循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中的問題本科畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 導(dǎo)致供風(fēng)系統(tǒng)特性曲線點(diǎn)遷移，入爐（流化）風(fēng)量自動(dòng)減少，使運(yùn)行氣速下降，導(dǎo)致床內(nèi)流化不良。因此，在運(yùn)行時(shí)應(yīng)保持床壓的相對(duì)穩(wěn)定，這時(shí)通過(guò)從爐底連續(xù)排放底渣，使入爐煤和石灰石在爐內(nèi)所產(chǎn)生的灰量與鍋爐的排灰渣量（亦包括飛灰排量）達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡而實(shí)現(xiàn)的。最佳床壓值應(yīng)由燃燒調(diào)整試驗(yàn)確定。床溫主要與負(fù)荷、運(yùn)行氣速、風(fēng)量配比、回灰量、入爐煤和石灰石粒徑分布等運(yùn)行因素有關(guān)。煤耗提高燃燒效率，強(qiáng)化傳熱，減少CO和N2O排放量，應(yīng)以較高的爐膛溫度運(yùn)行；而從脫硫、降低Nox和 防止?fàn)t膛結(jié)渣考慮，床溫又不能過(guò)高。因此應(yīng)依煤種、爐型來(lái)選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行床溫，燃用無(wú)煙煤等難燃煤種時(shí)的床溫應(yīng)高一些，以增加飛灰的燃盡度，但脫硫煤效率難免受到影響。床溫的上限應(yīng)比燃煤灰分的初始變形溫度低100~150℃，以避免灰渣局部燒結(jié)；這一點(diǎn)對(duì)灰熔融性溫度較低的煤種應(yīng)予特別注意。實(shí)踐證明合理調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)及配比是循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的主要調(diào)節(jié)手段之一。如：當(dāng)負(fù)荷不變，調(diào)大一次風(fēng)量時(shí)（二次風(fēng)量相應(yīng)減小），下部床溫降低，適宜的風(fēng)量配比是獲得鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行和最佳燃燒、脫硫、抑氮工況的基礎(chǔ)條件。風(fēng)量配比與煤種、爐型及布置有關(guān)，一般一次風(fēng)量約占60%左右。在運(yùn)行中，二次風(fēng)一般在濃相區(qū)的上部供入，使其風(fēng)口以下形成一個(gè)缺氧燃燒區(qū)，減少NOx的生成量。二次風(fēng)的供入，不僅補(bǔ)充了煤燃盡和脫硫所需的空氣，而且其射流可起到一定的擾動(dòng)作用，使?fàn)t內(nèi)氧濃度合理分布，有利于燃燒和脫硫反應(yīng)。同時(shí)，一、二次風(fēng)量配比也可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)爐膛上部燃燒份額。3 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行事故分析及處理 循環(huán)流化床鍋爐流化技術(shù)分析利用氣固兩相流化床工藝實(shí)現(xiàn)固體燃料燃燒導(dǎo)致的SO2及NOx排放問題及低熱值燃料的燃燒問題而開發(fā)出來(lái)的一種新型燃燒技術(shù)。流化床燃燒工藝一般控制爐膛溫度在850~950℃（加脫硫劑時(shí)）或900~1050℃（不脫硫劑時(shí)），因此，與其他燃燒方式相比較，液化床燃燒屬于低溫燃燒工藝。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，燃料顆粒的燃燒反應(yīng)速度不僅受控于氧的分壓及其擴(kuò)散條件，而且更加受控于床溫因素，即化學(xué)動(dòng)力學(xué)條件。依采用的流化狀態(tài)不同，目前常用的流化床燃燒方式可分為鼓泡流化床燃燒（BFBC）和循環(huán)流化床燃燒（CFBC）兩大類。采用這兩種燃燒方式的鍋爐分別叫做鼓泡流化床鍋爐（BFBC），循環(huán)流化床鍋爐（CFBC）。由于燃燒及傳熱性能等條件的限制，鼓泡床多只限于小容量鍋爐采用而循環(huán)流床鍋爐則不斷向大容量發(fā)展。至20世紀(jì)末，已運(yùn)和的最大機(jī)組電功率為250MW。前面氘核這都是指在大氣壓力下工作的工藝技術(shù)和鍋爐設(shè)備。它們有時(shí)被稱作常壓鼓泡床（ACFB）和常壓循環(huán)床（ACFB），以區(qū)別于增壓流化床燃燒（PFBC）。