沸腾炉的运行操作

沸腾炉的运行操作2 f7 j8 l/ T9 z6 Y一、沸腾炉的工作特点 X8 F$ s, q4 % m 炉排上的煤粒受到来自炉排下方向上吹的风力，当此风力略大于煤粒的重力和摩擦阻力时，煤粒被吹起。由于煤粒形状是不规则的，因此煤粒的受力也在不断变化。如果风力调整得合适，可使煤粒在一定的高度内翻腾跳跃；风力过大时，煤粒将被吹走；若风力过小，煤粒在炉排上处于静止状态而不能浮起，因此风力过大或过小，都起不到沸腾的作用。为了获得沸腾燃烧，须将煤粒直径控制在一定范围内，并根据煤粒大小将风速控制在一定范围内，这就是沸腾炉的工作特点。( d+ p9 K$ T% A& R. X4 c 二、沸腾炉的点火操作9 q$ J2 & p% E M4 E& f5 I! # o 用木柴等引燃物将炉床上的炉料加温，使料层逐步达到正常运行时的温度，以保证连续送入炉膛的煤能够正常燃烧。现将点火步骤简述如下：* U. l; ( m. u$ w 1检查炉膛内部，应无结焦和杂物。% a. S/ s- M% W$ 2在炉排上铺一层炉渣，其粒度与燃煤相似，厚度约为300毫米(mm)，然后放置引燃木柴，木柴直径小于100毫米(mm)，长为500700毫米(mm)。用油棉纱等引火物点燃木柴，使炉内均匀预热。8 Y j) H: _% Q2 U; 3关闭风道门，启动引风机，使炉膛产生负压。4 Q6 I- O0 W7 ( Y 4启动鼓风机，稍开启送风门，使炭火层稍有跳动，但应注意风量的控制使炭火不要被炉渣掩埋，否则将导致炭火熄灭。+ N! v1 8 P% p- t5 5从炉门向炭火层均匀撒布烟煤屑，并逐渐增大风量，提高料层的温度。3 R, * B! t6 + h) M 6随料层温度的升高，相应增加送风量。当达到正常运行的“最小风速”时，可暂不增加送风量，用撒人烟煤屑的数量来控制炉温升高的速度。, |/ u1 A# o9 * G- Y+ s1 7当炉料温度在达到600700(暗红色)之前，应使温度升得较快，同时增加风量使风速较快地超过“最小风速”，以免发生“低温结焦”。料层温度达到600700后，应尽量使温度平稳地上升，以免造成“高温结焦”。当料层温度达到800850时，即将炉门关闭，并开动给煤机按正常运行送入给煤量，监视燃烧情况，直至燃烧稳定即告点火成功。7 B. b3 x$ q* h* . s0 s 三、沸腾炉的运行调整操作7 U7 l( N2 h2 w8 _# b3 o1 y 要使沸腾炉能正常运行，其关键在于正确调节沸腾层的送风量，控制风速、风箱静压和沸腾层的温度。1 V* 1 l; Y4 f+ ? 1送风量的调节要保持沸腾燃烧持续进行，关键在于沸腾层风速适当。运行时，送风量控制在使料层所有煤粒都被吹动的最小风速(临界速度)和煤粒开始被吹出沸腾层(带出速度)之间，否则难以正常运行。风速过小，有可能使炉料结焦；风速过大，将会增加排烟热损失和固体未完全燃烧热损失而降低锅炉热效率，再之，会使炉料不断减少，料层减薄，降低料池蓄热能力而破坏沸腾燃烧正常运行。0 V, z( Q# b( l- c. D 2风箱静压的调节沸腾段料层越厚阻力越大，送风阻力增大，使送风量下降而引起沸腾层风速下降，影响沸腾燃烧正常运行。料层过薄，容易出现“火口”和“沟流”，引起沸腾层结焦而无法运行下去。3 t* t0 t$ C6 R& ( O2 E 不同煤种的料层，因煤的密度不同，其阻力近似值见表66。( L# Z) N% R5 w, K# ) d 表66 每100mm料层阻力近似值4 y) L5 R$ H8 W5 : F pC烟煤 680730Pa. ?) j2 y$ W+ v6 J( 无烟煤 830880Pa! ; h/ e; i煤矸石 9801080Pa; k: ?! N: 6 V( L 运行时注意观察风箱压力计的压力指示变化，随时掌握沸腾层的情况，当沸腾正常时，压力计液面应有轻微波动，其波动幅度约100帕(Pa)相当于10毫米水柱(mmH2O)。若压力计液面波动缓慢且波动幅度很大，可能是冷灰过多、沸腾层阻力过大。