循環(huán)流化床鍋爐效率高、污染低、煤種適應(yīng)性好

鍋爐燃燒工況的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性對現(xiàn)代大型火力發(fā)電機組安全經(jīng)濟運行有著至關(guān)重要的作用，煤粉爐燃燒工況的優(yōu)劣在很大程度上取決于燃燒器及爐膛的空氣動力工況。通過冷態(tài)空氣動力場試驗基于爐內(nèi)冷態(tài)模化技術(shù)理論，可以了解并掌握爐內(nèi)及燃燒器流動規(guī)律，驗證設(shè)計及運行方案;對已有運行不正常的燃燒設(shè)備，可通過�；蚶錉t試驗找出其改正的措施。

循環(huán)流化床鍋爐通過冷態(tài)試驗可以充分了解鍋爐整體性能，掌握設(shè)備運行的基本參數(shù)，為熱態(tài)運行提供可靠的參考數(shù)據(jù)。冷態(tài)試驗是循環(huán)流化床鍋爐順利點火啟動和安全穩(wěn)定運行的基本保證。

 

2. 冷態(tài)試驗的內(nèi)容：

煤粉爐通過冷態(tài)試驗主要確定燃燒系統(tǒng)的配風(fēng)均勻程度、一二次風(fēng)的混合情況、四角噴燃器角度及切圓的大小、旋流燃燒器回流區(qū)的大小及回流量變化情況、燃燒器的阻力特性;找出合理的運行方式：如低負荷的運行辦法、四角燃燒中缺角運行的影響、停用個別旋流燃燒器的方式等。

循環(huán)流化床鍋爐通過冷態(tài)試驗主要確定不同風(fēng)量時的布風(fēng)板阻力，作出布風(fēng)板阻力隨風(fēng)量變化的特性曲線;確定不同料層高度下的臨界流化風(fēng)量并計算出熱態(tài)運行最小風(fēng)量;檢查布風(fēng)板布風(fēng)的均勻性。

另外煤粉爐和流化床鍋爐都要做風(fēng)量標(biāo)定試驗，只是流化床鍋爐對風(fēng)量準(zhǔn)確性的要求更高一些。

 

3. 啟動前的準(zhǔn)備：

煤粉爐啟動前需要準(zhǔn)備充足合格的除鹽水、足夠的啟動用燃油、爐前煤倉上入足夠的燃煤。流化床鍋爐除需要滿足以上條件外還需向爐內(nèi)添加一定量的啟動床料(粒度一般要求<8mm)，同時對進入爐前煤倉的煤要求粒度<8mm。

 

鍋爐點火：

煤粉鍋爐在啟動中所采取的點火方式是在爐膛內(nèi)點燃對角油槍，對爐膛內(nèi)的耐火材料、金屬受熱面和煙氣直接進行加熱，并隨著耐火材料、金屬受熱面和煙氣溫度的提高逐漸增加油槍的出力或增加點火油槍的投入數(shù)量，使?fàn)t膛內(nèi)的煙氣溫度達到煤粉的著火溫度。隨著煤粉鍋爐容量的不斷增加，點火油槍在爐膛沿高度方向布置的數(shù)量也不斷增多。

