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流化床锅炉与煤粉锅炉究竟有何区别?
发布者:煤粉锅炉  发布时间:2018/3/29 14:15:53  点击:431

循环流化床锅炉效率高、污染低、煤种适应性好。它几乎可燃用各种品质燃料,如泥煤、烟煤(包括高硫煤)、无烟煤、矸石、焦炭、工业废料、城市垃圾等。床内直接添加石灰石等脱硫剂,投资小、脱硫效率高(当Ca/S=1.5~2.0时,脱硫效率可达85%~90%)。这种炉型是目前环保节能型电厂的发展方向。当下我国循环流化床锅炉已进入大型化生产阶段,安装循环流化床锅炉的坑口电站遍及全国各地。循环流化床燃烧技术是一种新技术,锅炉结构特殊,燃烧方式与煤粉炉有本质的区别,由于流化床锅炉发展时间较短,目前运行调整及事故处理技术方面与煤粉炉相比还有一定差距。本文只对几个突出的问题提出讨论分析。

调试试运:

1. 锅炉启动前的冷态试验目的:

锅炉燃烧工况的稳定性和经济性对现代大型火力发电机组安全经济运行有着至关重要的作用,煤粉炉燃烧工况的优劣在很大程度上取决于燃烧器及炉膛的空气动力工况。通过冷态空气动力场试验基于炉内冷态模化技术理论,可以了解并掌握炉内及燃烧器流动规律,验证设计及运行方案;对已有运行不正常的燃烧设备,可通过模化或冷炉试验找出其改正的措施。

循环流化床锅炉通过冷态试验可以充分了解锅炉整体性能,掌握设备运行的基本参数,为热态运行提供可靠的参考数据。冷态试验是循环流化床锅炉顺利点火启动和安全稳定运行的基本保证。

2. 冷态试验的内容:

煤粉炉通过冷态试验主要确定燃烧系统的配风均匀程度、一二次风的混合情况、四角喷燃器角度及切圆的大小、旋流燃烧器回流区的大小及回流量变化情况、燃烧器的阻力特性;找出合理的运行方式:如低负荷的运行办法、四角燃烧中缺角运行的影响、停用个别旋流燃烧器的方式等。

循环流化床锅炉通过冷态试验主要确定不同风量时的布风板阻力,作出布风板阻力随风量变化的特性曲线;确定不同料层高度下的临界流化风量并计算出热态运行最小风量;检查布风板布风的均匀性。

另外煤粉炉和流化床锅炉都要做风量标定试验,只是流化床锅炉对风量准确性的要求更高一些。

3. 启动前的准备:

煤粉炉启动前需要准备充足合格的除盐水、足够的启动用燃油、炉前煤仓上入足够的燃煤。流化床锅炉除需要满足以上条件外还需向炉内添加一定量的启动床料(粒度一般要求<8mm),同时对进入炉前煤仓的煤要求粒度<8mm。

锅炉点火:

煤粉锅炉在启动中所采取的点火方式是在炉膛内点燃对角油枪,对炉膛内的耐火材料、金属受热面和烟气直接进行加热,并随着耐火材料、金属受热面和烟气温度的提高逐渐增加油枪的出力或增加点火油枪的投入数量,使炉膛内的烟气温度达到煤粉的着火温度。随着煤粉锅炉容量的不断增加,点火油枪在炉膛沿高度方向布置的数量也不断增多。

循环流化床锅炉的点火一般分为床下点火、床上点火、床上床下联合点火,床上点火方式的主要优点是设备少,初投资少。缺点是热利用率低,点火油耗大(相当多的热量被烟气带走,而没被用于加热下部床料),加热不均,特别是油枪雾化效果不好时易造成床料结渣。床上点火方式适用于褐煤及烟煤点火,用于贫煤、无烟煤点火时所需油枪容量偏大。床下点火方式的主要优点是热利用率高,锅炉点火油耗低,而且加热均匀,升温稳定;缺点是热功率不太大(受布风板风帽阻力的限制),故单独采用此种点火方式只能用于点燃褐煤、烟煤等易燃煤种。联合点火方式是将床上枪与床下枪联合使用,发挥它们各自的优点,弥补对方的不足,联合点火方式与单独使用床上点火、床下点火方式相比,既能降低床下枪的实用热功率以减少烧坏点火风道浇注料和膨胀节的风险,又能降低床上枪的实用热功率,防止加热不均或油雾化质量不好引起的床料结焦,特别适用于燃用贫煤及无烟煤的锅炉。锅炉加热利用燃油的放热加热烟气的温度,再利用热烟气加热炉膛内的床料,以不断提高床层的温度水平达到煤粒的着火温度。从结构上讲,床下风道点火器不仅要用来对炉膛内的耐火材料、金属受热面和烟气进行加热,还要用来对床下风道、平衡风室、旋风分离器、J阀回料装置中的耐火材料和床层物料进行加热,因此循环流化床锅炉的启动时间和在启动过程中的燃油量都比煤粉锅炉要大的多,而且它在启动过程中所受到的升温、升压速度的限制条件也比煤粉锅炉要多。以300MW机组为例循环流化床锅炉的启动时间一般为6~8小时,煤粉炉一般为5~6小时。

