循環(huán)流化床鍋爐一二次風(fēng)風(fēng)量配比及風(fēng)壓選定

循環(huán)流化床鍋爐一二次風(fēng)風(fēng)量配比及風(fēng)壓選定

一、前言

作為一項(xiàng)重要的生產(chǎn)設(shè)備，循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮出了極為重要的作用。為了能夠更好地保證循環(huán)硫化床鍋爐的良性運(yùn)轉(zhuǎn)，有必要分析其一二次風(fēng)風(fēng)量的配比，以及風(fēng)壓的選定。本文首先介紹循環(huán)硫化床鍋爐主要的的工作原理與運(yùn)行過(guò)程中的特點(diǎn)。

二、循環(huán)流化床鍋爐的工作原理及工作特點(diǎn)

流化過(guò)程的概念可以理解為：固體粒子經(jīng)過(guò)與氣體或液體屬相的物質(zhì)進(jìn)行接觸發(fā)生改變從而轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃屏黧w狀態(tài)這一復(fù)雜的過(guò)程。通常來(lái)講流化過(guò)程一般的用途是用于燃料燃燒，也就是通常意義上的流化燃燒，而其所使用的鍋爐則稱為流化床鍋爐。

循環(huán)流化床鍋爐是一種新的鍋爐類型，其剛開(kāi)始是在鼓泡流化床鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展并完善起來(lái)，形成了特有的工作特點(diǎn)。循環(huán)流化床鍋爐在鍋爐內(nèi)部的流化風(fēng)速一般情況下比較高（大約為4～8m/s左右），為了分離工作通常會(huì)在爐膛出口加裝一種叫做氣固物料分離器的裝置。細(xì)小的固體顆粒會(huì)被煙氣攜帶并在工作過(guò)程中排出爐膛，顆粒需要經(jīng)分離器分離成幾種不同物質(zhì)，再重新送回爐內(nèi)進(jìn)行循環(huán)燃燒。循環(huán)流化床鍋爐主要由兩個(gè)部分組成：一部分主要是爐膛、上面提到的氣固物料分離器以及固體物料再循環(huán)利用設(shè)備等，這些部件主要形成了一個(gè)封閉的固體物料循環(huán)利用的回路。另一個(gè)重要的部分主要由對(duì)流煙道，布置有過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等部件組成，這種結(jié)構(gòu)形式就與其它傳統(tǒng)的常規(guī)鍋爐非常類似了。循環(huán)流化床鍋爐為了工作所進(jìn)行的燃燒需要的一次風(fēng)和二次風(fēng)一般會(huì)分別從爐膛的底部和爐膛的側(cè)墻兩個(gè)方向進(jìn)行送入，主要的燃燒過(guò)程將會(huì)在鍋爐主要的爐膛中進(jìn)行并逐漸完成。爐膛內(nèi)部由于燃燒將會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，這些煙氣一般會(huì)攜帶物料一起經(jīng)過(guò)分離器的入口放置的加速階段進(jìn)行加速并進(jìn)入上面提到的分離器，將煙氣和物料進(jìn)行分離。隨后物料將經(jīng)料斗、料腿和外部的返料閥再重新返回爐膛內(nèi)部；而煙氣將自中心筒再次進(jìn)入到分離器的出口區(qū)重新進(jìn)入循環(huán)，并流經(jīng)內(nèi)部的轉(zhuǎn)向室然后進(jìn)入到尾部煙道中。

三、循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

1.鍋爐達(dá)不到額定出力

（一）分離器的設(shè)計(jì)和放置達(dá)不到設(shè)計(jì)所要求的效率；導(dǎo)致分離器的運(yùn)行效率將會(huì)低于設(shè)計(jì)值，另一種情況便是幾個(gè)分離器內(nèi)部的物料分離過(guò)程產(chǎn)生不平衡的狀況。

（二）懸浮段的主要受熱面與密相區(qū)二者之間的布置不恰當(dāng)或存在一定的矛盾，特別是當(dāng)燃燒燃料的過(guò)程與設(shè)計(jì)煤種應(yīng)有的效果差別較大的時(shí)候，鍋爐內(nèi)部的負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)將會(huì)導(dǎo)致余灰的封閉循環(huán)系統(tǒng)中的各個(gè)部位的溫度變化，進(jìn)而造成各部分產(chǎn)生溫度偏差并在一定程度上影響鍋爐安全以及正常的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，這就極大地限制了鍋爐應(yīng)該能承受的額定負(fù)荷。

（三）實(shí)際燃燒份額與原有的設(shè)計(jì)值嚴(yán)重不相符或分配設(shè)計(jì)的不合理，使?fàn)t內(nèi)循環(huán)物料不足，嚴(yán)重影響鍋爐在原有設(shè)計(jì)中的額定出力。

（四）不同尺寸和粒徑的細(xì)小顆粒一般都具有截然不同的燃燒、流化和傳熱等物理特性，如果粒徑分布不合理，將會(huì)必然造成鍋爐出力值得直線下降。

2.磨損

顆粒對(duì)材料表面進(jìn)行的各種方向上的沖擊將會(huì)造成一定程度的磨傷和損害，我們一般將其稱之為磨損。這種循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生的磨損主要分為兩大部分，即受熱面上產(chǎn)生的磨損和耐火材料及布風(fēng)裝置上的磨損。對(duì)于磨損的情況來(lái)說(shuō)，輕者將會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力發(fā)生無(wú)規(guī)律的變化，嚴(yán)重者將造成爆管現(xiàn)象的發(fā)生并使受熱面發(fā)生泄漏，甚至?xí)?dǎo)致鍋爐停爐。

