4点、稀相区温度4点、炉膛出口温度4点。

d.每台分离器进/出口、下降管、回料阀各1点。

e.各级省煤器、空气预热器进/出口分左右各布置2点。

f.水系统、风系统视工艺需要布置测点

5.2压力测点布置

a.点火油压1点。

b.冷风室压力2点。

c.料床压力4点。

d.密相区压力2点。

e.炉膛出口压力6点。

f.分离器进/出口、各级省煤器、空气预热器进/出口烟气压力分左右各布置2点。

g.水系统、风系统视工艺需要分布测点。

5.3流量测点布置

5.3.1流量测点

a.一次风2点。

b.上一次风4点。

c.下一次风2点。

d.二次风总风1点。

e.点火风总风1点。

f.供水流量1点。

5.3.2风量仪表选型分析

由于空间限制,工艺管道布置很难满足风量计对测量直管段长度的要求,影响了测量精度,因此,对于循环流化床锅炉风量的测量,根据现场情况考证,不赞成加大投资,刻意追求测量精度,主张在相对准确的前提下保证测量信号的稳定性更为实际。经过对几种流量计的比较,最终选用传统的机翼式测风装置。对于大尺寸风管道,也可以考虑选用热导式风量计,主要是减少压力损失,安装方便,但要注意热导式风量计是点测量,一定要在标定的前提下,找准代表平均流速的测量点,以确定热导式风量计的插入位置。对于直管道很短的风量测量可以考虑选用横截面积式风量计,但要注意横截面积式风量计相对于其它差压式风量计,测量信号很小,必须选用精度微差压变送器;也可以考虑选用v内锥式流量计。无论选用那种流量计,测出的风量最终都要转换成标准状态下的风量显示

5.4其它测点

5.4.1氧量表

烟气含氧量的测量对于指导循环流化床锅炉的运行十分重要,一般在省煤器出口烟道两侧各设一个氧量测点,也可以在空气预热器出口烟道两侧设1点,用于检测空气预热器漏风情况。

5.4.2电动执行器

电动执行器是提高循环流化床锅炉自动化水平必不可少的执行单元。它可以大大减少一线工人的劳动强度,及时应对故障处理。在资金允许的情况先,建议送风机出口风门、二次风机出口风门、引风机入口风门、上下一次风各风门、高压风机出口风门、二次风风门选用电动每年。送风机、引风机、二次风机如选用变频电机,可以考虑取消相应的电动门。由于很少操作回料系统的输送风风门、松动风风门及拨煤风风门等,可以选用手动门就地操作。

5.4.3风机参数监测

风机是电厂的重要主附设备。一旦出现故障,巡检不及时,必然会给电厂造成很大的经济损失且易扩大事故。因此,风机参数的在线监测十分重要。主要监测的参数有风机电流、定子温度、轴承温度和风机振动等。

6结束语

综上所述,循环流化床技术作为高效、洁净、低污染的燃煤技术,在我国将得到越来越广泛的应用。通过对原125mw循环流化床锅炉设计热工测点的设计和两年的实际运行证明,热工测点数量、测点布置及仪表选型基本能够满足生产运行需要。

因循环流化床锅炉燃烧的复杂性和对循环流化床还缺乏经验和深入了解。目前循环流化床锅炉自动控制技术仍存在许多难题需在生产研究和安装调试中逐步完善。

参考文献:

[1] 火力发电厂新设备新技术与发电工程设计、运行、维护及标准规范实用手册.2006.

[2] 岑可法.循环流化床锅炉理论.设计与运行.北京:中国电力出版社,1998.

循环流化床锅炉论文范文5

关键词:循环流化床锅炉;存在问题

中图分类号:TK22文献标识码:A

1 循环流化床锅炉概述

循环流化床燃烧技术是洁净煤技术的一个重要领域,它通过燃料和脱硫剂的多次循环,反复进行低温燃烧和脱硫反应,具有对燃料适应性强、燃烧效率高、污染控制好和负荷易于调节等优点。

流化床燃烧技术以其独特的燃烧方式成为了现在洁净煤燃烧技术的主要方式。流化床燃烧技术的发展迄今已经历两代。第一代是常规燃烧流化床,也就是常说的燃煤鼓泡床,第二代为燃煤循环流化床。我国从六十年代起,为了解决能源短缺的问题开始在南方一些有化石燃料资源的地区发展流化床锅炉。在八十年代中期开始投入力量积极从事循环流化床燃烧技术的研究开发,清华大学、中科院物理所等科学研究所与国内锅炉生产厂家合作,在燃烧、传热、流态化、气固分离、脱硫灰渣处理方面完成了大量卓有成效的理论和实验研究工作。自第一台燃烧油页岩的流化床锅炉在广东茂明成功投运以来,流化床锅炉便开始在我国得到广泛的应用,并不断向大型化发展。此外,国内一些部门引进了和正在引进国外的技术和产品。总之,流化床锅炉的发展趋势是:大型化方向发展,即向大容量、高参数方向发展。

