发布时间 : 星期一 文章循环流化床锅炉燃烧问题的解决书稿20110625晚间更新完毕开始阅读712d0ccf9ec3d5bbfd0a7437
循环流化床锅炉燃烧问题的解决
第三章 循环流化床锅炉燃烧故障与处理
第一节 CFB锅炉正常运行调整常识与普遍问题的处理
为了对CFB锅炉燃烧故障的现象、原因和处理方法有一个全面的整体认识，本节重点对CFB锅炉运行中的有关运行常识和问题处理方法进行了阐述，希望通过这些细节的解释说明，使读者真正获得有关CFB锅炉运行故障处理的技术概念。应该说，没有正确的运行调整概念，不可能对事故状态做出清晰明了的判断，也就无法准确、及时地对故障进行合理的处置，难以做到异常情况下冷静而快速有效的操作。为此，本节用了较大篇幅来对CFB锅炉正常运行调整常识和普遍问题的处理进行论述，希望达到抛砖引玉、博取众长的目的，不妥之处还望指正。 1 CFB锅炉正常运行调整的目标
a 在特定燃料供应方式下，对CFB锅炉主设备及其辅助系统进行运行调整，实现机组的基本设计性能和运行指标。
b 维持良好的燃烧调整工况，保证理想的床温、床压和正常稳定的物料循环返料过程。
c 生产出满足汽轮发电机组所需的适量主蒸汽与再热蒸汽流量，确保过热蒸汽和再热蒸汽出口温度、压力符合技术规范设计参数要求。
d 通过炉内过程和炉外除尘器、脱硫设备运行方式的优化，实现粉尘和烟气污染物排放达标，确保排烟检测数据满足环保法规的限制指标要求。
e正确处置各种运行突发事件，防止故障和事故的扩大化，确保锅炉岛主设备和辅助系统运转的安全可靠性和理想的运行经济性，力求长周期的连续运行时间。 2 CFB机组锅炉燃烧调整的一般原则
在CFB机组的调整过程中，始终牢记“一次风调床温、二次风调氧量”这样的配风基本原则，了解CFB锅炉的基本燃烧调整方法和特定炉型的基本特点。
为了提高炉效、降低磨损、增强燃尽能力，可以在保持物料充分实现循环流化过程并保持良好物料温度的前提下，应尽量降低一次风率，增加二次风率。
认真考虑和分析炉膛内部不同高度密相区和稀相区的烟气压力差异，熟悉各个二次风支管风压与炉内对应点背压之间的压差分配的关系，运用“上小、下大、左右调平”的二次风基本风量平衡原理，实现二次风整体配风的一致性，以此来解决二次风穿透问
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题，尽量消除中心区贫氧现象。一次风用量至少要大于最低临界流化风量，炉两侧各个一次风进风通道尽量保持一致的阻力和进风量，避免严重布风不均和左右床温的不一致性，强调料层流态化平衡。以排渣和进料过程的实际物料平衡调节来确保料层厚度的始终稳定，实现理想的床压恒定。
确保物料循环返料体系返料的连贯性，维持顺畅的返料进程和高效的循环物料分离效率。对于回料腿给煤方式，要在不同负荷下对落煤插板和密封风的差异进行初期微调，找出最终稳定工况的平衡落煤制约方式，使其适合于所有负荷下的给煤均匀性条件。对于前墙单独给煤方式，要设法保持落煤口下煤量的均匀和播洒效果。
蒸汽温度的调节要针对实际燃烧过程的具体情况，尤其是转向室烟温、烟气负压和炉膛温度等对应参数，进行有效的预见性实时操作，防止汽温汽压异常。 3料层厚度的掌握与料层的流态化过程控制
从目前掌握的各种数据汇总和经验总结来看，要实现CFB锅炉的正常流态化过程，维持基本燃烧稳定工况，首先要确保料层厚度的适当。为了确定最佳的料层厚度，需要掌握布风板面积、物料颗粒度和堆积比重、风帽型式、布风板开孔率和布风板空床阻力等有关重要数据。一般来说，在同等条件下，每增加一平方米的布风板面积，需要对应地增加6～11mm的料层厚度；对于堆积比重相对较轻或较重的物料，所需的料层厚度需要在布风板面积变化的基础之上，按照比重的不同适当做出比例缩放。
颗粒尺寸的大小也决定着料层厚度的选择。多数情况下，粗大的颗粒相对多的物料其料层厚度可以薄一些；平均粒径2.0～2.8mm中间颗粒尺寸份额居多且相对均匀物料的料层厚度掌握上要灵活一些；细颗粒成分份额较高的物料要求料层厚度相对厚一些。但对于最粗和最细份额都很高的、中间切割平均粒径颗粒份额又相对较少的两极化不均匀物料来说，其料层厚度的确定是比较困难的一件事情，难以驾驭，此时也容易在流态化过程中出现沟流、分层、涌动、穿孔等颗粒异常运动情况，对燃烧稳定不利。
按照常识概念，一般对于35t/h（6MW，6～10m2）级别的循环流化床机组来说，其可运行的料层厚度为380mm～450mm；而对于450t/h（135MW，47～52m2）级别的循环流化床机组来说为800 mm～1150mm；1050t/h（300MW，54～60m/95～125m）级别的循环流化床机组则为850 mm～1200mm /950mm～1350mm。依此类推，可根据各个CFB锅炉的实际布风板床面积、物料颗粒筛分、布风均匀性、比重等因素，结合精确的冷态试验分析来确定用户自己允许的最低可连续运行料层厚度。