3.鍋爐發(fā)生的磨損和澆注料從原有部位的脫落

磨損嚴(yán)重的部位通常會(huì)發(fā)生在密相區(qū)進(jìn)行澆注料的區(qū)域與水冷壁二者之間由于位置原因產(chǎn)生的結(jié)合部，次嚴(yán)重的區(qū)域便是水平煙道中的部分方向上的管道以及密相區(qū)內(nèi)的一般澆注料容易發(fā)生脫落的部位。而澆注料脫落主要發(fā)生在鍋爐在冷態(tài)狀態(tài)下的點(diǎn)火初期，會(huì)影響鍋爐應(yīng)帶負(fù)荷的大小和機(jī)組的長(zhǎng)期有效運(yùn)行。

四、一二次送風(fēng)量的配比分析

1.一次風(fēng)送風(fēng)量配比分析

一次風(fēng)通過(guò)布風(fēng)板送到燃燒室的密相區(qū)，占送風(fēng)總量的40%到70%，一次風(fēng)的作用有兩個(gè)，一是滿足設(shè)計(jì)密相區(qū)充分燃燒的要求，二是把密相區(qū)燃燒所產(chǎn)生的熱量帶出，維持設(shè)計(jì)的床層溫度。

一次風(fēng)量的調(diào)節(jié)的前提條件是其能夠滿足常規(guī)的流化，否則就會(huì)有流化惡化而結(jié)渣的危險(xiǎn)。在這個(gè)前提下，風(fēng)量偏少的話，有兩個(gè)方面的影響，一是滿足不了密相區(qū)設(shè)計(jì)的燃燒份額，二是密相區(qū)產(chǎn)生的熱量減少，因此，風(fēng)所帶出的熱量也減少。在床溫比較高的情況下，一般采取增加一次風(fēng)量的方式來(lái)降低床溫，這種方法的效果非常好。而在床溫急劇升高的情況下，則不宜采取此種方法。

2.二次風(fēng)量的配比分析

與煤粉鍋爐不同，二次風(fēng)量占總風(fēng)量30%到50%。在風(fēng)量不足時(shí)，要及時(shí)增加二次風(fēng)；在低負(fù)荷范圍內(nèi)，一般情況下，二次風(fēng)投入量較小。低負(fù)荷時(shí)大量投入二次風(fēng)會(huì)造成爐內(nèi)溫度的出現(xiàn)很大的波動(dòng)，因此，要不要投入二次風(fēng)，要根據(jù)負(fù)荷和爐內(nèi)的溫度來(lái)確定

五、循環(huán)流化床鍋爐的冷態(tài)條件下的試驗(yàn)

這一試驗(yàn)的目的主要是為了了解爐內(nèi)氣固兩相流的工作特性以及一、二次風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法和內(nèi)部流量分布的主要特性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以確定不同的料層使用厚度相對(duì)應(yīng)的臨界條件下的流化風(fēng)量值。

1.風(fēng)量測(cè)量裝置標(biāo)定

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中的風(fēng)量涉及有一次風(fēng)、二次風(fēng)以及返料器產(chǎn)生的流化風(fēng)等風(fēng)量的參數(shù)調(diào)整和主動(dòng)控制。

2.布風(fēng)板特定方向上的阻力試驗(yàn)

布風(fēng)板阻力試驗(yàn)一般意義上來(lái)講是指布風(fēng)板上的在無(wú)床料基本條件下的空板垂直方向上的阻力試驗(yàn)。通過(guò)逐漸增加一次風(fēng)量，記錄風(fēng)室壓力和風(fēng)量的變化，從而確定布風(fēng)板的阻力。

3.料層的阻力值及臨界得流化風(fēng)量值的標(biāo)定

在上一步的試驗(yàn)結(jié)束完成后，可以在布風(fēng)板上填加粒徑在0-0.6mm循環(huán)流化床爐渣作為床料，需要注意的是試驗(yàn)所需的床料需要嚴(yán)格干燥。

4.布風(fēng)板的均勻一致性測(cè)試和床料一般流化特性測(cè)定試驗(yàn)

通常來(lái)說(shuō)，布風(fēng)板的均勻與否將直接影響鍋爐的正常運(yùn)行。在試驗(yàn)時(shí)，鋪部分特定厚度的床料在布風(fēng)板表面上，開(kāi)始依次啟動(dòng)各部位的風(fēng)機(jī)，并在適當(dāng)時(shí)候逐漸增大一次的風(fēng)量，達(dá)到使床層完全流化的目的。隨后調(diào)整爐膛負(fù)壓到大約-500pa左右，并打開(kāi)爐膛人孔門進(jìn)行人為觀察爐內(nèi)流化情況，停止風(fēng)機(jī)的運(yùn)行并觀察整個(gè)床層表面的平整度，并以此為基準(zhǔn)確定布風(fēng)板面上的均勻性。

5.返料器特性試驗(yàn)

返料器是循環(huán)流化床鍋爐中重要的設(shè)備，它的作用是將分離器收集下來(lái)的飛灰可控地送入爐膛內(nèi)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)燃燒。在返料器布風(fēng)板空板時(shí)，啟動(dòng)高壓流化風(fēng)機(jī)逐漸改變流化風(fēng)擋板開(kāi)度，記錄返料器風(fēng)室壓力和流化風(fēng)量的關(guān)系，從而確定返料器布風(fēng)板的阻力。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐一二次風(fēng)風(fēng)量配比與風(fēng)壓選定的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，一二次風(fēng)風(fēng)量的配比對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)效能起著十分重要的作用。在該項(xiàng)工作的實(shí)踐中，有關(guān)人員要在研究分析相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際，分析出為有效合理的風(fēng)量配比與風(fēng)壓選定方案。