锅炉投煤:

煤粉锅炉的煤粉是靠煤粉气流和炙热的烟气在强烈混合后所吸收的对流换热,以及炉膛四壁和高温火焰的辐射换热来达到着火温度的。研究表明,烟气的对流换热是主要热源。当烟气温度达到煤粉的着火温度时(一般由高温过热器出口烟温来判断),就可以适时的投煤。当煤粉气流着火燃烧逐渐形成火炬后,就可以逐步增加给煤量,减少油枪的出力了。

循环流化床锅炉的煤粒进入炉膛后被大量炙热的床料加热到着火温度后,析出挥发分、开始火燃烧。由于每秒种新加入床内的冷燃料只占床料的1%左右,大量的热床料不与新加入的燃料争夺氧气,却提供了一个蓄热量很大的热源。煤粒燃烧所放出的热量,其中一部分又用来加热床料,使床内温度始终保持在一个稳定的水平。由于循环流化床锅炉点火方式的限制,被加热的床层温度存在上限,这恰好也在煤粒着火温度的下限附近,因此在投煤的初始阶段,煤粒在床内并不能充分燃烧。凭借“间断投煤逐步提高床温”这一手段,在床温达到煤粒着火温度以上时,就可以连续投煤了,不同的煤质采用不同投煤温度。随着床温的上升和投煤量的增加,燃油量就可以逐步降低了。

升降负荷:

煤粉炉炉膛中心温度一般在1600℃左右,进入锅炉的煤粉很细约0.02mm,锅炉升降负荷时随着煤量与风量的增加,进入炉内的煤能够迅速完全燃烧,炉内热负荷跟着迅速上升,降负荷时随着煤量与风量的减少,炉内热负荷迅速下降,负荷在短时间能够达到预定目标,协调控制升降负荷速率能达到10MW/min。

循环流化床锅炉运行中床温一般控制在900℃左右,进入锅炉的燃煤粒度<10mm,锅炉升负荷时煤进入炉膛后须经历吸热-挥发份析出-挥发份燃烧-煤粒爆裂-焦炭燃烧一系列过程后才能够完全燃烧,升负荷过程中初期负荷上升较慢,当增加的煤开始着火后负荷会迅速上涨,降负荷时由于炉内有大量的炙热床料,为了保证锅炉流化正常,一次风的减少幅度不能和煤量呈对应关系,一次风的减小幅度小于煤量,床温略有降低,床料的蓄热需要的到一定程度的释放,所以负荷下降速度较慢。协调控制升负荷率最大6MW/min。

燃烧调整:

煤粉锅炉将燃煤经制粉系统磨制成粒度约1-300μm的细煤粉,然后经燃烧器与助燃的二次风热空气一起喷入炉膛,煤粉与助燃热空气在炉膛内强烈混扰、悬浮燃烧,大约经几秒钟的时间就完成了燃料的燃烧过程,锅炉燃烧情况主要通过火焰监视器来监视。燃烧后产生的灰份约有90%左右以细灰的形态随烟气一起掠过锅炉的各级受热面进行换热后离开炉体。当主、再热器超温或局部受热面超温时,除调整减温水外燃烧上采取增加下层火嘴出力,减少上层火嘴出力,必要时停止部分上层火嘴,增加上层二次风量降低火焰中心位置来调整。