2 循环流化床锅炉存在的问题分析

循环流化床锅炉存在的问题主要分为三个方面:循环流化床锅炉辅机问题、循环流化床锅炉问题、循环流化床锅炉运行中的问题。

典型循环流化床锅炉燃烧系统示意图

2.1 循环流化床锅炉辅机问题分析

随着循环流化床锅炉的大量投用,给煤系统故障成为影响机组正常运行的主要威胁之一,目前大型循环流化床锅炉给煤系统常见故障主要有:

输煤系统堵塞。当入场煤湿度过大时,造成输煤系统堵塞,主要发生在碎煤机入口管段、碎煤机体内即匀料装置等处。如果堵塞时间过长会发生自燃,烧坏设备。

原煤仓堵塞。原煤仓内边壁上严重积煤,最后原煤仓的煤只有中间形成圆柱形煤流,靠近给煤机入口处近3m高煤搭桥。由于位置偏高,没办法进行疏通有时煤仓四周边壁加装了疏松机,疏松机在开始时能够起到一定疏松作用,但疏松机使用的高压油系统故障率较高,如果疏松机故障则会严重阻碍原煤的顺利流动。

给煤机落煤管堵塞,皮带烧坏。由于煤湿度过大或播煤风太小,不能压住炉膛内的正压,高温烟气反窜,烧坏皮带和落煤管。

2.2 循环流化床锅炉本身问题

循环流化床锅炉本身问题主要包括:锅炉受热面磨损、旋风分离器分离效果下降、锅炉回料器结焦及堵塞以及锅炉过热器爆管等。

循环流化床锅炉受热面磨损是对循环流化床锅炉正常运行的三大威胁(磨损、给煤、排渣)之一,由于磨损造成的停炉事故接近停炉事故总数的一半,在很长时间内成为影响循环流化床锅炉推广应用的主要障碍。循环流化床锅炉受热面磨损主要包括炉膛内水冷壁管磨损、屏式过热器、再热器及旋风分离器的磨损和对流烟道内受热面磨损。

2.3 循环流化床锅炉运行中存在的问题

循环流化床锅炉运行中的问题主要包括:锅炉床面结焦、锅炉飞灰含碳量大、锅炉排烟温度过高、氧量高低对锅炉燃烧的影响等。

3 循环流化床锅炉改进的一些方法

3.1 循环流化床锅炉防磨的主要措施

循环流化床锅炉的固有特性决定了其对设备的磨损是不可避免的,但为了保证锅炉长期安全稳定运行,就必须采取可靠的防磨技术和措施,以延长设备的使用寿命和检修周期。国内外的研究人员对流化床各部位的防磨进行了许多切实可行的研究,采取了诸如选用合适的防磨材料、磨损部件结构合理设计,金属表面特殊处理技术、合理施工等。防磨技术措施如下:

选择合适的防磨材料。在循环流化床锅炉中,碳钢和合金钢最重要的用途是制作锅炉的承压管,这些管子通常以各种复杂的结构布置,包括:膜式水冷壁、过热器、再热器、省煤器对流管束,用于支撑管束的吊挂管,较特殊的管子,包括流化床换热器管束、燃烧室上部的悬挂屏、燃烧室的管屏(屏式受热面)、水冷风室、水冷或汽冷的旋风分离器等。从大多数循环流化床锅炉的特点来看,还应该注重开发用于循环流化床锅炉的专用材料。

选择合适的耐火材料。综合考虑上述因素后,对常规循环流化床锅炉选用耐火材料作内衬时应满足如下要求:内循环涡流型湍流床内衬,要求高耐磨、高耐温和抗冲刷;中高温外循环分离器入口段内衬,要求高耐磨、高耐温性;中高温外循环分离器筒体,要求耐热、保温、热惰性小;点火燃烧室烟道,要求抗热冲击;悬浮室要求抗热冲击、耐磨、热惰性小。

例如,国内某循环流化床为引进的芬兰奥斯龙公司410t/h Pyroflow型循环流化床锅炉,检修检查中曾经发现返料腿四个膨胀节几乎被全部磨损完,大修时根据运行经验和膨胀核算,将原来耐火材料间隙由10~15mm扩展到25~35mm,并用进口耐热不锈钢制作了专用的模具,并在耐火材料中加了耐磨钢针,效果较好。

3.2 对循环流化床锅炉本身采用合理的结构设计

针对燃料特性、锅炉运行状况及各部位磨损机理等不同,对锅炉的不同部位进行优化设计。

在循环流化床锅炉中主要采用三种不同形式的衬里设计:水冷壁衬里,薄的或厚的非水冷壁衬里。

对材料工作表面进行特殊处理。热喷涂技术是一种材料表面保护和强化的技术,它是以气体、液体燃料以及电弧、等离子弧作热源,将金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料等粉末或丝材、棒材加热到熔化或半熔融状态,借助于火焰推力或压缩空气喷射而粘附到预先经过表面处理的工件表面形成涂层,赋予工件以耐磨、耐蚀、抗高温、耐氧化、隔热、绝缘等特性,以达到提高工件性能,延长设备使用寿命的一种技术。按热源的种类可分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂。

3.3 循环流化床锅炉运行防护

循环流化床锅炉燃料颗粒组分是影响其稳定运行的关键因素之一,对床层分布、燃烧效率、炉内温度、返料量、烟气粒子浓度等都有交互影响,进而对整个锅炉系统的各受热面及内衬材料的磨损产生影响。现对颗粒组分变化分析如下:

如果运行颗粒组分中粗颗粒较多,燃煤粒径分布达不到循环流化床锅炉的要求,粒子循环量小,粗颗粒将沉浮于燃烧室下部燃烧,造成密相床燃烧份额过大,还会使炉床超温结焦。运行中为防止粗颗粒煤沉底而引发事故,通常采用大风量运行,不仅在额定负荷下风门全开,而且在低负荷时也难以关小风门。这种大风量运行方式,不仅引起烟气量、烟温的变化,还会因大风量而造成扬析量增大、飞灰浓度增加等变化。同时,由于通过对流受热面的烟气流速上升,烟气中粒子尺寸增大,还会加速受热面的磨损。如果运行颗粒组分中细颗粒较多,则床层不易建立,密相床的温度难以维持,即使能维持密相床的燃烧温度,较细的颗粒也被扬析,加大尾部受热面的磨损,同时也难以保证锅炉烟气出口的粉尘排放要求。

因此,在运行中应首先控制好床料及煤粒的筛分比,调整好风量,降低烟气的流速,降低烟气粒子浓度和粒子直径,以减少磨损。

参考文献

[1]赵石铁,杨海瑞等.循环流化床锅炉燃煤的成灰和磨耗特性研究[J].洁净煤燃烧与发电技术,2004.

[2]岑可法.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].浙江大学出版社,1992.

循环流化床锅炉论文范文6

关键词:循环流化床锅炉;故障;原因;措施

中图分类号:TK228 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)08-0102-02

循环流化床锅炉是一种新型的节能环保锅炉,具有高燃烧效率、适应性强的特点,如今已经在全世界的范围内得到了广泛的发展应用。如今,它已经成为全球最为实用的燃煤设备之一,但随着应用范围的增大,循环流化床锅炉在安装和运行的过程中也逐渐暴露出了一些问题,笔者在实际的工作中积累了一些操作经验,希望能够为循环流化床锅炉的正常运行提供可靠性。

1 循环流化床锅炉的发展优势

循环流化床锅炉的燃烧方式,和替他的燃烧技术相比有以下三方面的优势:

首先,循环流化床锅炉内能够利用脱硫剂进行高校脱硫,这是循环流化床最为突出的优点。通常情况下,循环流化床的温度在852~950 ℃,这一温度区间恰好是脱硫反应效率最快的,若是石灰石和钙流比适当的状况下,循环流化床的脱硫率可达到90%以上。同时,循环流化床锅炉的二氧化硫与氮氧化物的排放量要远远小于煤粉炉,每年可节约的脱硫费用达几百万元;

其次,循环流化床锅炉的燃烧因为大量灰粒子的循环比较稳定造成它占有的床料份额十分少。循环流化床的炉膛中,随着炉膛面积的增大,物料在炉膛内燃烧的时间会提升到几分钟。炉内燃烧时间的延长,让热量的交换变得十分充分,这些都为新加入燃料的余热和燃烧创造了很好的基础。那些没有燃烧完的煤粒经过多次的循环燃烧之后,可以参与炉膛内剧烈的热量交换。因而,循环流化床不仅可以高效的燃烧各种煤料;

