循环流化床锅炉运行中的问题本科毕业论文(编辑修改稿)

循环流化床锅炉运行中的问题本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

筑大量耐火防磨材料。 循环流化床锅炉使用耐火材料的部位和数量比其他形式的锅炉多许多。 由于耐火耐磨材料选择不当，或施工工艺不合理，或烘炉和点火启动过程中温控不好，升温、降温过快，导致 耐火材料内衬中蒸发的水气不能及时排出，或耐火内衬中热应力过大，而造成耐火内衬破裂和脱落。 燃烧室内耐火防磨隔热层脱落，将破坏流化工况，造成床料结渣。 分离器内耐火防磨层脱落，将堵塞返料系统，造成飞灰不能循环燃烧，循环流化床锅炉变成鼓泡床锅炉，蒸发量急剧下降。 返料器内耐火隔热层脱落，同样造成返料器内结渣，返料器不能正常运行，严重影响锅 炉的正常运行，造成蒸发量下降，飞灰含碳量增加，锅炉燃烧效率下降，影响锅炉安全运行。 实践证明 在 新投运锅炉首次点火投煤前或每次对耐火层进行较大范围修补后，按照耐火材料供货商提供的养护工 艺曲线进行严格的加热养护，能更好的保证 耐火材料达到正常的设计使用寿命。 对燃煤粒径要求严格 西安交通大学网络教育学院论文 8 一般鼓泡床锅炉燃煤粒径范围为 0— 10mm，平均粒径为 5mm 左右，对粒径的分布要求不严；循环流化床锅炉燃煤粒径范围要求在 0— 8mm，平均粒径为 — ，对煤粒径的分布有一定的要求。 如果达不到要求，将带来许多不良后果，如锅炉达不到设 计 蒸发量，飞灰含量高，尾部受热面磨损严重等。 床压 及 床温控制 床压指气固（流态化）流体在单位床底（布风板）面积上的压力，床压沿床高的变化梯度（床压梯度， Pa/m）可近似表征炉内的固体物料浓度。 循环流化床锅炉的床压与床料层厚度和炉膛高度有关，一般为 8~10kPa 左右。 床压直接影响床内流化、燃烧和传热。 如，当床压过高时，表征炉内床料量过多，将导致供风系统特性曲线点迁移，入炉（流化）风量自动减少，使运行气速下降，导致床内流化不良。 因此，在运行时应保持床压的相对稳定，这时通过从炉底连续排放底渣，使入炉煤和石灰石在炉内所产生的灰量与锅炉的排灰渣量（亦包括飞灰排量）达到动态平衡而实现的。 最佳床压值应由燃烧调整试验确定。 床温主要与负荷、运行气速、风量配比、回灰量、入炉煤和石灰 石粒径分布等运行因素有关。 煤耗提高燃烧效率，强化传热，减少 CO 和 N2O排放量，应以较高的炉膛温度运行；而从脱硫、降低 Nox 和 防止炉膛结渣考虑，床温又不能过高。 因此应依煤种、炉型来选择适当的运行床温，燃用无烟煤等难燃煤种时的床温应高一些，以增加飞灰的燃尽度，但脱硫煤效率难免受到影响。 床温的上限应比燃煤灰分的初始变形温度低 100~150℃，以避免灰渣局部烧结；这一点对灰熔融性温度较低的煤种应予特别注意。 实践证明合理调节 一、二次风及配比是循环流化床锅炉运行的主要调节手段之一。 如：当负荷不变，调大一次风量时（二 次风量相应减小），下部床温降低，适宜的风量配比是获得锅炉稳定运行和最佳燃烧、脱硫、抑氮工况的基础条件。 风量配比与煤种、炉型及布置有关，一般一次风量约占 60%左右。 在运行中，二次风一般在浓相区的上部供入，使其风口以下形成一个缺氧燃烧区，减少 NOx 的生成量。 二次风的供入，不仅补充了煤燃尽和脱硫所需的空气，而且其射流可起到一定的扰动作用，使炉内氧浓度合理分布，有利于燃烧和脱硫反应。 