此时，应从冷灰管放出一部分炉料和清除沉积在炉底的石块和焦渣，以排除故障使沸腾工况恢复正常。4 9 |, I6 4 # C 3沸腾层温度的调节料层温度一般应比灰渣开始变形时的温度低100150。料层温度过高，容易结焦；温度过低，又容易灭火。& e O& u5 R# 8 t 料层温度发生波动的主要原因是风量和煤量发生变动，如风、煤配合不当，给煤不均匀，都会使料层温度发生变化。为使燃烧尽可能迅速和完全，最好将料层的温度在允许的范围内尽量提高。燃烧烟煤时，料层温度应控制在850950；燃烧无烟煤时，料层温度应控制在9501050。燃烧烟煤时，当控制风量在“最小风速”运行时，应将料层温度适当降低，以防止结焦。烟煤着火温度低，调节和控制比较方便。A8 y1 d p4 & _ 燃烧无烟煤和煤矸石时，由于着火温度高，所需要的燃烧时间又长，因此，若采用增减供煤量来调节炉温的做法，很难控制炉温，当炉温降到800以下时，还可能灭火或结焦，故对燃烧无烟煤的锅炉，主要靠司炉人员精心操作，密切注视温度仪表，发现炉温下降时，应立即加快给煤机转速l2分钟(min)后恢复原来转速，等待23分钟(min)看炉温是否上升。若一次不行，可连续进行几次，但每次调节后都要等待一会儿看炉温是否上升。一般采用这种方法调节，炉温通常能很快上升。 n( K- J, D$ u. Y+ Q! u; W( W9 W0 b 四、料层结焦的处理方法% a- 4 F3 x/ * Y+ O 1高温结焦由于给煤过多或在启动后料层太薄，可能使料层温度急剧升高而引起高温结焦。处理方法有以下两种： 6 X: K4 O- 2 H. N3 L- t) (1)向风箱送入饱和蒸汽，促使沸腾料层降低温度。5 ?2 K7 Y 2 h, W6 n (2)采用大风量给风迫使料层降低温度。此法对燃烧烟煤效果明显，而对燃烧无烟煤则效果不好，有时反而会使炉温继续升高。# q7 , $ L) q ?* m% j 若采用加大风量的方法时，要相应开大引风，以防止炉内产生正压而向炉外喷火。3 V% Y/ G* + g 2低温结焦的处理, N n7 P. W9 s5 G0 z9 I (1)对于小型沸腾炉，其布风板面积较小，可用火钩将剧烈燃烧的部分料层扒开，并将焦块扒出炉外，再继续启动。* B/ # k% R% (2)对于布风板面积较大的沸腾炉，如出现火口，可在短时间内加大风量，以高风速将剧烈燃烧的部分料层冲散，以避免相互粘结而恶化沸腾燃烧，促使料层温度均匀升高。v n8 W% S f+ 五、沸腾炉的停炉操作0 j: V+ d9 K) E, ( 7 F7 _# z& _ 1暂进停炉(压火停炉)的操作6 l/ i; Q& h$ P- e) M2 p u$ q (1)停止给煤机，待料层温度降低50时，关闭进风门和鼓风机及引风机。操作时动作要快，风门要严，因此关闭风机时必须关闭风门。, O* d$ s4 8 % W+ t* f/ ? (2)迅速将风门挡板、看火孔门等关严，防止冷风窜人炉膛而加速料层散热温度下降过快。压火期间需控制料层温度降低的速度。w/ m- X3 V2 f$ Mi (3)当压火时间过长时，燃用烟煤的料层温度不应低于700，燃用无烟煤的料层温度不应低于800，否则须启动一次，使料层温度回升，然后再进行压火。) b1 f! W& c& c, : l 2暂时停炉后的启动运行的操作4 _- K | g$ R( Y8 (1)燃用烟煤时，料层温度又在700以上；燃用无烟煤时，料层温度又在800以上时，可直接启动运行。% 5 ?6 1 F: A. u% m& I t (2)当料层温度较低，应将料层中温度低的表层用火耙扒出炉外，留下300500毫米(mm)厚的料层，开启引风机，然后用小风量吹动，并加入适量烟煤屑引火，促使料层温度升高，同时逐渐增加鼓风量；当达到能使料层全部吹动沸腾的最小风速时，料层温度又高于800时，即可关闭炉门，开动给煤机，过渡到正常运行阶段。. & H8 * k3 x% d (3)若料层温度保持较高，料层中没有焦块，可开启引风机，再开启鼓风机，直接将送风量增加到略高于料层全部沸腾的最小风速以上，再开动给煤机，使炉温迅速升高，逐渐达到正常运行阶段。