第三,循环流化床锅炉内流动的床料大多都是高温灰渣,这些高温灰渣在循环的过程中为新填入的煤料的燃烧创造必要的高温条件,所以根本不需要添加任何的液体辅助燃料,它的最低燃烧负荷已经达到了额定的30%,根本就不可能发生不能燃烧或者是熄火的状况。也就是说,循环流化床的锅炉负荷调节范围比较广,能够适应快速的变化需求。

2 循环流化床锅炉的发展现状

循环流化床锅炉技术在我国的应用实践比较早,目前有多家锅炉厂都和高校进行合作,不断的对循环流化床进行技术研发。起初,循环流化床锅炉主要依赖于国外的先进技术,比如美、德、日等国家的循环流化床锅炉发展已经相对成熟,它们所生产的锅炉设备已经投入了商业运营中。通过对这些先进国家的锅炉技术的引进,我国快速的吸收了先关的技术工艺,我国循环流化床锅炉也正朝着参数高、机组大的方向发展着。

在国家科研项目的支持下,我国一些大型的锅炉制造厂已经开始进行600 MW超临界锅炉的前期研发工作,并提出了先关的方案。如哈尔滨锅炉厂在西安热工研究院的协助下研制出了330 MW循环流化床锅炉、四川的白马循环流化床机组在2006年的时候投入了商业运营,如今600 MW流化床锅炉也进入到了实际的建设阶段。

总之,我国440T以下的循环流化床锅炉设计与制造的技术已经趋于成熟,截止到现在,全国投入运行的这类型号的循环流化床锅炉机组已经将近1 000台,循环流化床锅炉技术已经发展成为推动我国电力发展的一个重要动力。

3 循环流化床锅炉的常见故障

3.1 炉管爆裂

炉管爆裂之后常常会喷发出大量的汽水,不仅会对炉墙形成激烈的冲击,还会让锅炉在短时间内严重缺水,这样就会造成停炉的现象。炉管爆裂的原因可能有以下几种原因:第一,水冷壁管的供水量不足。水冷壁下集箱的两根进水管设计的不合理,会促使它们在同一水平面上,壁管受热的不均匀会导致锅炉水循环不流畅,从而致使管内水量不足,炉管在高温的作用下逐步变形、爆开;第二,锅炉内水的质量不达标。通常情况下,锅炉内的水pH值应该在9~11之间,硬度要小于0.03 mmol/L,不合格的水质很容易致使管内结垢、腐蚀,从而致使管壁变薄。

针对这些状况,根据笔者多年来的工作经验,现提供以下解决方案:

第一,要将煤破碎机的齿辊间隙保持在10毫米左右,这样可以最大限度的保证燃料煤粒度比较均匀。锅炉风帽的通畅、一次风机和二次风机的运行都需要进行检查,若是发现问题,需要对这些有问题的部件进行维修或是更换,这样才能确保燃料的流化状态是没有异常情况的;

第二,水冷壁位于炉膛内的正上方,和高温形成直面接触,在引风的作用下,参与燃烧的颗粒会对壁管表面形成直接的冲刷和摩擦,这样就会造成壁管的受损与破坏。这时就需要采用全悬挂吊膜式的壁管结构,同时在一些容易遭受损失的部位敷设一些耐磨材料;水冷壁管内要保证不能出现断水的情况,根据《工业锅炉水质》的有关规定,锅炉内水的质量还要符合一定的要求,同时还需要对那些不合理的管道重新进行优化布置;若锅炉被闲置过很长一段时间,就需要在重新启动之前对其做好前期的维护、保养工作,比如锅炉内储存的一些污水、废物都需要进行清理,同时还需要放入一些石灰干燥剂。

3.2 流化床结焦

锅炉在运行的过程中,床料流化正常的前提下床层温度整体较高时,就会发生结焦的现象。在床料含碳量比较高的状况下,风量与返料量若是得不到及时的调整,床层温度就会大幅度的上涨,一旦超过灰熔点就会发生结焦;床层的整体温度是低于灰渣变形温度的,但若是局部存在超低温的现象时,就会发生低温结焦,这种状况一般会出现在点火阶段和压火阶段。除了这两种结焦形式,还有一种渐进性的结焦形式,它是循环流化床锅炉运行过程中最常见一种,也就是在各种运行参数都正常的情况下逐渐呈现出焦块,有的坚硬无比、有的却十分稀疏,在运行过程中是很难察觉到的。