同时，一、二次风量配比也可在一定范围内调节炉膛上部燃烧份额。 西安交通大学网络教育学院论文 9 3 循环流化床锅炉运行事故分析及处理 循环流化床锅炉 流化 技术分析 利用气固 两相流化床工艺实现固体燃料燃烧导致的 SO2 及 NOx 排放问题及低热值燃料的燃烧问题而开发出来的一种新型燃烧技术。 流化床燃烧工艺一般控制炉膛温度在 850~950℃（加脱硫剂时）或 900~1050℃（不脱硫剂时），因此，与其他燃烧方式相比较，液化床燃烧属于低温燃烧工艺。 在这个温度范围内，燃料颗粒的燃烧反应速度不仅受控于氧的分压及其扩散条件，而且更加受控于床温因素，即化学动力学条件。 依采用的流化状态不同，目前常用的流化床燃烧方式可分为鼓泡流化床燃烧（ BFBC）和循环流化床燃烧（ CFBC）两大类。 采用这两种燃烧方式 的锅炉分别叫做鼓泡流化床锅炉（ BFBC），循环流化床锅炉（ CFBC）。 由于燃烧及传热性能等条件的限制，鼓泡床多只限于小容量锅炉采用而循环流床锅炉则不断向大容量发展。 至 20 世纪末，已运和的最大机组电功率为 250MW。 前面氘核这都是指在大气压力下工作的工艺技术和锅炉设备。 它们有时被称作常压鼓泡床（ ACFB）和常压循环床（ ACFB），以区别于增压流化床燃烧（ PFBC）。 后者是指在几个或十几个大气压下工作的流床燃烧工艺；它也有鼓泡床（ PBFB）和循环床（ PCFB）之分，输入热功率为 200MW 的增压鼓泡床锅炉已经商 业运行（与增压流化床联合循环配套）；增压循环床锅炉正研制。 各种流化床燃烧室方式的技术特点如下表： 流化床类别 ABFB ACFB PBFB PCFB 燃料粒径 见① 煤种变化适应性② 好 优于 ABFB 好 静止床层高度（ m） ~ ~ ~2 空床流化气速（ m/s） 最大 3~ 最大 4~6 最大 ~1 ~ 炉膛底部流化床形态 鼓泡床 湍流床 ?低负荷可能 转为介于 ABFB 和ACFB 之间 强湍流床 西安交通大学网络教育学院论文 10 鼓泡床 炉膛上部流动形态 稀相气 力输送 细粒快速床 炉膛底部埋管受热面 必须有，磨损严重 可以不设 必须有，磨损轻微 可以不设 给煤点数 多 少 少 更少 床上二次风率（ %） ~15 ~40 0 30~40 飞灰 /循环灰循环倍率 一般 1 高温灰 20~40 中温灰 10~20 无 飞灰燃尽度 较差 好 好 好 最低负荷率（ %） ~33 30 30 脱硫率（ %） ~80（ Ca/S≈2） ~90（ Ca/S≈） 90（ Ca/S≈2） NOx排放浓度（ mg/m3）(标 ) 一般 300 一般 150 140~280 一般 100 炉 膛及燃烧系统结构 简单 较大 \复杂 体积大 为缩小 注： ①一般破碎到筛网孔径 6mm 至 15mm 全部通过 ,依煤种及其含盔甲 分而定 .增压流床燃煤粒径宜取低值。 ②因流化床燃烧温度低于煤灰开始变形温度（ DT），故正常运行无炉膛结渣。 