循環流化床鍋爐運行中的問題本科畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 筑大量耐火防磨材料。 循環流化床鍋爐使用耐火材料的部位和數量比其他形式的鍋爐多許多。由于耐火耐磨材料選擇不當，或施工工藝不合理，或烘爐和點火啟動過程中溫控不好，升溫、降溫過快，導致 耐火材料內襯中蒸發的水氣不能及時排出，或耐火內襯中熱應力過大，而造成耐火內襯破裂和脫落。燃燒室內耐火防磨隔熱層脫落，將破壞流化工況，造成床料結渣。分離器內耐火防磨層脫落，將堵塞返料系統，造成飛灰不能循環燃燒，循環流化床鍋爐變成鼓泡床鍋爐，蒸發量急劇下降。返料器內耐火隔熱層脫落，同樣造成返料器內結渣，返料器不能正常運行，嚴重影響鍋 爐的正常運行，造成蒸發量下降，飛灰含碳量增加，鍋爐燃燒效率下降，影響鍋爐安全運行。 實踐證明 在 新投運鍋爐首次點火投煤前或每次對耐火層進行較大范圍修補后，按照耐火材料供貨商提供的養護工 藝曲線進行嚴格的加熱養護，能更好的保證 耐火材料達到正常的設計使用壽命。 對燃煤粒徑要求嚴格 西安交通大學網絡教育學院論文 8 一般鼓泡床鍋爐燃煤粒徑范圍為 0— 10mm，平均粒徑為 5mm 左右，對粒徑的分布要求不嚴；循環流化床鍋爐燃煤粒徑范圍要求在 0— 8mm，平均粒徑為 — ，對煤粒徑的分布有一定的要求。如果達不到要求，將帶來許多不良后果，如鍋爐達不到設 計 蒸發量，飛灰含量高，尾部受熱面磨損嚴重等。 床壓 及 床溫控制 床壓指氣固（流態化）流體在單位床底（布風板）面積上的壓力，床壓沿床高的變化梯度（床壓梯度， Pa/m）可近似表征爐內的固體物料濃度。循環流化床鍋爐的床壓與床料層厚度和爐膛高度有關，一般為 8~10kPa 左右。床壓直接影響床內流化、燃燒和傳熱。如，當床壓過高時，表征爐內床料量過多，將導致供風系統特性曲線點遷移，入爐（流化）風量自動減少，使運行氣速下降，導致床內流化不良。因此，在運行時應保持床壓的相對穩定，這時通過從爐底連續排放底渣，使入爐煤和石灰石在爐內所產生的灰量與鍋爐的排灰渣量（亦包括飛灰排量）達到動態平衡而實現的。最佳床壓值應由燃燒調整試驗確定。 床溫主要與負荷、運行氣速、風量配比、回灰量、入爐煤和石灰 石粒徑分布等運行因素有關。煤耗提高燃燒效率，強化傳熱，減少 CO 和 N2O排放量，應以較高的爐膛溫度運行；而從脫硫、降低 Nox 和 防止爐膛結渣考慮，床溫又不能過高。因此應依煤種、爐型來選擇適當的運行床溫，燃用無煙煤等難燃煤種時的床溫應高一些，以增加飛灰的燃盡度，但脫硫煤效率難免受到影響。床溫的上限應比燃煤灰分的初始變形溫度低 100~150℃，以避免灰渣局部燒結；這一點對灰熔融性溫度較低的煤種應予特別注意。 實踐證明合理調節 一、二次風及配比是循環流化床鍋爐運行的主要調節手段之一。如：當負荷不變，調大一次風量時（二 次風量相應減小），下部床溫降低，適宜的風量配比是獲得鍋爐穩定運行和最佳燃燒、脫硫、抑氮工況的基礎條件。風量配比與煤種、爐型及布置有關，一般一次風量約占 60%左右。在運行中，二次風一般在濃相區的上部供入，使其風口以下形成一個缺氧燃燒區，減少 NOx 的生成量。二次風的供入，不僅補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作用，使爐內氧濃度合理分布，有利于燃燒和脫硫反應。