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循环流化床锅炉燃烧机理、结焦原因以及预防措施



循环流化床(CFB)锅炉燃烧技术是20世纪80年代发展起来的一项新的洁净煤燃烧技术,它具有煤种适应性强的特点,尤其是在劣质煤的自燃过程中,具备比较显著的优势,我国在引进后展开了自主研发。本文侧重分析研究循环流化床锅炉结焦的问题,并阐释如何采取相应的预防措施。

1、国内循环流化床锅炉发展情况

国内CFB锅炉最早开始研究和研发的对象是鼓泡流化床锅炉。20世纪60年代末,国内开始针对流化床锅炉中的凝结炉进行研究和开发,至20世纪70年代,我国先后研制出4t/h、6.5t/h、10t/h、35t/h、130t/h等各种容量的鼓泡式流化床锅炉。1980年代,我国投运的鼓泡流化床在数量上已经相似3000台。经过对鼓泡流化床锅炉的不断研究,研究者们针对运行中出现的问题,提出了解决办法,并积累了许多实践经验。详细研究了CFB锅炉的燃烧特性、磨损、传热、密封性和选材等问题,明确了其工艺流程,为CFB锅炉今后的发展获取了宝贵的经验。

2、循环流化床锅炉概述

2.1CFB锅炉概况

CFB燃烧技术在工业生产中的应用时间不多达20年,具备大尺寸、大容量等特点,类似于煤粉炉,CFB自燃技术几乎可以实现容量不受限制,属于一种新型节能型燃烧技术。循环流化床锅炉与普通锅炉相比,在实际运行过程中,其整个燃烧过程都是在流化状态下进行的。循环流化床锅炉在实际自燃过程中排放的氮氧化物量很小,且能实现大范围的负荷调节,燃烧后的灰渣也能得到很好的综合利用,具备较强的自燃适应性。

循环流化床在我国未来燃煤技术领域将得到长期的应用于,且实际应用范围较n完全可以实现低污染、高效率燃烧。

2.2CFB锅炉的构成

CFB锅炉的燃烧系统主要是由布风板、燃烧室、除尘器等设备组成。和其它常规锅炉相比,循环流化床在布置方式和加热面结构等方面与传统煤粉炉十分相似,但其燃烧系统又有其自身的特点,同时与传统煤粉炉相比,它的煤制系统和底灰排放系统也有相当大的不同。

2.3循环流化床自燃的原理与特性分析

循环流化床锅炉在实际应用于过程中,能有效地发挥增强燃烧作用,且自燃过程中不易产生结渣,温度也较低。CFB锅炉在明确的运行过程中,温度度一般都在850~1050℃之间。由于煤渣在锅炉燃烧过程中的实际变形温度比循环流化床锅炉低100~200℃,故循环流化床锅炉在实际自燃过程中容易出现结渣现象。

循环流化床锅炉在实际运行过程中其自燃效率一般可达95%以上,且在运营过程中发生变化的情况下,可维持持续高效自燃。

循环流化床锅炉在实际使用过程中,具备低污染排放、环保性能较好的特点。若能将CFB锅炉目前的温度控制在830~850℃之间,则可以有效地控制它在实际燃烧过程中废气的氮氧化物。

3、循环流化床锅炉结焦原因分析

3.1煤质

如果在生产过程中使用的煤灰熔点比较低,煤颗粒在炉膛当中较高的温度下,呈现熔融态或者液态,不会出现相互连接等情况,自身燃烧的过程中释放出来的热量无法及时展开传递,就不会经常出现结焦等问题。在生产实践的过程中,这种情况并不多见,由于在设计锅炉的时候,设计煤种相对较为平稳,灰熔点的范围是相对相同的,在煤燃料订购的过程中会有相应的分析报告,所以在生产的时候很少会产生这种问题。然而,燃料的影响依然是锅炉结焦产生的一个重要原因。

3.2煤的粒径

煤的粒径分布不合理,无法超过循环流化床锅炉燃烧入炉的具体拒绝。由于循环流化床锅炉在自燃的过程中对燃煤粒径具有较高的拒绝,如果燃煤粒径不符合要求,就有可能会对循环流化床锅炉的经济运行情况产生影响。煤颗粒相对较粗,风阻较大,而且床层加厚。在运行的时候一定要及时展开排阻,让床层厚度降低,这样在排阻的过程中就会导致床层厚度进一步增厚,床层被吹穿,而导致局部温度升高,产生锅炉结焦等情况。