后者是指在幾個(gè)或十幾個(gè)大氣壓下工作的流床燃燒工藝；它也有鼓泡床（PBFB）和循環(huán)床（PCFB）之分，輸入熱功率為200MW的增壓鼓泡床鍋爐已經(jīng)商業(yè)運(yùn)行（與增壓流化床聯(lián)合循環(huán)配套）；增壓循環(huán)床鍋爐正研制。各種流化床燃燒室方式的技術(shù)特點(diǎn)如下表：流化床類別ABFBACFBPBFBPCFB燃料粒徑見①煤種變化適應(yīng)性②好優(yōu)于ABFB好靜止床層高度（m）~~~2空床流化氣速（m/s）最大3~最大4~6最大~1~爐膛底部流化床形態(tài)鼓泡床湍流床?低負(fù)荷可能轉(zhuǎn)為鼓泡床介于ABFB和ACFB之間強(qiáng)湍流床爐膛上部流動(dòng)形態(tài)稀相氣力輸送細(xì)粒快速床爐膛底部埋管受熱面必須有，磨損嚴(yán)重可以不設(shè)必須有，磨損輕微可以不設(shè)給煤點(diǎn)數(shù)多少少更少床上二次風(fēng)率（%）~15~40030~40飛灰/循環(huán)灰循環(huán)倍率一般1高溫灰20~40中溫灰10~20無(wú)飛灰燃盡度較差好好好最低負(fù)荷率（%）~333030脫硫率（%）~80（Ca/S≈2）~90（Ca/S≈）90（Ca/S≈2）NOx排放濃度（mg/m3）(標(biāo))一般300一般150140~280一般100爐膛及燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單較大\復(fù)雜體積大為縮小注：①一般破碎到篩網(wǎng)孔徑6mm至15mm全部通過(guò),依煤種及其含盔甲 。②因流化床燃燒溫度低于煤灰開始變形溫度（DT），故正常運(yùn)行無(wú)爐膛結(jié)渣。由于采用較高的運(yùn)行氣速，爐內(nèi)流化狀態(tài)呈湍流床（底部）至快速床（上部爐膛），氣/固之間滑移速度增大、湍動(dòng)混合加劇，并且由于高溫灰的循環(huán)倍率（循環(huán)灰流量/給煤量）達(dá)到20~40倍，使全爐膛尤其是上部稀相區(qū)的床層密度較之鼓泡床有顯著增加，從而導(dǎo)致了循環(huán)床燃燒的下述優(yōu)點(diǎn)：①床內(nèi)物料橫向傳遞相對(duì)迅速，給煤點(diǎn)可相對(duì)減少；②爐膛上下床溫均勻，燃燒反應(yīng)強(qiáng)化，細(xì)粒燃料因循環(huán)而在爐內(nèi)停留時(shí)間增加，故可獲得較高的飛灰燃盡率；③循環(huán)灰將爐底密相區(qū)燃料燃燒產(chǎn)生的熱量帶到爐膛上部，爐膛上部水冷壁及懸吊受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及溫壓增加，因而吸熱效果增大，故使?fàn)t膛底部密相區(qū)可不設(shè)或少設(shè)埋管受熱面，免除了埋管磨損問題；④在同樣條件下（Ca/S≈2），可獲得較高的脫硫效率（≥90%）。此外循環(huán)床燃燒仍具有鼓泡流化床的其他技術(shù)特點(diǎn)。循環(huán)流化床燃燒克服了鼓泡流化床燃燒的不足之處，但在燃燒系統(tǒng)的構(gòu)成上增加了體積龐大的高溫循環(huán)灰分離器及回灰控制系統(tǒng)，且仍然存在N2O的排放問題。 爐膛爆炸事故鍋爐爐膛或煙道內(nèi)燃料突然強(qiáng)烈燃燒或熄火，燃?xì)鈮毫E增或驟減，超過(guò)爐墻或煙道內(nèi)所能承受能力而造成破裂的事故。有外爆和內(nèi)爆兩種，前者是爐膛或煙道內(nèi)聚集的可燃混合物被引燃，導(dǎo)致急劇不可控的爆炸性燃燒，燃?xì)怏w積迅速膨脹，使?fàn)t墻或煙道向外爆裂。后者是爐膛滅火，煙氣體積隨溫度降低迅速減小，這時(shí)，如送、引風(fēng)機(jī)調(diào)整不當(dāng)引風(fēng)機(jī)抽力瞬間過(guò)大，使?fàn)t墻或煙道承受很大的負(fù)壓力而向內(nèi)爆裂（大容量鍋爐易出現(xiàn)此問題）。爆裂危害很大，特別是外爆，不僅會(huì)造成爐膛或煙道破裂，鍋爐的鋼架彎曲或斷裂，也會(huì)使有關(guān)的受熱面管子破壞和造成人身傷亡，修復(fù)工作困難，停用時(shí)間長(zhǎng)，直接和間接損失都很大。爆炸原因 外爆起因主要是爐膛滅火處理不當(dāng)，繼續(xù)送入燃料，使?fàn)t內(nèi)燃料與空氣比（即煤粉濃度）增大，達(dá)到一定程度并被引燃形成爆炸。目前對(duì)鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)部件（包括爐墻包殼，水冷壁剛性梁，水冷壁與冷灰斗的連接部分）、煙道的設(shè)計(jì)瞬態(tài)承壓能力，國(guó)內(nèi)外均按不超過(guò)177。