引言
CFB鍋爐燃燒技術(shù)具有氮氧化物排放低,可實現(xiàn)在燃燒過程中直接脫硫、燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)勢,已成為當(dāng)前煤炭潔凈燃燒節(jié)能環(huán)保的爐型。
CFB鍋爐在運行過程中也有缺點,尤其是投運初期,例如受熱面磨損嚴(yán)重,排渣問題突出,風(fēng)室漏灰嚴(yán)重,啟動鍋爐時間長等。但只要了解循環(huán)流化床技術(shù)的特點規(guī)律,在保證鍋爐設(shè)計比較合理的情況下,加強設(shè)備管理,針對鍋爐的薄弱環(huán)節(jié)加強檢査和處理,鍋爐的運行就會逐漸達到較好水平。我們根據(jù)zui近幾年關(guān)于CFB鍋爐的調(diào)研,對鍋爐燃燒控制需注意的幾個問題作以下簡述。
1.溫度控制
溫度測量是循環(huán)流化床鍋爐安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵參數(shù)之一,主要包括料層溫度和返料溫度的測量。
料層溫度是指燃燒密相區(qū)內(nèi)流化物料的溫度,主要決定了石灰石的反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物分布及孔隙堵塞特性,從而影響脫硫效率和石灰石的利用率。當(dāng)燃燒溫度小于800°C時,石灰石煅燒生成CaO的速度減慢,減少了可供反應(yīng)的表面積,從而導(dǎo)致脫硫反應(yīng)速率降低、床料中石灰石捕獲S02的效果變差,難以達到有效脫硫;燃燒低于750T時,脫硫反應(yīng)幾乎不再進行,造成低溫結(jié)焦及滅火。相反,當(dāng)燃燒溫度過高(>920°C)時,雖然反應(yīng)速率很高,但脫硫效率反而下降。原因是溫度過高,會引起石灰石顆粒的表面孔隙過早堵塞,而內(nèi)孔物質(zhì)未得到充分利用;同時溫度過高時,顆粒表面會產(chǎn)生局部低氧和還原性氣氛,使已經(jīng)生成的CaS03重新分解為CaO并釋放出S02,從而降低石灰石的利用率,造成流化床體結(jié)焦停爐事故。因此存在一個zui隹脫硫溫度范圍,此溫度范圍受石灰石品種、粒徑、煅燒條件等諸多因素限制,目前比較*的*脫硫反應(yīng)溫度在850°C-900°C之間。
因此,必須加強對鍋爐運行中料層溫度的監(jiān)控,并將料層溫度調(diào)整在*脫硫反應(yīng)溫度范圍內(nèi)。如料層溫度超過970T,應(yīng)適當(dāng)減少給煤量、相應(yīng)增加一次風(fēng)量并減少返料量,使料層溫度降低;如料層溫度低于970°C,應(yīng)首先檢查是否出現(xiàn)斷煤,并適當(dāng)增加給煤量,減少一次風(fēng)量,加大返料量,使料層溫度升髙。一旦料層溫度低于700°C,應(yīng)做壓火處理,需待査明溫度降低原因,并排除后再啟動。
返料溫度是指被返料器送回燃燒室中循環(huán)灰的溫度。采用高溫分離器的CFB床鍋爐的返料溫度較高,一般需要高出料層溫度20~30°C可以保證鍋爐的穩(wěn)定燃燒,同時起到調(diào)整燃燒的作用。在鍋爐運行中必須密切監(jiān)視返料溫度,溫度過高可能造成返料器內(nèi)結(jié)焦。特別是在燃用較難燃的無煙煤時,因為存在燃料后燃的情況,溫度控制不好極易發(fā)生結(jié)焦,運行時應(yīng)控制返料溫度zui高不能超過1000°C。返料溫度可以通過調(diào)整給煤量和返料風(fēng)量來調(diào)節(jié),如溫度過高,可以適當(dāng)減少給煤量并加大反料風(fēng)量,同時査返料器有無堵塞,以保證返料器的通暢.