循環(huán)流化床鍋爐的點火一般分為床下點火、床上點火、床上床下聯(lián)合點火，床上點火方式的主要優(yōu)點是設(shè)備少，初投資少。缺點是熱利用率低，點火油耗大(相當(dāng)多的熱量被煙氣帶走，而沒被用于加熱下部床料)，加熱不均，特別是油槍霧化效果不好時易造成床料結(jié)渣。床上點火方式適用于褐煤及煙煤點火，用于貧煤、無煙煤點火時所需油槍容量偏大。床下點火方式的主要優(yōu)點是熱利用率高，鍋爐點火油耗低，而且加熱均勻，升溫穩(wěn)定;缺點是熱功率不太大(受布風(fēng)板風(fēng)帽阻力的限制)，故單獨采用此種點火方式只能用于點燃褐煤、煙煤等易燃煤種。聯(lián)合點火方式是將床上槍與床下槍聯(lián)合使用，發(fā)揮它們各自的優(yōu)點，彌補對方的不足，聯(lián)合點火方式與單獨使用床上點火、床下點火方式相比，既能降低床下槍的實用熱功率以減少燒壞點火風(fēng)道澆注料和膨脹節(jié)的風(fēng)險，又能降低床上槍的實用熱功率，防止加熱不均或油霧化質(zhì)量不好引起的床料結(jié)焦，特別適用于燃用貧煤及無煙煤的鍋爐。鍋爐加熱利用燃油的放熱加熱煙氣的溫度，再利用熱煙氣加熱爐膛內(nèi)的床料，以不斷提高床層的溫度水平達到煤粒的著火溫度。從結(jié)構(gòu)上講，床下風(fēng)道點火器不僅要用來對爐膛內(nèi)的耐火材料、金屬受熱面和煙氣進行加熱，還要用來對床下風(fēng)道、平衡風(fēng)室、旋風(fēng)分離器、J閥回料裝置中的耐火材料和床層物料進行加熱，因此循環(huán)流化床鍋爐的啟動時間和在啟動過程中的燃油量都比煤粉鍋爐要大的多，而且它在啟動過程中所受到的升溫、升壓速度的限制條件也比煤粉鍋爐要多。以300MW機組為例循環(huán)流化床鍋爐的啟動時間一般為6~8小時，煤粉爐一般為5~6小時。

 

鍋爐投煤：

煤粉鍋爐的煤粉是靠煤粉氣流和炙熱的煙氣在強烈混合后所吸收的對流換熱，以及爐膛四壁和高溫火焰的輻射換熱來達到著火溫度的。研究表明，煙氣的對流換熱是主要熱源。當(dāng)煙氣溫度達到煤粉的著火溫度時(一般由高溫過熱器出口煙溫來判斷)，就可以適時的投煤。當(dāng)煤粉氣流著火燃燒逐漸形成火炬后，就可以逐步增加給煤量，減少油槍的出力了。

循環(huán)流化床鍋爐的煤粒進入爐膛后被大量炙熱的床料加熱到著火溫度后，析出揮發(fā)分、開始火燃燒。由于每秒種新加入床內(nèi)的冷燃料只占床料的1%左右，大量的熱床料不與新加入的燃料爭奪氧氣，卻提供了一個蓄熱量很大的熱源。煤粒燃燒所放出的熱量，其中一部分又用來加熱床料，使床內(nèi)溫度始終保持在一個穩(wěn)定的水平。由于循環(huán)流化床鍋爐點火方式的限制，被加熱的床層溫度存在上限，這恰好也在煤粒著火溫度的下限附近，因此在投煤的初始階段，煤粒在床內(nèi)并不能充分燃燒。憑借“間斷投煤逐步提高床溫”這一手段，在床溫達到煤粒著火溫度以上時，就可以連續(xù)投煤了，不同的煤質(zhì)采用不同投煤溫度。隨著床溫的上升和投煤量的增加，燃油量就可以逐步降低了。

 

升降負荷：

煤粉爐爐膛中心溫度一般在1200℃左右，進入鍋爐的煤粉很細約0.02mm，鍋爐升降負荷時隨著煤量與風(fēng)量的增加，進入爐內(nèi)的煤能夠迅速完全燃燒，爐內(nèi)熱負荷跟著迅速上升，降負荷時隨著煤量與風(fēng)量的減少，爐內(nèi)熱負荷迅速下降，負荷在短時間能夠達到預(yù)定目標(biāo)，協(xié)調(diào)控制升降負荷速率能達到10MW/min。

 