同時，一、二次風量配比也可在一定范圍內調節爐膛上部燃燒份額。 西安交通大學網絡教育學院論文 9 3 循環流化床鍋爐運行事故分析及處理 循環流化床鍋爐 流化 技術分析 利用氣固 兩相流化床工藝實現固體燃料燃燒導致的 SO2 及 NOx 排放問題及低熱值燃料的燃燒問題而開發出來的一種新型燃燒技術。流化床燃燒工藝一般控制爐膛溫度在 850~950℃（加脫硫劑時）或 900~1050℃（不脫硫劑時），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。在這個溫度范圍內，燃料顆粒的燃燒反應速度不僅受控于氧的分壓及其擴散條件，而且更加受控于床溫因素，即化學動力學條件。 依采用的流化狀態不同，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流床鍋爐則不斷向大容量發展。至 20 世紀末，已運和的最大機組電功率為 250MW。 前面氘核這都是指在大氣壓力下工作的工藝技術和鍋爐設備。它們有時被稱作常壓鼓泡床（ ACFB）和常壓循環床（ ACFB），以區別于增壓流化床燃燒（ PFBC）。后者是指在幾個或十幾個大氣壓下工作的流床燃燒工藝；它也有鼓泡床（ PBFB）和循環床（ PCFB）之分，輸入熱功率為 200MW 的增壓鼓泡床鍋爐已經商 業運行（與增壓流化床聯合循環配套）；增壓循環床鍋爐正研制。 各種流化床燃燒室方式的技術特點如下表： 流化床類別 ABFB ACFB PBFB PCFB 燃料粒徑 見① 煤種變化適應性② 好 優于 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 鼓泡床 湍流床 ?低負荷可能 轉為介于 ABFB 和ACFB 之間 強湍流床 西安交通大學網絡教育學院論文 10 鼓泡床 爐膛上部流動形態 稀相氣 力輸送 細粒快速床 爐膛底部埋管受熱面 必須有，磨損嚴重 可以不設 必須有，磨損輕微 可以不設 給煤點數 多 少 少 更少 床上二次風率（ %） ~15 ~40 0 30~40 飛灰 /循環灰循環倍率 一般 1 高溫灰 20~40 中溫灰 10~20 無 飛灰燃盡度 較差 好 好 好 最低負荷率（ %） ~33 30 30 脫硫率（ %） ~80（ Ca/S≈2） ~90（ Ca/S≈） 90（ Ca/S≈2） NOx排放濃度（ mg/m3）(標 ) 一般 300 一般 150 140~280 一般 100 爐 膛及燃燒系統結構 簡單 較大 \復雜 體積大 為縮小 注： ①一般破碎到篩網孔徑 6mm 至 15mm 全部通過 ,依煤種及其含盔甲 分而定 .增壓流床燃煤粒徑宜取低值。 ②因流化床燃燒溫度低于煤灰開始變形溫度（ DT），故正常運行無爐膛結渣。 由于采用較高的運行氣速，爐內流化狀態呈湍流床（底部）至快速床（上部爐膛），氣 /固之間滑移速度增大、湍動混合加劇，并且由于高溫灰的循環倍率（循環灰流量 /給煤量）達到 20~40 倍，使全爐膛尤其是上部稀相區的床層密度較之鼓泡床有顯著增加，從而導致了循環床燃燒的下述優點：①床內物料橫向傳遞相對迅速，給煤點可相對減少；②爐膛上下床溫均勻，燃燒反應強化，細粒燃料因循環而在爐內停留時間增加，故可獲得較高的飛灰燃盡率；③循環灰將爐底密相區燃料燃燒產生的熱量帶到爐膛上部，爐膛上部水冷壁及懸吊受熱面傳熱系數及溫壓增加，因而吸熱 效果增大，故西安交通大學網絡教育學院論文 11 使爐膛底部密相區可不設或少設埋管受熱面，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%）。