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循環(huán)流化床鍋爐燃燒防止結(jié)焦的技術措施

  
評論: 更新日期:2014年02月14日

???   4.14改造流化床兩側(cè)和水冷風室兩側(cè)人孔上的看火孔,以便在運行中運行人員能明顯看到床料流化情況和風帽漏渣在水冷風室里的堆積情況。
???   4.15在設計上:制造廠采用引進國外先進技術對鍋爐熱力性能的良好預測可確保沿爐膛斷面以及沿爐膛高度方向上溫度場的均勻性。設計時選取適當布風板及床層阻力,基本保證鍋爐在運行過程中床層流化均勻,避免大顆粒在布風板上沉積,基本保證布風均勻,流化質(zhì)量良好,床層內(nèi)無死區(qū)。采用爐前氣力播煤裝置,使給煤入爐均勻,以避免局部富煤區(qū)域在運行過程中遇氧爆燃而引起局部超溫、結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。爐內(nèi)采取下濃上稀的流態(tài)化工藝,二次風調(diào)節(jié)裕度設計較大,通過一、二次風的調(diào)節(jié)可達到迅速調(diào)節(jié)床溫目的,將床溫控制在允許范圍內(nèi)。
??? 循環(huán)流化床(CFB)鍋爐是八十年代發(fā)展起來的高效率、低污染和良好綜合利用的燃煤技術,由于它在煤種適應性和變負荷能力以及污染物排放上具有的獨特優(yōu)勢,使其得到迅速發(fā)展。
??? 循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化的燃燒方式,這是一種介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的燃燒方式。因此循環(huán)流化床鍋爐有以下幾個主要優(yōu)點:
????? 高脫硫效率
????? 低氮氧化合物(NOX)排放
????? 高碳燃盡率
????? 長燃料停留時間
????? 強烈的顆粒返混
????? 均勻的床溫
????? 燃料適應性廣
????? 高操作靈活性
????????? 然而,盡管循環(huán)流化床鍋爐有這么多的優(yōu)點,但在運行中還有許多弊端,其原因是多方面的。主要表現(xiàn)在鍋爐磨損嚴重、爐膛結(jié)焦、排渣困難、返料器返料不正常等。若對此有清楚了解,則可以及時采取相應的預防措施而加以避免。
???   一、 鍋爐磨損
????????? 循環(huán)流化床鍋爐,在運行期間,由于磨損(受熱面管、耐火材料層、風帽等)造成的停爐,接近事故停爐總數(shù)的50%,而且磨損造成停爐事故的時間比較長。下面分別針對各個部位,對受熱面磨損及防止方式作一介紹。
????? 1、布風裝置的磨損。循環(huán)流化床鍋爐布風裝置的磨損主要有兩種情況。第一種情況是風帽的磨損,其中風帽磨損最嚴重的區(qū)域發(fā)生在循環(huán)物料回料口附近。其原因主要是由于較高顆粒濃度的循環(huán)物料以較大的平行于布風板的速度分量沖刷風帽。另一種情況是風帽小孔的擴大,這類磨損將改變布風特性,同時造成固體物料漏至風室。目前均采用鐘狀型風帽代替其它風帽設計。
????? 2、爐膛水冷壁管的磨損。水冷壁管的磨損是循環(huán)流化床鍋爐中與材料有關的最嚴重的問題。爐內(nèi)水冷壁管磨損可分為四種情形:爐膛下部密相區(qū)耐火耐磨層衛(wèi)燃帶與水冷壁管過度區(qū)域管壁的磨損、不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損、煙氣泄漏對管子的磨損。
????????? 爐膛下部敷設衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡(交界)區(qū)域的管壁磨損。循環(huán)流化床鍋爐爐膛下部都敷設耐火材料,高度、厚度通常隨機組的大小而不同,在其交界區(qū)域形成45度或圓滑過渡。這類磨損的機理有以下兩個方面:在過渡區(qū)內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運動的固體物料運行方向相反,因而在局部產(chǎn)生旋流。?