循環(huán)流化床鍋爐運行中床溫一般控制在900℃左右，進入鍋爐的燃煤粒度<10mm，鍋爐升負荷時煤進入爐膛后須經(jīng)歷吸熱-揮發(fā)份析出-揮發(fā)份燃燒-煤粒爆裂-焦炭燃燒一系列過程后才能夠完全燃燒，升負荷過程中初期負荷上升較慢，當(dāng)增加的煤開始著火后負荷會迅速上漲，降負荷時由于爐內(nèi)有大量的炙熱床料，為了保證鍋爐流化正常，一次風(fēng)的減少幅度不能和煤量呈對應(yīng)關(guān)系，一次風(fēng)的減小幅度小于煤量，床溫略有降低，床料的蓄熱需要的到一定程度的釋放，所以負荷下降速度較慢。協(xié)調(diào)控制升負荷率最大6MW/min。

 

燃燒調(diào)整：

煤粉鍋爐將燃煤經(jīng)制粉系統(tǒng)磨制成粒度約1-300μm的細煤粉，然后經(jīng)燃燒器與助燃的二次風(fēng)熱空氣一起噴入爐膛，煤粉與助燃熱空氣在爐膛內(nèi)強烈混擾、懸浮燃燒，大約經(jīng)幾秒鐘的時間就完成了燃料的燃燒過程，鍋爐燃燒情況主要通過火焰監(jiān)視器來監(jiān)視。燃燒后產(chǎn)生的灰份約有90%左右以細灰的形態(tài)隨煙氣一起掠過鍋爐的各級受熱面進行換熱后離開爐體。當(dāng)主、再熱器超溫或局部受熱面超溫時，除調(diào)整減溫水外燃燒上采取增加下層火嘴出力，減少上層火嘴出力，必要時停止部分上層火嘴，增加上層二次風(fēng)量降低火焰中心位置來調(diào)整。

循環(huán)流化床鍋爐取消了煤粉鍋爐的制粉系統(tǒng)，將燃煤直接細碎成粒度在0-8mm的煤粒后，經(jīng)給煤機送入爐膛的床內(nèi)(密相區(qū))，從床下進入的熱一次風(fēng)將床層物料和煤粒充分流化，煤粒與床料發(fā)生強烈的碰撞和換熱，迅速引燃、著火燃燒。大的顆粒在床內(nèi)燃燒;細顆粒則隨著煙氣流向至爐膛上部(稀相區(qū))繼續(xù)燃燒換熱，其中一部分細顆粒聚集成大的粒子團克服不了重力的作用在近爐壁處又向下運動，而爐膛中心相對較稀的氣-固相繼續(xù)向上運動，形成了一個強烈的顆粒爐內(nèi)循環(huán);相對較稀的氣-固相夾帶著大量未燃盡的顆粒離開爐膛后，進入旋風(fēng)分離器，將煙氣中夾帶的大部分物料顆粒分離出來，再經(jīng)回料裝置送會爐膛床內(nèi)繼續(xù)燃燒和利用，構(gòu)成了一個大的物料爐外循環(huán)。而后的煙氣則同樣經(jīng)過鍋爐的各級受熱面進行換熱后離開爐體。鍋爐燃燒情況主要通過床溫與床壓來判斷。當(dāng)主、再熱器超溫或局部受熱面超溫時，除調(diào)整減溫水外燃燒上采取適當(dāng)降低鍋爐床溫，降低爐膛上部及煙道整體煙氣溫度，降低鍋爐床壓，減少爐內(nèi)循環(huán)灰量的方法來調(diào)整。

 

機組調(diào)峰：

根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，機組調(diào)峰不可避免，煤粉鍋爐調(diào)峰時當(dāng)負荷低于額定值50%時，就會出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)，需要投入助燃油槍，以穩(wěn)定燃燒避免突然熄火或爆燃事故。如果是短時間的停機調(diào)峰或機組故障跳閘，重新啟動時由于汽輪機缸溫較高，沖轉(zhuǎn)時需要較高的蒸汽溫度，鍋爐啟動時由于爐膛穩(wěn)定性較低，投油、投粉后還需要很長時間才能將汽溫?zé)列枰獏?shù)。

