循環(huán)流化床鍋爐的運用和發(fā)展-全文預覽
【正文】 床機組國內已有14臺在建設和運行。 由我院設計的分宜國產首臺具有自主知識產權的670t/h循環(huán)流化床鍋爐機組于2004年9月29日開工建設，2006年7月7日一次性順利通過96小時試運行。100MW以上功率的循環(huán)流化床鍋爐已有100余臺在設計建設和運行中，其中分宜國產首臺具有自主知識產權的410t/h循環(huán)流化床鍋爐于2003年6月19日投入商業(yè)運行以來，對煤種適應范圍廣，調峰能力強，運行情況良好。尤其在發(fā)生爐膛內汽水系統爆管事故時，為防止床內物料遇水結塊，應迅速啟動床下風道點火器，維持爐膛床溫在350 ℃以上，盡量將所有床料排凈。這是因為在停爐過程中隨著燃料量和風量的逐步減少，爐內的循環(huán)物料量也會相應減少。當鍋爐負荷要求變化時，只需調整給煤量，并適當調整流化速度改變爐內的循環(huán)物料量，就可以滿足鍋爐負荷的變化要求。 停爐過程 投油助燃的時機與煤粉鍋爐相比，CFB鍋爐的低負荷穩(wěn)燃區(qū)低得多，即其負荷調節(jié)范圍大。不過由于CFB鍋爐燃燒機理的不同，通過分級配風，還可有效地控制氮氧化物的排放量。憑借間斷投煤逐步提高床溫這一手段，當床溫達到煤粒著火溫度以上時，就可以連續(xù)投煤了。 煤的投入時機CFB鍋爐的煤粒是通過在床內被加熱到著火溫度后，析出揮發(fā)分著火燃燒的。這是因為爐膛內的床體主要是由大量的惰性灰渣（正常運行時占總床料的95%以上）組成的，其蓄熱容量是隨床層壓力（對應不同的靜止床高）的升高而升高的。 床內不布置埋管受熱面循環(huán)流化床鍋爐的床內不布置埋管受熱面，因而不存在鼓泡流化床鍋爐的埋管受熱面易磨損的問題。根據煤中含硫量的大小直接向爐膛內噴入或在給煤中摻入一定量的0～1mm的石灰石粉，可以脫去在燃燒過程中生成的SO2，脫硫效率可達到90％。這樣循環(huán)流化床燃燒與鼓泡流化床燃燒相比脫硫性能大大改善。而鏈條爐、煤粉爐由于煤種變化較大，不是達不到出力，就是頻繁發(fā)生滅火、結焦等故障。由于床內混合劇烈，這些灼熱的灰渣顆粒實際上起到了無窮的“理想拱”的作用，把煤料加熱到著火溫度而開始燃燒。 90年代循環(huán)流化床在國內應用初期，由于研究、設計、制造、安裝、運行等各方面經驗的缺乏，其應用中的確存在著連續(xù)運行時間短、出力不夠、點火難、磨損嚴重、易結焦、輔機故障率高等許多問題，但經過十多年各方面不斷完善化工作，不僅可以保證連續(xù)運行時間高于4000h，對有經驗的設計、制造、安裝和運行單位而言其他問題也已克服。 鍋爐熱效率較高由于循環(huán)床內氣—固間有強烈的爐內循環(huán)擾動，強化了爐內傳熱和傳質過程，使剛進入床內的新鮮燃料顆粒在瞬間即被加熱到爐膛溫度（≈850℃），并且燃燒和傳熱過程沿爐膛高度基本可在恒溫下進行，因而延長了燃燒反應時間。這種處于沸騰狀態(tài)的料床，稱為流化床。當空氣以較低的氣流速度通過料層時，煤粒在布風板上靜止不動，料層厚度不變，這一階段稱為固定床。流化過程用于燃料燃燒，即為流化燃燒，其爐子稱為流化床鍋爐。目前積存下來的煤矸石達14億噸，并以每年6千到7千萬噸的數量增加。