循環流化床燃燒(CFBC)技術系指小顆粒的煤與空氣在爐膛內處于沸騰狀態下,即高速氣流與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃燒的技術。

循環流化床鍋爐脫硫是一種爐內燃燒脫硫工藝,以石灰石為脫硫吸收劑,燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入,一次風從布風板下部送入,二次風從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內強烈擾動形成流化床,燃煤煙氣中的SO2與氧化鈣接觸發生化學反應被脫除。為了提高吸收劑的利用率,將未反應的氧化鈣、脫硫產物及飛灰送回燃燒室參與循環利用。鈣硫比達到2~2.5左右時,脫硫率可達90%以上。流化床燃燒方式的特點是:1.清潔燃燒,脫硫率可達80%~95%,NO*排放可減少50%;2.燃料適應性強,特別適合中、低硫煤;3.燃燒效率高,可達95%~99%;4.負荷適應性好。負荷調節范圍30%~100%。

篇2:循環流化床鍋爐燃燒防止結焦技術措施

循環流化床鍋爐燃燒結焦是一種常見的事故,無論在點火啟動、壓火啟動和運行中都可能發生。一旦發生結焦,蔓延速度則非常快,如處理不當,結焦就會越來越嚴重,最終導致停爐,對安全、經濟運行帶來很大的影響。為預防流化床鍋爐結焦,確保流化床鍋爐的安全、連續、經濟運行,特制定措施如下:

1.啟動過程保證良好而穩定的入爐煤質

1)發熱量不低于17000KJ/KG,揮發份不低于12;

2)粒度合格:8mm通過率不低于85;

3)灰熔化溫度>1500℃;

4)含硫量不大于1.2。

2.點火前一定要認真做好流化試驗

1)確定臨界流化風量。臨界流化風量應在16-18萬Nm3/h左右,如過大則應查找原因后再升爐;

2)大風量對爐膛吹掃10分鐘,吹掃風量(一次風)不低于25萬Nm3/h;

3)做布風板均勻性試驗。在臨界流化風量處緊急停所有風機,進爐內檢查床料流化情況,確保流化合格。

3.鍋爐爆管后,一定要清理床料并檢查風帽,確保床料無板結及風帽無堵塞。

4.控制床壓

升爐前床料加至1-1.2米,啟動床壓13-13.5KPA;升爐后床壓應保持在正常范圍內,如大于20.8或低于8.7KPA時應匯報相關領導,并請示停爐。

5.嚴格按照規定進行投煤

1)投煤后應確保一次風量不低于臨界流化風量;

2)床溫達到規定溫度再進行試投煤(中排床溫>510℃),如煤質較差,則應將床溫提高50-100℃再進行投煤;

3)啟動初期應嚴格按照“脈動”形式進行投煤,投煤后應根據氧量及床溫變化情況來判斷給煤是否已經燃燒,如未燃則是應立即停止給煤,待適當提高床溫后,再以相同形式重新投煤。嚴防投煤過多后出現爆燃,導致床溫過高,產生高溫結焦。

6.控制床溫

1)嚴密監視床溫分布情況,如下、中排平均床溫差>100℃,或一點及多點床溫與平均床溫差>100℃,應認真分析,加強檢查,嚴防因流化不好而發生低溫結焦;

2)當發現床溫過高時應立即采取措施,增加一次風量或減少燃料以降低床溫。尤其是煤粒變粗或煤質變差等原因引起的床溫波動,應視情況適當提高一次風量來流化床層,抑平床溫,否則易出現大顆粒沉積,床層分層,造成局部或整體超溫結焦現象。

3)根據床溫上升情況,及時細調、微調風量及給煤量,保持流化良好,控制床溫漲幅不得過快,避免床溫大幅度變化,造成惡性循環。

7.盡早建立回料循環,同時密切觀察回料腿溫度、壓力的變化。避免回料器因回料不暢基或局部死區而出現結渣的現象。

8.在升爐過程中應盡量縮短啟動時間,否則油煤混燒時間過長,調整不當極易發生結焦,尤其投煤初期煤油混燒階段,大量的煤投到爐內不能完全燃燒,很容易和未燃的油粘在一起形成局部高溫結焦。

9.或輕微結焦,可通過加床料置換床料的方法焦塊清除(盡快恢復加砂系統);若結焦嚴重,則應,應立即停止投煤,并加大一次風量對爐膛進行流化,將焦塊吹散,并冷卻爐膛,減少結焦的嚴重性,縮短打焦的時間