循环流化床锅炉取消了煤粉锅炉的制粉系统,将燃煤直接细碎成粒度在0-8mm的煤粒后,经给煤机送入炉膛的床内(密相区),从床下进入的热一次风将床层物料和煤粒充分流化,煤粒与床料发生强烈的碰撞和换热,迅速引燃、着火燃烧。大的颗粒在床内燃烧;细颗粒则随着烟气流向至炉膛上部(稀相区)继续燃烧换热,其中一部分细颗粒聚集成大的粒子团克服不了重力的作用在近炉壁处又向下运动,而炉膛中心相对较稀的气-固相继续向上运动,形成了一个强烈的颗粒炉内循环;相对较稀的气-固相夹带着大量未燃尽的颗粒离开炉膛后,进入旋风分离器,将烟气中夹带的大部分物料颗粒分离出来,再经回料装置送会炉膛床内继续燃烧和利用,构成了一个大的物料炉外循环。而后的烟气则同样经过锅炉的各级受热面进行换热后离开炉体。锅炉燃烧情况主要通过床温与床压来判断。当主、再热器超温或局部受热面超温时,除调整减温水外燃烧上采取适当降低锅炉床温,降低炉膛上部及烟道整体烟气温度,降低锅炉床压,减少炉内循环灰量的方法来调整。

机组调峰:

根据电网结构,机组调峰不可避免,煤粉锅炉调峰时当负荷低于额定值50%时,就会出现燃烧不稳,需要投入助燃油枪,以稳定燃烧避免突然熄火或爆燃事故。如果是短时间的停机调峰或机组故障跳闸,重新启动时由于汽轮机缸温较高,冲转时需要较高的蒸汽温度,锅炉启动时由于炉膛稳定性较低,投油、投粉后还需要很长时间才能将汽温烧至需要参数。

循环流化床锅炉炉内有大量的惰性炙热床料,运行时不会出现突然熄火,即使锅炉故障发生MFT,炉膛温度也不会向煤粉炉一样骤然下降,所以循环流化床锅炉的低负荷稳燃区比煤粉锅炉的要低的多,一般在30%额定负荷能够稳定运行,甚至更低。如果是短时间的停机调峰或机组故障跳闸,锅炉启动时可以实现不投油启动,大量节约燃油,同时由于炉内有大量的高温床料,所以即使停炉后,主汽温度的下降也非常缓慢,锅炉热态启动时迅速投煤,床温及烟气温度很快能够接近正常运行温度,主、再热汽温也能够很快达到冲转参数,缩短恢复时间。

一、二次风的配比及作用:

煤粉锅炉的一次风作用主要是通过燃烧器向炉膛内喷射煤粉气流,为煤粉的燃烧提供基本的氧气;二次风用来控制总风量。一、二次风相互作用来调整炉膛火焰的中心高度和控制火焰偏斜。由于一次风系统的阻力相对较小,一次风所需的压力也不是很高。

循环流化床锅炉的一次风最主要的作用是克服平衡风室和床层的阻力对炉膛床料进行充分流化,为炉膛内物料的整体循环提供充足的动力,同时为入炉煤的燃烧提供基本的氧气,另外对给煤系统提供必要的播煤风量;二次风还是用来控制总风量,为炉膛上部稀相区的未燃煤提供燃烧所需的氧气,不过由于循环流化床锅炉燃烧机理的不同,通过分级配风,还可有效的控制氮氧化物的排放量。由于一次风的用途多、系统阻力大,要求的一次风压力和风量都较同容量的煤粉锅炉大。

锅炉停炉:

停炉过程中,在汽水系统上的操作两种锅炉没有区别,在燃烧系统上也基本是按照各自的步骤逐渐减少和停止燃料的供应,待熄火后,继续维持风机运行5分钟左右,借以清除炉膛和烟道内的可燃物,当氧量上升到大于15%后,停止风机的运行并关闭挡板。在停炉过程中,循环流化床锅炉比煤粉锅炉多执行的操作就是要注意对炉膛床压的控制。这是因为在停炉过程中随着燃料量和风量的逐步减少,炉内的循环物料量也会相应减少。大量的悬浮物料从稀相区落至床内,造成炉膛床压和差压的迅速上升,为了保证床料的基本流化,防止局部流化不良导致结焦,在一次风量逐步减少的情况下,只有通过冷渣器将大量的床料排出炉膛以维持适当的停炉床压。因此,在停炉过程中,冷渣器一般始终保持运行,直至床压达到要求。

循环流化床锅炉和煤粉锅炉在停炉后的自然通风冷却和强制启风机冷却上的规定基本一致。但是考虑到正常停炉后循环流化床锅炉炉膛床内和回料装置内都积存有大量物料,其蓄热量比煤粉锅炉要大的多,因此它所需要的冷却时间也比煤粉锅炉要长。为了达到炉膛能够进人进行检修的条件,一般应将床料温度降至50℃以下后才停止风机的运行;而对于回料装置,根据冷却要求回料器温度低于260℃温度以后才允许停止高压流化风机运行。


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