CFB鍋爐的工藝流程和被測介質(zhì)的要求決定了其一次檢測元件及儀表的選型必須考慮防堵和耐磨。CFB鍋爐料層溫度測量信號要求在爐膛燃燒室內(nèi)密相區(qū)分層布置多支熱電偶,溫度的測定一般采用不銹鋼套管熱電偶作為一次元件,布置在距布風(fēng)板200-500mm左右燃燒室密相層中,垂直插入爐墻深度15~25mm。料層溫度熱電偶應(yīng)選用穩(wěn)定性好、反應(yīng)靈敏、耐磨、維護量小的檢測元件。
2.風(fēng)量控制系統(tǒng)
CFB鍋爐床溫影響著鍋爐的安全連續(xù)運行、鍋爐脫硫效果和NOx的排放。合適的床溫可以有效避免爐床結(jié)焦,提高燃燒率和脫硫率。從CFB鍋爐控制參數(shù)耦合特性看,影響床溫的因素較多,主要有風(fēng)量、燃料量和石灰石量等因素。如采用改變?nèi)剂狭空{(diào)節(jié)床溫,在床溫調(diào)節(jié)的同時必然引起鍋爐主蒸汽壓力波動;而改變石灰石量則會引起床壓波動及污染物的排放效果。因此,風(fēng)量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)成為控制床溫的主要手段。
風(fēng)量控制系統(tǒng)主要包括一次風(fēng)量調(diào)節(jié)、二次風(fēng)量調(diào)節(jié),一次風(fēng)的主要作用是流化爐內(nèi)床料,給下部密相區(qū)送人一定氧量供給燃料燃燒,二次風(fēng)主要采用上、下分段式送風(fēng),下二次風(fēng)一般在密相區(qū)上部噴人爐膛,上二次風(fēng)一般在稀相區(qū)下部噴人爐膛,補充燃燒所需要的氧量,降低NOx排放的質(zhì)量濃度,同時還起到擾動作用,加強氣、固兩相混合,改變爐內(nèi)溫度場及物料的質(zhì)量濃度分布。
CFB鍋爐要求對風(fēng)量的控制比較準(zhǔn)確。調(diào)整風(fēng)量的原則是在一次風(fēng)量滿足流化的前提下,相應(yīng)地調(diào)整二次風(fēng)量。因為一次風(fēng)量的大小直接關(guān)系到流化質(zhì)量的好壞,CFB鍋爐在運行前都要進行冷態(tài)試驗,并做出在不同料層厚度(料層差壓)下的臨界流化風(fēng)量曲線,在運行時以此作為風(fēng)量調(diào)整的下限,如果風(fēng)量低于此值,料層就可能流化不好,時間稍長就會發(fā)生結(jié)焦。二次風(fēng)量主要根據(jù)煙氣中含氧量多少來調(diào)整,通常以過熱器后的氧量為準(zhǔn),控制在3~5%左右。如含氧量過高,說明風(fēng)量過大,會增加鍋爐的排煙熱損失及發(fā)電廠用電;含氧量過小又會引起燃燒不*,增加化學(xué)不*燃燒損失和機械不*燃燒損失。如果在運行中總風(fēng)量不夠,應(yīng)逐漸加大鼓引風(fēng)量,滿足燃燒要求,并不斷調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)量,使一二次風(fēng)量的比例達到5:5或6:4,不要使二次風(fēng)量高于一次風(fēng)量,以保證爐膛內(nèi)的正常流化態(tài),并使鍋爐達到*經(jīng)濟運行指標(biāo)。風(fēng)量控制框圖如下.
總風(fēng)量指令經(jīng)過一、二次風(fēng)量配比后由鍋爐床溫進行修正。氧量指令是鍋爐蒸汽流量的函數(shù),氧量調(diào)節(jié)器的輸出分兩路分別修正上、下二次風(fēng)指令。風(fēng)量控制系統(tǒng)在遠方控制方式下實現(xiàn)鍋爐風(fēng)量、煤量的協(xié)調(diào)控制,確保在各負(fù)荷工況下實現(xiàn)壓力、氧量和鍋爐床溫的穩(wěn)定。
3.煤粒粒徑大小的控制
在實踐運行生產(chǎn)中,煤粒粒徑的大小在CFB鍋爐的燃燒中起著舉足輕重的作用。
1、對鍋爐熱效率的影響
煤粒粒徑過大將影響煤與空氣的充分混合,導(dǎo)致燃燒效率降低;更嚴(yán)重的是隨著進煤量的增加,大粒徑煤粒也會逐漸增加,并在床體重沉積形成死滯區(qū),破壞正常的流化狀態(tài),造成爐內(nèi)溫度場不均勻,從而造成床溫過低或床溫過髙結(jié)焦而被迫停爐;如果煤顆粒細粉過多,則小煤粒飛逸又會增多,加大鍋爐損失,嚴(yán)重時細顆粒被帶到分離器和返料器中,發(fā)生二次燃燒,造成返料器結(jié)焦,影響鍋爐的正常運行;所以顆粒度過大、過小甚至超大,都會給運行操作帶來困難,同時造成鍋爐灰渣熱損失增大,鍋爐熱效率降低。
2、對鍋爐受熱面的影響
當(dāng)床溫恒定時,床料平均直徑增加,床料流化所需zui小流化風(fēng)量亦增大,在一定風(fēng)壓下,床料阻力相比較而言也同樣增大,導(dǎo)致流化狀態(tài)向不良方向移動,從而加速了布風(fēng)板上風(fēng)帽的磨損,同時飛灰損失隨著zui小流化風(fēng)量的增大而增加,水冷壁受熱面的磨損隨著風(fēng)速的增加而成倍增加,從而導(dǎo)致鍋爐運行周期大大縮短。
因此,一定要保證人爐煤粒的粒徑在1~10mm之間,并且1?10mm粒徑的煤粒要占到總煤粒的65%以上。
4.返料量控制
CFB鍋爐的物料循環(huán)系統(tǒng)對鍋爐的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行起著決定性的作用。因為在爐膛里,返料灰實質(zhì)上是一種熱載體,它將燃燒室里的熱量帶到爐膛上部,使?fàn)t膛內(nèi)的溫度場分布均勻,并通過多種傳熱方式與水冷壁進行換熱,因此有較高的傳熱系數(shù)(其傳熱效率約為煤粉爐的4~6倍),通過調(diào)整返料量可以控制料層溫度和爐膛差壓并進一步調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。另一方面,返料量的多少與鍋爐分離裝置的分離效率有著直接的關(guān)系,分離器的分離效率越高,分離出的煙氣中的灰量就越大,從而鍋爐對負(fù)荷的調(diào)節(jié)富裕量就越大,操作運行相對就容易一些。
結(jié)論
上述幾個方面,需要在運行中結(jié)合所用煤質(zhì)及負(fù)荷的情況,嚴(yán)格監(jiān)控料層差壓、溫度,爐膛差壓和返料溫度,通過不斷調(diào)整給煤量、風(fēng)量、返料量以及及時控制煤粉粒度,使鍋爐達到*的運行效果,zui大限度的減少CFB鍋爐的磨損,zui大限度的發(fā)揮CFB鍋爐節(jié)能的優(yōu)勢.