此外循環床燃燒仍具有鼓泡流化床的其他技術特點。 循環流化床燃燒克服了鼓泡流化床燃燒的不足之處，但在燃燒系統的構成上增加了體積龐大的高溫循環灰分離器及回灰控制系統，且仍然存在 N2O 的排放問題。 爐膛爆炸事故 鍋爐爐膛或煙道內燃料突然強烈燃燒或熄火，燃氣壓力驟增或驟減，超過爐墻或煙道內所能承受能力而造成破裂的事故。有外爆和內爆兩種，前者是爐膛或煙道內聚集的可燃混合物 被引燃，導致急劇不可控的爆炸性燃燒，燃氣體積迅速膨脹，使爐墻或煙道向外爆裂。后者是爐膛滅火，煙氣體積隨溫度降低迅速減小，這時，如送、引風機調整不當引風機抽力瞬間過大，使爐墻或煙道承受很大的負壓力而向內爆裂（大容量鍋爐易出現此問題）。爆裂危害很大，特別是外爆，不僅會造成爐膛或煙道破裂，鍋爐的鋼架彎曲或斷裂，也會使有關的受熱面管子破壞和造成人身傷亡，修復工作困難，停用時間長，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，繼續送入燃料，使爐內燃料與空氣比（即煤粉濃度）增大，達到一定程度并被引燃 形成爆炸。目前對鍋爐的爐膛結構部件（包括爐墻包殼，水冷壁剛性梁，水冷壁與冷灰斗的連接部分）、煙道的設計瞬態承壓能力，國內外均按不超過177。 考慮，即使如此，也不能承受煤粉爆然所產生的壓力。另外，爆炸的強烈程度和規模取決于點燃時的可燃物量和瞬間混入的空氣量。在煤粉爐中，當煤粉 /空氣混合物濃度處于 ~，爆炸的可能性和危害性就很大，濃度大于 1 kg/m3 時，爆炸產生的壓力反而見效，小于 kg/m3 時，一般不會爆炸。氣粉混合物中相對含氧量，對可爆性也有影響，含氧量的比例越大，爆炸的 可能性越大，產生的爆炸力越強，含氧量小于 14%時，一般無爆炸危險。其次是在爐內已積存的燃料被突然引燃而爆燃，如點火前已有油、可燃氣體或煤粉漏入爐膛，未進行吹掃即點火，或反復點火未成功，以及油槍霧化不良、點火能量小，鍋爐長期在低負荷下運行、個別燃燒器滅火等，都可能在鍋爐內不同部位上積存燃料，當這些積存的燃料，被增大的通風或吹灰等擾動時也會形成爆燃。運行中媒質變化、風煤比失調以及給粉自流，燃料、空氣瞬間中斷等，都可能引起滅火和爆炸事故。發生內爆的原因主要是爐膛滅火、燃料中斷，還有可能是送風機跳閘和起、停爐過程中 操作不西安交通大學網絡教育學院論文 12 當，使爐內平衡通風破壞，瞬間負壓過大等。 預防措施 主要是防止爐膛滅火及滅火后能正確處理，停止向爐內送入燃料，進行吹掃后再按規定點火。另外應根據鍋爐容量的大小，設置爐膛安全監控系統，如爐膛壓力保護和火焰監視器等。對較大容量的鍋爐應配置較完善的爐膛安全監控系統，它具有對爐膛火焰監視、報警、自動定時吹掃以及爐膛壓力保護、滅火保護、自動切除燃料（ MFT）等功能，是防止爐膛外爆最有效的手段之一。在防止內爆方面，除對爐膛和煙道的強度設計應考慮低煙氣流量下引風機可能產生的最大抽力外，在控制系統上應對爐膛壓力信 號傳誦給引風機的控制系統，使其在負壓過大時直接閉鎖和減載