????? 3、爐內(nèi)受熱面的磨損。在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi),除布置爐膛水冷壁外,在許多設計中還布置有屏式再熱器、屏式過熱器、水冷延伸墻等。它們的磨損機理與爐內(nèi)水冷壁管的磨損機理相似,主要取決于受熱面的具體結(jié)構(gòu)和固體物料的流動特性等,只要采取適當區(qū)域防護,一般不會產(chǎn)生嚴重磨損。
????? 4、爐頂受熱面的磨損。爐頂受熱面的磨損主要是由于氣固流在離開爐膛時,在爐膛頂部區(qū)域轉(zhuǎn)彎,產(chǎn)生離心作用,將大顆粒物料甩向爐頂造成的。隨著循環(huán)流化床鍋爐容量的增大,爐膛高度也增加,因而爐膛頂部受熱面磨損問題也變得不嚴重。爐膛頂部受熱面的磨損問題可通過將爐頂與去旋風分離器的水平煙道拉開足夠的距離來解決。
???   二、 爐膛結(jié)焦
????????? 爐膛結(jié)焦是一種常發(fā)生的燃燒事故,無論點火或正常運行中都可能發(fā)生,原因也有多種。結(jié)焦的直接原因是局部或整體溫度超出灰熔點或燒結(jié)溫度。常將結(jié)焦分為高溫結(jié)焦和低溫結(jié)焦兩種。
????????? 當床層整體溫度低于灰渣變形溫度,而由于局部超溫或低溫燒結(jié)而引志的結(jié)焦叫低溫結(jié)焦。要避免低溫結(jié)焦,最好的方法是保證易發(fā)地帶流動良好,顆?;旌脱杆?,或處于正常的移動狀態(tài)(指分離器和返料機構(gòu)內(nèi)),保持溫度均勻,并控制床溫低于灰熔點100~150℃。
????????? 高溫結(jié)焦是指床層整體溫度水平較高而流化正常時所形成的結(jié)焦現(xiàn)象。當床料中含碳量過高時,如未能適時調(diào)整風量或返料量來抑制床溫,就有可能出現(xiàn)結(jié)焦。與疏松的帶有許多嵌入的未燒結(jié)顆粒的低溫焦塊不同,高溫焦塊從表面上看基本上是熔融的,冷卻后呈深褐色,并夾雜少量氣孔。
????????? 另一種較難察覺的結(jié)焦是運行中的漸進性結(jié)焦,此時床溫和觀察到流化質(zhì)量都正常,這時焦塊是緩慢生長的。漸進性結(jié)焦的主要原因有:①布風系統(tǒng)制造和安裝質(zhì)量不好;②給煤中存在大塊;③運行參數(shù)控制不當?shù)?。需要強調(diào)指出的是,當給煤粒度超出設計值時,應對大塊進行分離和二次破碎后方可入爐,否則會因流化不良造成結(jié)焦。新建機組投運初期,應檢查風帽及風帽小孔有無錯裝或堵塞
??? 點火投煤初期,給煤機一定要間斷給煤,一般可以投30s,停1min,觀察床溫變化,及時調(diào)節(jié)風量,直到撤油投煤正常后由一臺給煤機連續(xù)投煤,最后過度到正常給煤。大多數(shù)點火結(jié)焦事故是因無經(jīng)驗,投煤過多,造成床溫飛升超溫造成的。防止高溫結(jié)焦的關鍵是不能強帶負荷,當床溫超過許可值時,要立即停止給煤,加大風量,待床溫恢復正常時,再調(diào)節(jié)風量和煤量在正常范圍內(nèi)。
????? 三、 排渣困難
????????? 冷渣器是CFB安全運行必不可少的輔機設備,目前電站的冷渣器結(jié)構(gòu)形式有、滾筒式冷渣器(旋轉(zhuǎn)性冷渣器)、鏈條刮板式冷渣器等。
????????? 滾筒式冷渣器由頭部進渣管、冷渣器本體、尾部排渣管等組成。冷渣器本體由水冷絞龍螺旋排渣機外加動力設施(傳輸鏈條及電機)組成,滾筒的旋轉(zhuǎn)速度可控,從而達到控制渣量排放的多少。
????????? 冷渣器排渣困難主要表現(xiàn)在冷渣器進渣管(即爐膛排灰管)堵塞、冷渣器排渣溫度高、冷渣器排灰管堵塞等。
????????? 通過經(jīng)驗分析,我認為下列幾方面是需要注意的。
????? ⑴在冷渣器進渣管上增設控制閥(最好用內(nèi)通冷卻水并耐高溫和耐磨的錐型閥)來調(diào)節(jié)冷渣器的進渣量,并在進渣管上增設輸送吹掃風(用壓縮空氣),設定安全運行程序。這樣即可控制進渣量,也可防止進渣管的堵塞。運行前,先開冷卻水、冷卻風;關閉前,先關熱渣,后停冷卻風、冷卻水。
????? (2)防止冷渣器排渣管堵塞最有效的辦法是把排渣管設計成“上小下大,天圓地方”的嗽叭型?!吧闲∠麓螅靾A地方”相當于一個縮放和,只要物料由上至下、由小大到流動,通道就越來越寬,物料就會越來越松散,流動性也就越來越好,排渣相應就順利。而在流化床式冷渣器排渣管上必需加裝密封良好的給料機(最好用旋轉(zhuǎn)式帶內(nèi)冷卻的給料機),便于控制排渣量和給各分室建立床壓。
????? 四、 返料器返料不暢
????????? 循環(huán)流化床鍋爐無論使用何種固體物料回送裝置,總是與分離器、燃燒室等組成一外循環(huán)回路。循環(huán)回路中的壓力變化對固體物料回送裝置的運行會產(chǎn)生很大的影響。
????????? 運行中反料器正常工作是實現(xiàn)物料循環(huán)的關鍵。造成返料器運行不暢,除了耐火材料塌落造成堵塞這外,主要還有下列方面的問題:
????? ⑴返料器內(nèi)二次燃燒。一般通過控制爐膛燃燒溫度的方式解決對立管進行冷卻,降低灰溫。
????? (2)阻力過大,返料器不能工作。一般通過提高返料風總壓力解決。
????? 五、 結(jié)束語
????????? 總之,循環(huán)流化床鍋爐應在設計、安裝和運行之間做好協(xié)調(diào),既整個系統(tǒng)各部件的設計、安裝及其相應的控制應一體化考慮,并要考慮在系統(tǒng)運行壽命期內(nèi)的人機聯(lián)系。定期比較分析設備裝置的技術狀態(tài),從而消除缺陷,使設備更安全、更可靠
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