?3　風(fēng)道燃燒器的理論與實驗?

　　風(fēng)道燃燒器點火裝置在理論上是一個比較理想的點火方式。一般認為，由于循環(huán)流化床中氣 固相間的強烈混合及良好接觸，使氣體與顆粒之間的傳熱瞬間達到熱平衡。文獻〔4〕在以 石英砂為床料的實驗室研究顯示，流化床層溫度除床層入口處很小區(qū)域外的密相區(qū)溫度十分 均勻，氣體溫度的變化在很小的床高區(qū)域內(nèi)完成，實驗顯示的高度為20mm。文獻〔5〕的 研究顯示，熱氣流速度越高，氣相與固相溫度的整體水平提高，顆粒越細，熱交換越強烈， 氣固兩相間的溫差越小。氣固相的溫度變化主要在床層的下半部進行。
　　實際運行中發(fā)現(xiàn)，風(fēng)道燃燒器點火裝置加熱床料存在一個床溫上升的限度〔6〕。這 與實驗室結(jié)果是不相一致的。分析兩者的條件可以發(fā)現(xiàn)：首先，實驗室研究中，粒子是細粒 子，最大粒徑0.87mm，而實際上運行中使用的床料粒徑為0～6mm，煤的粒徑范圍為0～ 10mm。一方面，粒徑的增大使得床料完全流化的流化風(fēng)速提高，流化風(fēng)帶走的熱量增加； 另一方面，粒徑的增大使得氣固間的傳熱減弱，空氣與粒子間的溫差加大，為實現(xiàn)床溫達到 點火投煤溫度要求，則必然要提高熱風(fēng)溫度。其次，實驗室中，熱空氣熱源穩(wěn)定，溫度均勻 ，實驗溫度低，而實際上的CFB點火溫度要求高，因為設(shè)備材料的限制，最高溫度點不得超 過900℃，因而限制了單臺燃燒器的出力。由于漏風(fēng)等問題的存在，進入爐膛的流化風(fēng)實際 上更大，加劇了熱風(fēng)的不均勻性，增加了熱風(fēng)損失，使實際的加熱能量變得不足。也就是說 ，點火能量的不足是風(fēng)道燃燒器點火失敗的主要原因。文獻〔6〕的3臺50MW20t／hCF B的運行情況說明了這一點。
　　由于點火器的問題，實際運行中，為了實現(xiàn)點火，往往是采取降低點火投煤溫度和盡量減少 一次風(fēng)量的方法。拉克拉3×50MWCFB電站鍋爐的點火投煤溫度為538℃降為450℃(燃用褐 煤，風(fēng)道燃燒器)，1臺75t／hCFB床上點火的投煤溫度降至430～450℃。這實際上是一 種犧牲安全性的做法。降低床溫增加了點火的難度，提前了投煤時間，延長了點火過程，增 加了可燃物在爐膛內(nèi)聚積的危險。
　　運行中，由于點火能量不足，為了提高床溫，常常是添加引子煤以提前煤的著火時間。同時 ，盡量降低一次風(fēng)量，以減少風(fēng)的帶出熱量。這樣使得點火過程中的結(jié)焦事故頻繁發(fā)生；由 于運行操作難度增大，會因操作不當引發(fā)爐內(nèi)爆燃事故。某75t／hCFB鍋爐連續(xù)發(fā)生的 點火打炮事故教訓(xùn)已經(jīng)證明了這一點，設(shè)計制造部門必須注意這一問題。

?4　正確設(shè)計點火系統(tǒng)?

　　大型CFB鍋爐要設(shè)計許多個風(fēng)道燃燒器是不太現(xiàn)實的。又由于耐火材料限制，單個風(fēng)道燃燒 器的負荷也有一個限度。在鍋爐容量增加時，床截面增加，僅用床上點火器啟動也的確存在 一定困難。但是，不能以降低投煤的床溫、犧牲設(shè)備安全的方式來解決。正確的方式應(yīng)是， 采取混合點火系統(tǒng)設(shè)計方式。
　　首先，根據(jù)實際啟動時的床料多少、完全流化時風(fēng)量大小，確定點火啟動所需熱量，根據(jù)布 置情況盡量布置風(fēng)道燃燒器。在風(fēng)道燃燒器總發(fā)熱量不足時或者無備用熱量時，在爐內(nèi)床的 靜止床面上方增加床上油槍點火器設(shè)計，對于以點火加熱床溫為目的的床上燃燒器設(shè)計，油 槍應(yīng)靠近床面，對于帶助燃風(fēng)的設(shè)計，油槍應(yīng)斜向下指向床面。在流化啟動時，油槍火焰可 以與流化的床料上部區(qū)粒子發(fā)生對流與輻射熱交換。這樣的設(shè)計有以下優(yōu)點：(1)總發(fā)熱量 有保證。分負荷設(shè)計克服了僅有床上燃燒器或者只有風(fēng)道燃燒器時總負荷受場地限制的缺陷 ，使總熱量足以加熱床溫并留有裕度；(2)由于兩種燃燒器風(fēng)源不同，啟動時，1、2次風(fēng)機 同時開啟，保證了爐內(nèi)稀相區(qū)的空氣流量，這有利于防止可燃氣體在爐內(nèi)的積聚。(3)足夠 多的啟動熱量可以使啟動流動狀態(tài)處于完全流化區(qū)，防止了較大顆粒和煤塊的局部沉積發(fā)生 結(jié)焦的危險。
　　需要說明的是，床上油槍的位置，如僅以加熱床料為目的，油槍要靠近床層；這種設(shè)計的點 火器只能作為點火啟動用。對于設(shè)計為帶低負荷的床上燃燒器，其油槍位置應(yīng)離開床面一定 距離，以防止造成床料結(jié)焦〔1〕。

?5　結(jié)論?

　　(1)鍋爐在點火啟動過程中頻繁發(fā)生燃燒事故與其點火系統(tǒng)存在的設(shè)計缺陷有直接關(guān)系。
　　(2)點火系統(tǒng)設(shè)計的好壞直接關(guān)系CFB鍋爐的安全運行。在點火器的設(shè)計中，首先應(yīng)保證點火 燃燒器總發(fā)熱量滿足床料被加熱到安全投煤的溫度，并有一定裕度，確保點火時的流態(tài)處于 完全流化狀態(tài)，防止燃燒事故發(fā)生。在具體設(shè)計時，盡量設(shè)計多個風(fēng)道燃燒器，并輔之以床 上點火油槍燃燒器，在保證總發(fā)熱量的前提下，提高啟動燃料利用率。