2 G( $ w1 l4 ?% M! p7 h1 T; 3正常停炉的操作先停止给煤机，继续鼓风待料层中的煤基本烧完，当料层温度降到700以下时，关闭进水阀门、鼓风机，最后关闭引风机，使炉膛自然冷却。沸腾燃烧3 N% b- g5 w+ H一、沸腾燃烧的特点- ?6 k1 T) ( D. F1 B0 W9 C根据国内外试验研究的结果和运行实践，沸腾燃烧有其他燃烧方式所不具备的一系列特点。* G! S4 t+ L# ?* t) _( p. k1.几乎能适应各种不同品质的煤; r X q1 s% ; l3 o9 U1 B沸腾燃烧不仅适用于高水分褐煤、高灰分烟煤和挥发分低于5的无烟煤，而且在设计合理、调整恰当的情况下，能稳定地燃用灰分70的煤矸石和石煤，以及油页岩等劣质燃料。很多沸腾锅炉所用的燃料是低位发热值为4186kJkg左右的石煤、煤矸石和油页岩，目前还有用沸腾炉燃烧焦屑和城市垃圾的。$ T, D; z0 N6 9 s2.燃烧效率高0 Y+ s+ U& p. e X8 A沸腾炉炉内煤炭和空气混合强烈，燃烧得到有效地强化，可以在过量空气系数较低的条件下完全燃烧，炉渣含碳量一般在3以下，燃烧效率高。) I n! S1 R% B2 L0 i3.低污染物排放# q- F3 % I+ c1 x1 b% n ) w沸腾燃烧通常是在较低温度下(炉膛温度仅为750950)进行燃烧反应，NOx的生成量可减少50。若在燃料中添加石灰石脱硫，燃料中所含硫分的95以上可以脱掉。沸腾炉的飞灰比较多，需要多级除尘，经多级除尘后，也可把粉尘排放量控制在标准规定的范围内。- i, ?0 R8 r* Q- H- _4 2 s4.沸腾层内埋管受热面吸热强烈) t5 . VE% Q2 Z; k沸腾炉一般都在沸腾层布置了埋管受热面，埋管除从烟气中吸收辐射热和对流换热外，还受炽热物料撞击的放热，综合传热系数可达233290W(m2)。由于沸腾燃烧具有一系列的优点，不仅作为劣质煤燃烧的有效方法受到重视，而且作为一种技术成熟、经济合理和环境友好的煤炭燃烧方式受到极大关注。. ?0 r9 y; T1 e6 1 J+ w) 7 q二、沸腾燃烧的基本原理: x) 5 . V; N0 |6 z/ C9 I; P沸腾过程，或称流态化过程，是指固体煤粒在气体或液体作用下变成流化状态的过程。流体通过固体煤粒床层后，随着流体流速的不断增加，床层的状态将发生一系列变化。流速较低时，固体颗粒基本不动，这时床层称为固定床；速度增大后颗粒就互相离开，并有少量颗粒在一定范围内振动，这时床层称为膨胀床；当速度增加到全部颗粒悬浮在流体中，这时状态称为临界流化状态，此时流体的流速被称为临界速度。为了便于比较和计算，流体流速都按空截面来计算。进入临界流化状态以后，就开始形成沸腾床燃烧过程。, t5 c! I3 e! Tw5 O% M流体的速度再增加，床层进一步膨胀，当流速增加超过一定限度时，固体颗粒就被流体带走，从沸腾状态转化为气力输送，这一流体流速称为极限速度，只有在临界速度和极限速度之间，床层才能保持稳定的沸腾状态，而沸腾炉的运行风速和燃烧率的调节也只能限于这一范围内。0 L3 S( I& x* T& m( r1 # cu在结构上，炉膛由沸腾层和悬浮段组成。沸腾层包括柱形垂直段和倒锥形扩散段。沸腾层以上到炉膛出口是较高的悬浮段，其分界线为灰溢流口的中心线，中心线距布风板高度一般在14001500mm。沸腾层中的温度称为床温，一般在900左右，沸腾段内布置一部分受热面，称为埋管受热面。, 0 z) F; x$ E5 S& k8 T风帽式炉排又称布风板，它起炉排和布风的双重作用，是沸腾炉的主要部件。布风板为一块钢板或铸铁板，板上按等边三角形或等腰三解形布置了很多孔。每个孔上都装有一个风帽，最常用的风帽为蘑菇形风帽。高压风从风室经布风板上风帽的侧向小孔送出，与上升气流呈交叉形式，通常小孔风速控制在3545ms。风帽小孔以下直至布风板敷设一层耐火混凝土，以保护布风板，布风装置的作用是均匀布风和扰动床料，风室一般采用等压风室结构，使各截面的上升速度相同，从而达到整个风室配风均匀，风室内的空气流速一般控制在1.5ms以下。4 9 F I- sg这种沸腾炉也经常被称为鼓泡式全沸腾炉，主要是因为在气固系统中，床层扰动激烈，床内会同时出现颗粒较少的气泡和颗粒较多的乳化相，这种床层被称为鼓泡流化床。) t# k6 b6 V x$ ?6 k- s悬浮段的气流速度较低，以利于较大颗粒尽量地自由沉降，落回沸腾层；同时也使在悬浮段燃烧的细粒延长停留时间。悬浮段的四周均可布置水冷壁，段内温度约700左右。然后，携带较多灰分的热烟气，离开炉膛，进入对流受热面。0 - z* F# e) |* e, s沸腾炉的燃烧效率较低，造成燃烧效率低的主要原因是飞灰多，而且飞灰中可燃物高，使固体不完全燃烧损失过大。. r. u- Y# P8 I4 g0 & P+ i沸腾炉埋管磨损严重，特别是埋管的弯头部分磨损更为严重。虽然曾采用多种方法加以减轻，但都没能彻底防止，有些措施的采用，又会引起传热系的降低。& C9 Y5 j% R! c) - f/ S& v3 A沸腾炉排烟的粉尘量大，用石灰石脱硫，其利用率低，脱硫效果也较差，这是由于较细的石灰颗粒很容易被吹走，而较粗的颗粒在脱硫过程中由CaO变成CaSO4，其分子尺寸明显增大，在其表面因形成CaSO4层而阻碍反应继续进行。. r4 c% P ! n% L最后，沸腾炉向大型化发展遇到困难。沸腾炉每平方米面积可产生24th蒸汽，1台200th的工业锅炉需床面积80100m2。这样大的床面积，使锅炉布置、给煤均匀性等都复杂化。这些困难影响了沸腾炉的进一步发展，取而代之的是性能更加优异的新型流化床循环流化床。沸腾锅炉* s) A# m7 I0 X, E# w5 O2 y4 U0 V* j+ F8 E沸腾锅炉的工作原理是将破碎到一定粒度的煤末，用风吹起，在炉膛的一定高度上成沸腾状燃烧。煤在沸腾炉中的燃烧，既不是在炉排上进行的，也不是像煤粉炉那样悬浮在空间燃烧，而是在沸腾炉料床上进行的。沸腾炉的突出优点是，对煤种适应性广，可燃烧烟煤、无烟煤、褐煤和煤矸石。它的另一个好处在于使燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率。沸腾料层的平均温度一般在850一1050，料层很厚，相当于一个大蓄热池，其中燃料仅占5左右，新加入的煤粒进入料层沸腾炉# ) m) * P& z! U/ j, v+ N5 G后就和温度高几十倍的灼热颗粒混合，因此能很快燃烧，故可应用煤矸石代替。生产实践表明，利用含灰分高达70、发热量仅754MJkg的煤矸石，锅炉运行正常40一50的热可直接从床层接收。! O: H/ Q( _& 5 ( S. * b O! N 工作原理+ Z$ d8 D/ n) s4 e固体燃料在炉内被向上流动的气流托起，在一定的高度范围内作上下翻滚运动，并以流态化(或称沸腾)状态进行燃烧的炉膛，又称流化床燃烧炉。沸腾燃烧方式也用于其他的炉窑中。沸腾燃烧方式的特点既不像在层燃炉中那样将固体燃料静止地放在炉排上燃烧；也不像在室燃炉中那样将液体、气体或磨成细粉状的固体燃料悬浮在炉膛空间中燃烧，而是把固体燃料破碎成一定粒度的粉末，使之在炉内以类似沸腾的状态燃烧。在中国，沸腾炉用煤的粒度一般为8毫米以下。- D- l% s! - h v+ j编辑本段相关历史2 R: M4 v! ( P , Q$ z% ?固体物料流态化技术在1921年由德国的F.温克勒尔提出，首先用在化学和冶金工业中。50年代开始，它被移植到锅炉的燃烧领域，并获得了发展。炉内一般为常压，称为常压沸腾炉。各国发展的沸腾炉各有不同。英国的沸腾炉主要燃用高热值烟煤，目的在于缩小锅炉体积。美国的沸腾炉燃用高硫分高热值烟煤，目的在于减少排烟中 SOX和NOX等污染物质。中国、捷克斯洛伐克和波兰等国着重研究燃用劣质燃料的沸腾炉。增压沸腾炉的燃烧室内压力大于大气压力。一些国家正在试验将增压沸腾炉用于燃气轮机联合循环，这种系统可以提高发电的循环效率。9 g7 c+ z( e8 k0 t$ M3 I6 R j编辑本段结构和工作过程6 Q) |( |* & gw7 o(