燃煤粒径细会造成飞灰可燃物进一步增加,导致床灰中的温度升高,在运行的过程中可能会造成引风机的功率进一步提高,无法合理掌控床料厚度,从而产生超温结焦现象,国内在展开循环流化床锅炉燃料燃煤粒径掌控的过程中,由粗到细,再到细致,这也是对锅炉结焦进行深入分析之后形成的相关要求。通常条件下,循环流化床入炉煤设计粒径必须掌控在013mm,依照结构的有所不同,合理的展开控制,然而很少有超过20mm入炉粒径的。

3.3工作人员操作者水平

操作员的水平无法达到拒绝,也会造成循环流化床锅炉结焦,从实际的情况展开分析,如果操作者不娴熟,可能会造成锅炉结焦等问题常常出现。在运行的过程中,如果给煤量相对较小,可能无法保证排渣过程中料层的厚度,如果过厚或者过厚都会出现较小的问题。与此同时,起炉时风和煤的配合不好,导致锅炉床层当中具备较多的含煤量,如果床层温度突然升高,可能会导致自燃气氛趋向于还原性气氛,这样煤在炉里更容易出现软化或者熔融的状态而出现结焦,因为操作员在操作过程中熟练程度造成锅炉结焦,在实际生产的情况下时有发生,这和企业的管理息息相关。

3.4锅炉辅助设备故障的影响

3.4.1碎裂设备

如果碎裂设备无法达到额定功率,可能会造成煤的粒径笔画出现不均匀分布等情况,导致下煤时阻塞等问题,从而使锅炉经常出现结焦现象。

3.4.2热工仪表的测量精度

热计量仪表直接影响锅炉结焦。压力变送器、热电偶等是实际运行中常见的问题。热电偶主要安装在锅炉炉内,用来测量锅炉点燃时的温度。热电偶运营一段时间后,由于磨损等原因而没有及时进行更换和校正,不会造成点火时炉温反应不灵敏,使人过早或过晚加煤,导致锅炉结焦等情况。

压强传感器是影响床层压力的关键。一般来说,冷态测试时会找到临界风量,这有助操作员判断锅炉的运营状态。但由于测压变送器测量不准确,对操作员配风产生误导,导致床层被吹穿而产生锅炉结焦的问题。

3.5锅炉压火操作者

锅炉运行过程中,锅炉压火操作是非常少见的,主要所指的是锅炉在运行的时候产生些突发事件,比如说出现断煤电力供应等情况,压火的操作不当不会造成锅炉结焦。

4、循环流化床运营中结焦的预防措施

4.1点火之前的流化试验要作好

在进行流化实验的过程中一定要对底料的流化和厚度情况进行检查,确保其能超过要求,对锅炉当中存在的空气动力进行掌控,便利展开二次燃烧,避免燃烧室返料器、分离器当中产生结焦等情况,与此同时还需要在提高播煤风压及负荷较低的过程中,对锅炉的两侧给煤情况展开控制,以避免炉膛产生低温结焦等问题。

4.2对床温及床压进行严苛的掌控

在展开床温测量的过程中,应当必须采取合理的方式展开处理,需要釆取横向均布这种方式,可以及时发现超温结焦的情况。另外,还可以利用热电偶进行监控,如果出现意外工况,可以及时采行合理措施展开处理。具体分析床温上升的情况,需要对风量、给煤量进行细调微调,以保证其具有较好的流化状态。通常条件下,床温必须控制在850950℃,确保其不超过1000℃。必须利用对风门用料进行调整以及掌控反流量的方式对床温展开控制,如果床温多达标准值的时候,必须立刻排出煤渣,这样可以降低机组出力情况,保证控制料层厚度,利用料层超差力的方式展开控制。

4.3加快启动速度

需要让循环流化床锅炉的启动时间尽量减少,防止长时间经常出现混合烧油、煤的情况。锅炉燃烧初期,煤无法得到几乎的燃烧,在这种情况下,未燃烧的油灰和煤粘结在一起,出现高温结焦的问题。因此,点火初期和投煤温度适应的时候,需要立刻投煤;等到整个自燃稳定之后,必须及时断油,可以防止混料时间缩短,有效地的尽量避免结焦的问题。再投入返料的过程中,必须及时对返料的途径否畅通展开检查,防止出现故障。

4.4严格执行运行设备的规程

在运营的过程中,一定要严格依照设备的规程展开操作,比如说让回料阀当中含有的充气量控制在锅炉内部总风量的1%左右,这样可以保证没有燃烧的炭粒不会经常出现复燃等情况,防止回料阀当中产生结渣等问题。同时,给煤方式主要使用后进配有,这样可以防止灰料口出现结焦。

5、结语

在循环流化床运行的过程中,可能会经常出现结焦的问题,原因多种多样,主要包含了运行、设计、操作失误等多种情况,生产单位一定要对设备的运行质量进行理解,及时地展开回访,解决问题经常出现的问题,优化设备。