由于采用较高的运行气速，炉内流化状态呈湍流床（底部）至快速床（上部炉膛），气 /固之间滑移速度增大、湍动混合加剧，并且由于高温灰的循环倍率（循环灰流量 /给煤量）达到 20~40 倍，使全炉膛尤其是上部稀相区的床层密度较之鼓泡床有显著增加，从而导致了循环床燃烧的下述优点：①床内物料横向传递相对迅速，给煤点可相对减少；②炉膛上下床温均匀，燃烧反应强化，细粒燃料因循环而在炉内停留时间增加，故可获得较高的飞灰燃尽率；③循环灰将炉底密相区燃料燃烧产生的热量带到炉膛上部，炉膛上部水冷壁及悬吊受热面传热系数及温压增加，因而吸热 效果增大，故西安交通大学网络教育学院论文 11 使炉膛底部密相区可不设或少设埋管受热面，免除了埋管磨损问题；④在同样条件下（ Ca/S≈ 2），可获得较高的脱硫效率（≥ 90%）。 此外循环床燃烧仍具有鼓泡流化床的其他技术特点。 循环流化床燃烧克服了鼓泡流化床燃烧的不足之处，但在燃烧系统的构成上增加了体积庞大的高温循环灰分离器及回灰控制系统，且仍然存在 N2O 的排放问题。 炉膛爆炸事故 锅炉炉膛或烟道内燃料突然强烈燃烧或熄火，燃气压力骤增或骤减，超过炉墙或烟道内所能承受能力而造成破裂的事故。 有外爆和内爆两种，前者是炉膛或烟道内聚集的可燃混合物 被引燃，导致急剧不可控的爆炸性燃烧，燃气体积迅速膨胀，使炉墙或烟道向外爆裂。 后者是炉膛灭火，烟气体积随温度降低迅速减小，这时，如送、引风机调整不当引风机抽力瞬间过大，使炉墙或烟道承受很大的负压力而向内爆裂（大容量锅炉易出现此问题）。 爆裂危害很大，特别是外爆，不仅会造成炉膛或烟道破裂，锅炉的钢架弯曲或断裂，也会使有关的受热面管子破坏和造成人身伤亡，修复工作困难，停用时间长，直接和间接损失都很大。 爆炸原因 外爆起因主要是炉膛灭火处理不当，继续送入燃料，使炉内燃料与空气比（即煤粉浓度）增大，达到一定程度并被引燃 形成爆炸。 目前对锅炉的炉膛结构部件（包括炉墙包壳，水冷壁刚性梁，水冷壁与冷灰斗的连接部分）、烟道的设计瞬态承压能力，国内外均按不超过177。 考虑，即使如此，也不能承受煤粉爆然所产生的压力。 另外，爆炸的强烈程度和规模取决于点燃时的可燃物量和瞬间混入的空气量。 在煤粉炉中，当煤粉 /空气混合物浓度处于 ~，爆炸的可能性和危害性就很大，浓度大于 1 kg/m3 时，爆炸产生的压力反而见效，小于 kg/m3 时，一般不会爆炸。 气粉混合物中相对含氧量，对可爆性也有影响，含氧量的比例越大，爆炸的 可能性越大，产生的爆炸力越强，含氧量小于 14%时，一般无爆炸危险。 其次是在炉内已积存的燃料被突然引燃而爆燃，如点火前已有油、可燃气体或煤粉漏入炉膛，未进行吹扫即点火，或反复点火未成功，以及油枪雾化不良、点火能量小，锅炉长期在低负荷下运行、个别燃烧器灭火等，都可能在锅炉内不同部位上积存燃料，当这些积存的燃料，被增大的通风或吹灰等扰动时也会形成爆燃。 运行中媒质变化、风煤比失调以及给粉自流，燃料、空气瞬间中断等，都可能引起灭火和爆炸事故。 发生内爆的原因主要是炉膛灭火、燃料中断，还有可能是送风机跳闸和起、停炉过程中 操作不西安交通大学网络教育学院论文 12 当，使炉内平衡通风破坏，瞬间负压过大等。 预防措施 主要是防止炉膛灭火及灭火后能正确处理，停止向炉内送入燃料，进行吹扫后再按规定点火。 另外应根据锅炉容量的大小，设置炉膛安全监控系统，如炉膛压力保护和火焰监视器等。 对较大容量的锅炉应配置较完善的炉膛安全监控系统，它具有对炉膛火焰监视、报警、自动定时吹扫以及炉膛压力保护、灭火保护、自动切除燃料（ MFT）等功能，是防止炉膛外爆最有效的手段之一。 在防止内爆方面，除对炉膛和烟道的强度设计应考虑低烟气流量下引风机可能产生的最大抽力外，在控制系统上应对炉膛压力信 号传诵给引风机的控制系统，使其在负压过大时直接闭锁和减载。