?4.防止結焦的技術措施

4.1一定要保證良好而穩定的入爐煤質,特別是粒度、細度、矸石、熔點等指標一定要嚴格控制。

4.2點火前一定要認真做好流化試驗,就地觀察底料流化情況及厚度,確保合格。良好的爐內空氣動力場,可有效控制旋風分離器的二次燃燒,避免燃燒室、旋風分離器、回料器的超溫結焦。提高播煤風壓、低負荷時適當減少兩側邊給煤可基本避免爐膛低溫結焦。

4.3在返料系統投入的情況下應經常檢查返料是否暢通,防止因返料故障而造成結焦。

4.4加快啟動速度,避免結焦。對CFB鍋爐應盡量縮短啟動時間,否則油煤混燒時間過長,調整不當極易發生結焦,尤其投煤初期煤油混燒階段,大量的煤投到爐內不能完全燃燒,很容易和未燃的油粘在一起形成局部高溫結焦。點火初期當床溫達到投煤溫度時,應立即投煤,燃燒穩定后果斷斷油,包括在事故處理過程中,及時地斷油,使煤油混燃時間縮短,防止結焦。

4.5開始投煤量較大會出現床溫飛升的現象。啟爐時點動給煤的時間較長會造成可燃物的積累從而引起爆燃現象,對無煙煤的點火及運行過程應十分注意可燃成分的積累以免造成爆燃現象。剛開始投煤時,不得過快過猛,遵循少量間斷的原則。先單臺給煤機點動少量給煤等確認爐膛氧量下降、床溫上升才可再次并逐漸延長點動給煤時間、增加給煤量。在730℃以前,最好采用點動給煤,禁止連續給煤,投煤時機可參照氧量的變化進行。在800℃以前,投煤量一定不能超過10t/h。

4.6嚴格控制好床溫。床溫測量采用獨特的床面上垂直均布的方式,可及時發現局部超溫結焦。運行中通過監視布風板上均勻布置的熱電偶測點,對異常工況及早采取措施;當發現床溫過高時應立即采取措施,增加一次風量或減少燃料以降低床溫。根據床溫上升情況,及時細調、微調風量及給煤量,保持流化良好,控制床溫漲幅不得過快,避免床溫大幅度變化,造成惡性循環。綜合考慮對結焦和控制No*的影響,一般床溫應控制在850-950℃之間,最高不應超過1000℃。其主要控制手段是調整風煤配比及返料量。應注意,如因煤粒變粗或煤質變差等原因引起的波床溫動,應視情況適當提高一次風量來流化床層,抑平床溫,否則易出現大顆粒沉積,床層分層,造成局部或整體超溫結焦現象。如床溫幾點極不平衡或個別點極高,這是一個很危險的工況,應及時處理。床溫控制應遵循就高不就低的原則。國外的研究報告和國內運行經驗都證明,流化床中的結焦溫度比煤粉爐中低的多,一般情況下,流化床中溫度低于灰軟化溫度150-250℃就開始結焦。建議控制局部床溫不能高于950-1000℃。

4.7控制床壓當床壓過高時應立即排渣,降低機組出力,使床壓保持在設計值范圍內(7-10kPa)。控制好運行中料層差壓來控制料層厚度。

4.8應確保合格的爐內澆注料及耐火耐磨材料質量及施工質量,防止因澆注料等材料塌落而引起結焦。

4.9啟爐時回料腿由于回料溫度較低流動性差,容易出現回料腿堵塞。建議啟爐時應密切觀察回料腿溫度、壓力的變化,如溫度不變,則應用壓縮空氣進行吹掃流化,吹掃時應注意防止回料腿內的物料突然大量返回爐膛影響燃燒。

4.10鍋爐更換風帽后,需重新測定布風板阻力特性并讓運行人員及時了解此特性的變化。啟動前要做臨界流化風量試驗,一方面檢驗風帽是否有堵塞,另一方面運行中以此風量來指導運行調整,正常運行中要保證流化正常,一次風量不能小于此風量。

4.11適當加大一次風量、風壓,將風室風壓提高到8Kpa以上,是440t/hCFB鍋爐良好流化、穩定運行的保證。為保證安全穩定運行,應在點火過程中保證布風均勻性,并注意在點火過程后期適時排渣。運行中的漸進性結焦在掌握操作技能,控制入爐顆粒大小尺寸后,也是可以避免的。避免低溫結焦,最好的辦法是保證易發地帶流化良好,顆粒混合迅速均勻或處于正常的流化狀態,這樣溫度均勻,可防止結焦。

4.12嚴格執行各廠家的運行規程,確保回料羅茨鼓風機設備安全運行。避免回料閥內因局部死區而出現結渣的現象。回料閥的充氣量應嚴格控制在1%的鍋爐總風量之內,以防止未燃碳粒在局部區域復燃,避免回料閥內結渣。