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正常情况下，每增加1m3布风板面积，需要相应增加7～11mm的料层厚度。当物料颗粒度条件很好、煤质稳定可靠、燃烧系统完善时，如果用户采用节能降耗的“薄床料、低床压”技术运行的话，则可以根据自己的布风板面积，按照每增加1m3布风板面积相应增加6～9mm的料层厚度的原则来掌握料层厚度。确定料层厚度时，要先计算出其与35t/h流化床布风板面积的差值，即与8m3布风板面积对应380mm料层厚度的基准值之间的面积增加值，最终可确定合理的运行料层厚度范围，但采用薄床料运行时要十分精细地调整，防止床温不均匀性和流态化的异常情况出现。如果煤质多变，且设备缺陷较多时，在运行中会出现薄床料下的种种问题，容易发生意外灭火和床温脉动情况，要求十分关注返料器回料和料层床温床压的稳定性。 4 床温的调节与保持
CFB锅炉床料温度是决定燃烧状况好坏的关键数据，它是燃料供应量、一次风量、二次风量、燃料特性与物料循环在整体流化过程中的放热与散热的平衡结果，也与炉内整个CFB燃烧过程燃料份额的分布情况有关，反映出所进行的燃烧调整工况的优劣程度。床温均匀性和局部绝对床温的变化率也可以对着火与燃尽参数进行评价。当流化床运行过程中出现床温不均匀现象时，就意味着在整个床面上存在着入炉燃料量、流化程度、返料系统、料层厚度、物料颗粒度、二次风给量或者一次风布风系统等方面的某一个主要方面或者几个因素出现了偏差，引起了这种床温的不均匀性。
在运行调节的增减煤量操作过程中，CFB锅炉不能像煤粉炉那样简单地依照“增加负荷时先加煤后加风”或者“减少负荷时先减风再减煤”的习惯性做法来维持床温，尽管在多数情况下CFB也是如此来照办的。事实上，循环流化床锅炉与煤粉炉最大的区别在于极少燃料比例的床料流态化燃烧与纯燃料的悬浮燃烧方式之间的差异。煤粉炉是高温的低热惰性单一进程煤粉着火与燃尽；而CFB为低温的高热惰性多次流化循环过程颗粒燃烧，没有显著的着火与燃尽段分界线。比如在增加负荷时，如果初始床温比较高，就先加风后加煤；而床温比较低时，就先加煤后加风。反之，减负荷时，如果床温高就先减煤后减风；床温低则先减风后减煤。掌握好这个要领，可以减少结焦和意外灭火的可能性，容易保持床温稳定均匀。
决定CFB锅炉燃烧温度的关键当然主要是一、二次风与燃料之间的平衡，但这中间床料情况、风温、流火程度、燃料特性和物料循环返料过程也都起到了不可忽视的作用，需要整体设计合理、运行调整得当才可以维持正常的床温。对大多数煤种来说，可以接受的稳定运行床温为780～1000℃，最佳运行床温为870～920℃。对于大型化循环流化
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床锅炉来说，带有换热器外置床的CFB机组的床温随着负荷的变化其温度值相对平稳，有时甚至可以做到床温基本稳定在一个很狭窄的合理范围内，上下漂移不超过±25℃。而对于多数没有外置床的CFB炉型，床温的变化趋势与负荷变化相对应地增减，床温变化可高达±50～±100℃。
等同条件下相比，细料居多的床料运行温度偏低，料层厚度不宜保持，低温结焦倾向明显；而粗大颗粒料层又容易温度偏高，底部排渣相对困难，高温结焦倾向明显。
相对于早期的鼓泡床来说，物料在炉内有着相对明显的床层与上部悬浮空间分界线，可以清晰地分出料层与稀相区的分界线，因而比较容易做出各种热态的和冷态的试验研究数据，得到的物料参数和关联过程量相对精确。而目前的大中型CFB锅炉流化速度高且循环过程强烈，使得物料更多地体现在连续的密相区与稀相区的模糊过渡状态，因此我们一般对循环流化床的床温理解可以限定为布风板以上的8～9米以下平均密相区温度为“床温”概念.对于测点来说，取用布风板上方0.5米附近以及1.0～1.6米的多个温度平均为好，这是因为前者代表了点温度转化位置。后者代表了面温度转化概念。 5 变负荷过程的燃烧适应性
事实上，当机组增加负荷时，习惯上按照加负荷先加煤后加风的一般概念调整在多数情况下是可以的，但千万不能忽视运行中间出现的一些特殊现象的影响，调整煤量或风量时要注意观察当时床温的绝对值和变化趋势。
在此，我们建议在床温较高时，加负荷时可以先加风后加煤；床温较低时则可以先加煤后加风。这样调整的好处是，可以因地制宜地随时控制相对平稳而连续的床温，也同时用一种简单的办法就可以解决中国电厂多变煤种带来的床温不稳定性，如果热控专业把这一逻辑做到DCS自动控制系统中去的话，将会有更好的床温稳定效果。
在负荷变化时，由于CFB机组热惰性相对较大，燃烧与负荷之间的适应性没有煤粉锅炉来的那么快，因此在调整负荷时应当对电力调度中心有关监控部门专门说明一下，考虑到足够的负荷调整迟缓情况，负荷变化率要明显低于同容量煤粉锅炉，否则会带来煤水比变化过快时的气温气压不适应。运行中应及时做到机、炉、电三个专业的整体协调，尽量以“机跟炉” 的负荷增减方式来协调整体运行，对机组的长周期经济安全运行会带来明显的好处。
流化床锅炉的优势在于宽范围的燃料适应性，发热量可以是3MJ/kg以下的煤矸石、油页岩、煤泥、泥煤、洗中煤、城市垃圾、污泥等等低热值劣质固体或气体燃料，也可以是20MJ/kg以上的各种高热值液体、气体和固体燃料或者这些燃料的混合体，只要这
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