造成这种结焦形式的原因可能有以下几种:入炉的煤料度控制不好,出现不良流化和分层燃烧的现象;炉膛风帽失效,两侧床料流化的质量不一,质量较差的部分容易出现结焦。不管是哪种形式的结焦,焦状物都会随着时间的延长而加剧,致使流化变得更加困难,最终运行参数会出现波动,造成停炉事故。

根据本人多年的工作经验,现提供以下解决方案:

第一,点炉之前需要将炉膛内的灰渣进行清理,根据风力的大小均匀的排出灰渣,为了保证返料的正常,返料箱内的小灰也要及时排出。检查风帽时需要注意他是否被堵塞,出现的异常情况也要进行及时处理。启动锅炉时需要进行常规的冷态流化实验,确保床层整体分布要均匀;

第二,点炉时,要去保证在一定时内升到500 ℃以上,若是床层温度达不到标准,需要对引风量进行控制,这样床层温度达到900 ℃时就会呈现回落趋势,这时就要根据实际的状况控制煤的供应量。若是床层温度升到900 ℃以上还在继续上涨,这就说明炉内还可燃烧的燃料有很多,此时需要立即停止炉火,等到温度低于800 ℃时再进行重启;

第三,时刻观察温度表注意流化床左右的温度差,若是温度差很大,就说明燃料的流化是不正常的,下部可能存在沉积或是结渣的现象,这时就需要加大一次风量,及时的清除炉渣,若是排渣出现了异常,需要立即停止锅炉。

3.3 燃料外循环和旋风分离器问题

燃料外循环是只锅炉内燃烧的煤料飞出了炉膛,在旋风分离器的分离之下,那些没有燃烧的大颗粒物质会回到炉内进行二次燃烧的现象。在实际操作的过程中,出现这种故障时会致使床层温度和压力波动很大,从而造成锅炉运行的不稳定。造成这种现象的原因可能是因为返料风室内积灰太多造成燃料煤流化状况不佳,返料出现异常。

另外,布风板上风帽被损坏和风量调节的不合理也会出现这种现象。根据笔者的经验,点炉之前需要对返料风室内的沉积物进行彻底清理,这样才能保证风帽的通常。在锅炉运行的过程中需要对返料风及时进行调节,这样才能确保燃料经过旋风分离器分离之后能够自由落入返料箱内,正常进入炉膛。旋风分离器的结构都比较简单,是循环流化床锅炉应用最为广泛的一种分离设备。在实际的操作过程中,旋风分离器的工作效率是衡量工作性能的一项重要指标,它分离的效率与形状、结构、入口气体速度都有着十分密切的关系。若是分离器的工作效率低于设计值,就会造成那些没有燃尽的颗粒不能有效燃烧,发挥不出锅炉的节能目标。同时,飞灰量的加剧会造成尾部受热面积的大幅度磨损,从而增加除灰设备的消耗。另外,进入循环回路的灰量降低,会致使循环量的下降,这样床温不仅得不到有效的控制,还会影响锅炉的运行性能。针对上述情况,我们除了定期对分离器的各个部位进行检查外,还需要对燃煤料进行检查。锅炉供煤时所含的颗粒大小比例若是在合理的数值范围内,就会改善分离器的角度,从而提升烟气的流通速度,增强分离器的工作效率。

4 结 语

目前,循环流化床基于自身的环保与经济特性在我国的电力领域内得到了广泛的普及和发展,这种新型燃烧形式的锅炉因为技术的不纯熟,在运行过程中逐渐的暴露出一些设备与操作方面的问题,根据文章的介绍,我们可以看出循环流化床锅炉运行过程中出现的各种故障是因为各个不确定的因素导致的。笔者结合自身多年的一线工作经验,对爆裂、结焦、燃料外循环与旋风分离器的异常原因进行了具体的分析,并提供了合理的解决方案。循环流化床锅炉在发生故障时若是第一时间得到了有效的解决,便会整体提升锅炉运行的安全性和稳定性,从而为企业此类型号的锅炉运行稳定提供了技术参考。

参考文献:

[1] 刘德昌,陈汉平,张世红,等.循环流化床锅炉运行及事故处理(第一版)

[M].北京:中国电力出版社,2006.

[2] 王玉君.循环流化床锅炉常见故障及预防[J].科技导向,2011,(5).

[3] 赵翔,王安琪.循环流化床锅炉常见故障与处置方案[J].选煤技术,

2015,(5).

[4] 王晓晖,董秦,田正斌,等.循环流化床锅炉的现状及发展[J].能源研究及 信息,2006,(3).