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)有大量的惰性炙熱床料，運行時不會出現(xiàn)突然熄火，即使鍋爐故障發(fā)生MFT，爐膛溫度也不會向煤粉爐一樣驟然下降，所以循環(huán)流化床鍋爐的低負荷穩(wěn)燃區(qū)比煤粉鍋爐的要低的多，一般在30%額定負荷能夠穩(wěn)定運行，甚至更低。如果是短時間的停機調(diào)峰或機組故障跳閘，鍋爐啟動時可以實現(xiàn)不投油啟動，大量節(jié)約燃油，同時由于爐內(nèi)有大量的高溫床料，所以即使停爐后，主汽溫度的下降也非常緩慢，鍋爐熱態(tài)啟動時迅速投煤，床溫及煙氣溫度很快能夠接近正常運行溫度，主、再熱汽溫也能夠很快達到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)，縮短恢復(fù)時間。

 

一、二次風(fēng)的配比及作用：

煤粉鍋爐的一次風(fēng)作用主要是通過燃燒器向爐膛內(nèi)噴射煤粉氣流，為煤粉的燃燒提供基本的氧氣;二次風(fēng)用來控制總風(fēng)量。一、二次風(fēng)相互作用來調(diào)整爐膛火焰的中心高度和控制火焰偏斜。由于一次風(fēng)系統(tǒng)的阻力相對較小，一次風(fēng)所需的壓力也不是很高。

循環(huán)流化床鍋爐的一次風(fēng)最主要的作用是克服平衡風(fēng)室和床層的阻力對爐膛床料進行充分流化，為爐膛內(nèi)物料的整體循環(huán)提供充足的動力，同時為入爐煤的燃燒提供基本的氧氣，另外對給煤系統(tǒng)提供必要的播煤風(fēng)量;二次風(fēng)還是用來控制總風(fēng)量，為爐膛上部稀相區(qū)的未燃煤提供燃燒所需的氧氣，不過由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒機理的不同，通過分級配風(fēng)，還可有效的控制氮氧化物的排放量。由于一次風(fēng)的用途多、系統(tǒng)阻力大，要求的一次風(fēng)壓力和風(fēng)量都較同容量的煤粉鍋爐大。

 

鍋爐停爐：

停爐過程中，在汽水系統(tǒng)上的操作兩種鍋爐沒有區(qū)別，在燃燒系統(tǒng)上也基本是按照各自的步驟逐漸減少和停止燃料的供應(yīng)，待熄火后，繼續(xù)維持風(fēng)機運行5分鐘左右，借以清除爐膛和煙道內(nèi)的可燃物，當(dāng)氧量上升到大于15%后，停止風(fēng)機的運行并關(guān)閉擋板。在停爐過程中，循環(huán)流化床鍋爐比煤粉鍋爐多執(zhí)行的操作就是要注意對爐膛床壓的控制。這是因為在停爐過程中隨著燃料量和風(fēng)量的逐步減少，爐內(nèi)的循環(huán)物料量也會相應(yīng)減少。大量的懸浮物料從稀相區(qū)落至床內(nèi)，造成爐膛床壓和差壓的迅速上升，為了保證床料的基本流化，防止局部流化不良導(dǎo)致結(jié)焦，在一次風(fēng)量逐步減少的情況下，只有通過冷渣器將大量的床料排出爐膛以維持適當(dāng)?shù)耐t床壓。因此，在停爐過程中，冷渣器一般始終保持運行，直至床壓達到要求。

循環(huán)流化床鍋爐和煤粉鍋爐在停爐后的自然通風(fēng)冷卻和強制啟風(fēng)機冷卻上的規(guī)定基本一致。但是考慮到正常停爐后循環(huán)流化床鍋爐爐膛床內(nèi)和回料裝置內(nèi)都積存有大量物料，其蓄熱量比煤粉鍋爐要大的多，因此它所需要的冷卻時間也比煤粉鍋爐要長。為了達到爐膛能夠進人進行檢修的條件，一般應(yīng)將床料溫度降至50℃以下后才停止風(fēng)機的運行;而對于回料裝置根據(jù)冷卻要求回料器溫度低于260℃溫度以后才允許停止高壓流化風(fēng)機運行。