4.13防止采用后墻給煤的鍋爐密相區回料口出現結焦。采用后墻回料閥給煤的CFB鍋爐,在點火調試階段,易出現回料口超溫結焦現象,原因是:點火階段回料量少,給煤不能迅速被回料帶入爐內,堆積在回料口,引起局部燃燒過強導致超溫結焦;回料量少,導致煙氣反竄向回料口,回料口處形成旋渦;揮發份在此燃燒造成超溫結焦。改造的辦法是在回料斜腿上加裝朝向其出口的高速冷風管道,該股風一方面把揮發份吹進爐內,破壞回料口旋流,防止燃燒;一方面起到播煤風的作用。這樣,回料口超溫結焦問題可基本解決。

4.14改造流化床兩側和水冷風室兩側人孔上的看火孔,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,流化質量良好,床層內無死區。采用爐前氣力播煤裝置,使給煤入爐均勻,以避免局部富煤區域在運行過程中遇氧爆燃而引起局部超溫、結焦現象的出現。爐內采取下濃上稀的流態化工藝,二次風調節裕度設計較大,通過一、二次風的調節可達到迅速調節床溫目的,將床溫控制在允許范圍內。

循環流化床(CFB)鍋爐是八十年代發展起來的高效率、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勢,使其得到迅速發展。

循環流化床鍋爐采用流態化的燃燒方式,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。因此循環流化床鍋爐有以下幾個主要優點:

高脫硫效率

低氮氧化合物(NO*)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,盡管循環流化床鍋爐有這么多的優點,但在運行中還有許多弊端,其原因是多方面的。主要表現在鍋爐磨損嚴重、爐膛結焦、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域發生在循環物料回料口附近。其原因主要是由于較高顆粒濃度的循環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流化床鍋爐中與材料有關的最嚴重的問題。爐內水冷壁管磨損可分為四種情形:爐膛下部密相區耐火耐磨層衛燃帶與水冷壁管過度區域管壁的磨損、不規則區域管壁的磨損、煙氣泄漏對管子的磨損。

爐膛下部敷設衛燃帶與水冷壁管過渡(交界)區域的管壁磨損。循環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:在過渡區內由于沿壁面下流的固體物料與爐內向上運動的固體物料運行方向相反,因而在局部產生旋流。?

3、爐內受熱面的磨損。在循環流化床鍋爐爐膛內,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水冷壁管的磨損機理相似,主要取決于受熱面的具體結構和固體物料的流動特性等,只要采取適當區域防護,一般不會產生嚴重磨損。

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,在爐膛頂部區域轉彎,產生離心作用,將大顆粒物料甩向爐頂造成的。隨著循環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、爐膛結焦

爐膛結焦是一種常發生的燃燒事故,無論點火或正常運行中都可能發生,原因也有多種。結焦的直接原因是局部或整體溫度超出灰熔點或燒結溫度。常將結焦分為高溫結焦和低溫結焦兩種。

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而引志的結焦叫低溫結焦。要避免低溫結焦,最好的方法是保證易發地帶流動良好,顆粒混和迅速,或處于正常的移動狀態(指分離器和返料機構內),保持溫度均勻,并控制床溫低于灰熔點100~150℃。

高溫結焦是指床層整體溫度水平較高而流化正常時所形成的結焦現象。當床料中含碳量過高時,如未能適時調整風量或返料量來抑制床溫,就有可能出現結焦。與疏松的帶有許多嵌入的未燒結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焦是運行中的漸進性結焦,此時床溫和觀察到流化質量都正常,這時焦塊是緩慢生長的。漸進性結焦的主要原因有:①布風系統制造和安裝質量不好;②給煤中存在大塊;③運行參數控制不當等。需要強調指出的是,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,及時調節風量,直到撤油投煤正常后由一臺給煤機連續投煤,最后過度到正常給煤。大多數點火結焦事故是因無經驗,投煤過多,造成床溫飛升超溫造成的。防止高溫結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,再調節風量和煤量在正常范圍內。

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構形式有、滾筒式冷渣器(旋轉性冷渣器)、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(最好用內通冷卻水并耐高溫和耐磨的錐型閥)來調節冷渣器的進渣量,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。“上小下大,天圓地方”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(最好用旋轉式帶內冷卻的給料機),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回路。循環回路中的壓力變化對固體物料回送裝置的運行會產生很大的影響。

運行中反料器正常工作是實現物料循環的關鍵。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、結束語

總之,循環流化床鍋爐應在設計、安裝和運行之間做好協調,既整個系統各部件的設計、安裝及其相應的控制應一體化考慮,并要考慮在系統運行壽命期內的人機聯系。定期比較分析設備裝置的技術狀態,從而消除缺陷,使設備更安全、更可靠