，即使如此，也不能承受煤粉爆然所產(chǎn)生的壓力。另外，爆炸的強(qiáng)烈程度和規(guī)模取決于點(diǎn)燃時(shí)的可燃物量和瞬間混入的空氣量。在煤粉爐中，當(dāng)煤粉/~，爆炸的可能性和危害性就很大，濃度大于1 kg/m3時(shí)，爆炸產(chǎn)生的壓力反而見效， kg/m3時(shí)，一般不會(huì)爆炸。氣粉混合物中相對(duì)含氧量，對(duì)可爆性也有影響，含氧量的比例越大，爆炸的可能性越大，產(chǎn)生的爆炸力越強(qiáng)，含氧量小于14%時(shí)，一般無(wú)爆炸危險(xiǎn)。其次是在爐內(nèi)已積存的燃料被突然引燃而爆燃，如點(diǎn)火前已有油、可燃?xì)怏w或煤粉漏入爐膛，未進(jìn)行吹掃即點(diǎn)火，或反復(fù)點(diǎn)火未成功，以及油槍霧化不良、點(diǎn)火能量小，鍋爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷下運(yùn)行、個(gè)別燃燒器滅火等，都可能在鍋爐內(nèi)不同部位上積存燃料，當(dāng)這些積存的燃料，被增大的通風(fēng)或吹灰等擾動(dòng)時(shí)也會(huì)形成爆燃。運(yùn)行中媒質(zhì)變化、風(fēng)煤比失調(diào)以及給粉自流，燃料、空氣瞬間中斷等，都可能引起滅火和爆炸事故。發(fā)生內(nèi)爆的原因主要是爐膛滅火、燃料中斷，還有可能是送風(fēng)機(jī)跳閘和起、停爐過(guò)程中操作不當(dāng)，使?fàn)t內(nèi)平衡通風(fēng)破壞，瞬間負(fù)壓過(guò)大等。預(yù)防措施 主要是防止?fàn)t膛滅火及滅火后能正確處理，停止向爐內(nèi)送入燃料，進(jìn)行吹掃后再按規(guī)定點(diǎn)火。另外應(yīng)根據(jù)鍋爐容量的大小，設(shè)置爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，如爐膛壓力保護(hù)和火焰監(jiān)視器等。對(duì)較大容量的鍋爐應(yīng)配置較完善的爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，它具有對(duì)爐膛火焰監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)定時(shí)吹掃以及爐膛壓力保護(hù)、滅火保護(hù)、自動(dòng)切除燃料（MFT）等功能，是防止?fàn)t膛外爆最有效的手段之一。在防止內(nèi)爆方面，除對(duì)爐膛和煙道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)考慮低煙氣流量下引風(fēng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大抽力外，在控制系統(tǒng)上應(yīng)對(duì)爐膛壓力信號(hào)傳誦給引風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)，使其在負(fù)壓過(guò)大時(shí)直接閉鎖和減載，以降低內(nèi)爆的可能性。 燃燒熄火流化床燃烷是介于層燃燃燒與煤粉懸浮燃燒之間的一種燃燒方式。層燃燃燒不容易產(chǎn)生熄火事故；煤粉懸浮燃燒容易產(chǎn)生燃燒熄火事故，只要停止給粉，馬上就有熄火的危險(xiǎn)。流化床燃燒發(fā)生熄火的危險(xiǎn)處于層燃燃燒和煤粉燃燒之間。流化床燃燒的熄火主要是由于斷煤引起的。流化床燃燒時(shí)，床中有大量灼熱的床料，床溫—般為850—1050，床料中95％以上是熱灰渣，5％左右是可燃物質(zhì)，主要是焦炭。而每分鐘加入燃燒空中的新燃料只占床料的1％左右。大量的熱床料為惰性物質(zhì)灰渣，它不與新加入的燃料爭(zhēng)奪氧氣。相反為新燃料的加熱、著火燃燒提供了豐富的熱量。所以，在循環(huán)流化床燃燒過(guò)程中，新加入燃料的著火和燃燒條件是最好的。當(dāng)循環(huán)流化床燃燒發(fā)生短時(shí)斷煤時(shí)，床料中的5％左右的可燃物質(zhì)還能維持3—5min的燃燒。因此，循環(huán)流化床燃燒過(guò)程中，只要保持連續(xù)給煤并根據(jù)負(fù)荷變化、煤種變化適當(dāng)調(diào)整給煤量，一般是不會(huì)熄火的。造成斷煤的主要原因是煤的水分大于8％，煤在煤倉(cāng)內(nèi)搭橋、堵塞、不下煤，而運(yùn)行人員沒有發(fā)現(xiàn)，未能及時(shí)消除。在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)