因其具有燃燒效率高、煤種適應性廣、煙氣中有害氣體排放濃度低、負荷調節(jié)范圍大、灰渣可綜合利用等優(yōu)點，在當今日益嚴峻的能源緊缺和環(huán)境保護要求下，在國內外得到了迅速的發(fā)展，并已商品化，正在向大型化發(fā)展。循環(huán)流化床鍋爐的運用和發(fā)展江西省電力設計院 劉祥玲 許思龍 劉壽忠[內容提要] 本文從燃燒機理、鍋爐熱效率、運行的穩(wěn)定性、對燃煤的適應性、環(huán)境保護、鍋爐設計、鍋爐啟動過程、停爐過程兩等幾個方面介紹了循環(huán)流化床鍋爐的特點。[關鍵詞] 循環(huán)流化床鍋爐 特點 發(fā)展和運用 若干問題 處理意見1 循環(huán)流化床鍋爐的特點循環(huán)流化床鍋爐是近十幾年發(fā)展起來的一項高效、低污染清潔燃燒技術。優(yōu)質煤集中在華北、西北，劣質煤多分布在中南、西南地區(qū)。 獨特的燃燒機理固體粒子經與氣體或液體接觸而轉變?yōu)轭愃屏黧w狀態(tài)的過程，稱為流化過程。煤預先經破碎加工成一定大小的顆粒（一般為＜8mm）而置于布風板上，其厚度約在350～500mm左右，空氣則通過布風板由下向上吹送。如氣流速度繼續(xù)增大，煤粒間的空隙加大，料層膨脹增高，所有的煤粒、灰渣紛亂混雜，上下翻騰不已，顆粒和氣流之間的相對運動十分強烈。物料的這種運動形式叫做氣力輸送，這正是煤粉在煤粉爐中隨氣流懸浮燃燒的情景。循環(huán)流化床鍋爐燃料系統的轉動設備少，主要有給煤機、冷渣器和風機，較煤粉爐省去了復雜的制粉、送粉等系統設備，較鏈條爐省去了故障頻繁的爐排部分，給燃燒系統穩(wěn)定運行創(chuàng)造了條件。因此，加到床中的新鮮煤顆粒被相當于一個“大蓄熱池”的灼熱灰渣顆粒所包圍。分宜國產首臺410t/h具有自主知識產權的循環(huán)流化床鍋燃用當地劣質煤，熱值在12000～21000Kj/kg之間大幅波動，但循環(huán)流化床鍋爐始終基本穩(wěn)定運行，其優(yōu)越性非常明顯。由于飛灰的循環(huán)燃燒過程，床料中未發(fā)生脫硫反應而被吹出燃燒室的石灰石、石灰能送回至床內再利用；另外，已發(fā)生脫硫反應部分，生成了硫酸鈣的大粒子，在循環(huán)燃燒過程中發(fā)生碰撞破裂，使新的氧化鈣粒子表面又暴露于硫化反應的氣氛中。與煤粉燃燒鍋爐相比，不需采用尾部脫硫脫硝裝置，投資和運行費用都大為降低。同樣熱負荷下鼓泡流化床鍋爐需要的爐膛截面積要比循環(huán)流化床鍋爐大2～3倍。以我院設計的江西分宜國產首臺具有自主知識產權的410 t/h CFB鍋爐為例，點火時的爐膛床壓一般控制在4～5 kPa。從結構上講，床下風道點火器和床上點火器不僅要對爐膛內的耐火材料、金屬受熱面和煙氣進行加熱，還要對床下風道、平衡風室、旋風分離器、回料腿中的耐火材料和床層物料進行加熱，因此CFB鍋爐的啟動時間和在啟動過程中的燃油量都比煤粉鍋爐要大，而且它在啟動過程中所受到的升溫、升壓速度的限制條件也比煤粉鍋爐要多。由于CFB鍋爐點火方式的限制，被加熱的床層溫度存在上限，這恰好也在煤粒著火溫度的下限附近，因此在投煤的初始階段，煤粒在床內并不能充分燃燒。而二次風是用來控制燃燒總風量，且為爐
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