循环流化床锅炉运行调整及磨损处理研究

时间：2022-04-22 20:44:22

关键字：循环流化床运行调整磨损处理

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[导读]摘要:在循环流化床机组运行过程中,锅炉运行特征直接影响锅炉使用寿命。现根据锅炉运行特征,对循环流化床锅炉运行模式进行了调整,并分析了锅炉运行过程中的磨损情况,配合风量等其他参数的调整,得出锅炉最小磨损运行工况,以此为基础,制定锅炉运行的使用风量,并进行了实验分析。实验结果表明:所分析研究的运行方式的磨损率要远小于传统运行方式造成的磨损率,可有效降低锅炉运行产生的磨损。

引言

循环流化床锅炉对煤种燃料适应性强,正常运行时可以在燃烧过程中添加廉价的石灰石进行脱硫处理,实现高效洁净燃烧,减少燃烧煤炭带来的环境污染。循环流化床燃烧是指固体燃料在炉膛内经气体流化后燃烧的过程,燃烧产生的高温气固两相流在炉膛内从下往上运动的过程中,将大量热量传递给炉膛水冷壁,随着高度的增加和动能的衰减,较大直径的颗粒不断从气固两相流中分离出来,较小直径的颗粒和灰在高温烟气携带下引入旋风分离器,通过分离器加以收集,绝大部分颗粒被分离出来,沿旋风分离器下部立管落入回料器,流态化的物料沿返料管源源不断返回炉膛,使得颗粒重返床层中形成稳定的密封和灰循环,细灰则随高温烟气进入竖井烟道,由此持续控制流化状态,形成循环流化床。然而,随着锅炉不断运行,床层不断循环工作,会磨损锅炉设施,研究循环流化床运行时的磨损情况,及时更换锅炉元件,可以降低运行成本,保障锅炉正常安全工作。磨损与固体物料浓度、运行速度、颗粒特性和流道的几何形状等密切相关。在循环流化床锅炉中,固体物料浓度为煤粉炉的几十倍到上百倍,受热面和耐火材料受到大量固体物料的冲刷,应特别重视受热面和耐火材料的防磨损研究。

1循环流化床锅炉运行调整及磨损处理

1.1调整锅炉运行状态

循环流化床锅炉的运行特征主要包括床压、床温、风量特征以及汽温特性。床压不仅取决于炉膛内物料量,还取决于锅炉负荷大小。整个炉膛段含有很多反映床压的参数,包括锅炉全差压、锅炉下部床压、上部压差。锅炉床压监测反映了布风板阻力及炉内总床料量及流化的变化情况,运行中需平衡两侧床压,控制两侧差值在规定范围内。在锅炉正常运行时,整个炉膛可以看作为一个盛满液体的容器,容器内处于平衡的状态,如图1所示。

下部床压反映整个锅炉的柱重,显示出锅炉内存在的床料量,由此推测炉膛内的燃烧工况。上部压差可以反映锅炉多种运行工况,当上部压差增大时,锅炉内的物料循环量增大,处理过程中可以适当调整回料器中的流化速度,或是控制送入炉膛内的一、二次风量进行调节。

从燃烧和传热角度考虑,通过控制床温以提高燃烧效率和锅炉工作效率。在流化床密相区内,燃烧颗粒的表面温度要比床温高100～200℃,锅炉运行时,出于安全运行考虑,床温应根据锅炉的N0Ⅹ排放量进行调节,控制氮氧化物与床温的双向关系,床温高时,氮氧化物增加,床温较低时,氮氧化物也会增加。所以锅炉床温下限控制在850～925℃,控制床温上限温度在890～950℃,使床温既能满足二氧化硫排放要求,又能抑制氮氧化物的生成。

锅炉在运行过程中,风量特征关乎燃烧与流化状态,在保证锅炉正常运行状态下,燃料在密相区得到一次风提供的氧气,调整了左右侧的炉膛压差。此时使用压差测量值计算得到偏差值,修订左右两侧的风量定值,平衡偏差得到风量应控制在规定范围内。二次风分层分段进入炉膛中,可以补偿一次风对燃料的供氧不足,调整二次风量和炉内氧气含量,得到最优控制值。

煤量是影响汽温的直接原因,根据能量守恒原则,一定数量的煤可以释放出一定的热量,调整汽温的根本目的就是保证煤量与负荷相匹配。整合床压、床温、燃料量以及一二次风量特征,保持锅炉的正常运行。

1.2控制锅炉磨损

循环流化床锅炉经过长时间运行会发生磨损,调整锅炉的运行参数、循环流化床锅炉炉膛内的各种燃烧物质,都会对整个锅炉运行系统造成磨损影响。在实际控制中,计算金属壁面与燃烧颗粒的关系可得到磨损速率: