循环流化床锅炉运行问题2.ppt

循环流化床锅炉运行问题,华中科技大学煤燃烧国家重点实验室陈汉平2007年10月,主要内容,循环流化床锅炉炉型与发展循环流化床锅炉的运行问题受热面磨损耐热防磨层磨损、破裂风帽磨损与漏灰流化床冷渣器燃烧事故,循环流化床燃烧技术,兼有鼓泡床锅炉和煤粉锅炉的长处，同时摒弃了鼓泡床锅炉燃烧效率和脱硫效率低、难以大型化等不足，又避免了煤粉锅炉所需的价格昂贵的烟气脱硫装置，在技术和经济上以更为合理的方式解决了能源供应和环境保护两大难题，是最有希望的新一代煤燃烧技术经历了不断发展与完善的过程，向清洁高效和低成本迈进了一大步多种技术流派，多种炉型高、中、低携带率，外置、内置、无冷灰床，旋风、惯性、多级分离，内、外、内外分离，高、中、低温,循环床锅炉的炉型与发展,作为一种新型煤燃烧技术，循环流化床燃烧自问世以来，以其特有的优点，得到了异常迅速的发展。在经历了一个不断发展和完善的过程后，出现了多种炉型和技术流派，并各有特色。可供选择的成熟技术和典型炉型很多，了解它们的特点，对于选择合适的炉型及技术，进行煤粉锅炉的改造是十分必要的。,Lurgi型循环床锅炉,运行机动性、经济性、燃料适应性以及污染物排放水平优良，在大型化发展令人瞩目，但锅炉结构复杂、厂用电率高、有磨损及造价高等大型化主要特点采用裤叉式结构，炉膛全墙布置水冷壁以及与其合为一体的冷灰床，采用高温绝热型旋风分离器,Pyroflow型循环床锅炉,未采用冷灰床，系统、结构较简单，造价较低，厂用电较低，锅炉运行性能令人满意，可用率高，但磨损较重、NOx排放较高、石灰石耗量大大型化过程中，严格控制有关炉内吸热、布风与风的穿适力、均匀给料、旋风分离器尺寸等几个主要设计方面的参数,FW型循环床锅炉,采用了整体化再循环热交换器（Intrex）及汽冷旋风分离器等关键技术，具有结构紧凑、不易磨损、可靠性较高、起动快、调节灵活等优点,我国循环床锅炉典型技术,有运行业绩、有中国特色的三种典型炉型清华大学高温异形分离中国科学院高、低温两级分离华中科技大学中温下排气旋风分离技术成熟且各具特色共同特点是锅炉结构紧凑，呈典型的Π形布置，未采用冷灰床；此外，都没有采用国外普遍采用的高温上排气旋风分离器，而使用了它们各具中国特点的分离器,清华大学高温方形分离循环床锅炉,1.燃烧室2.异形（方形）水冷分离器,中国科学院高低温两级分离循环床锅炉,1.燃烧室2.百叶窗分离器3.高温过热器4.低温过热器5.省煤器6.空气预热器7.上排气分离器8.送灰器,华中科技大学中温下排气分离循环床锅炉,1.燃烧室2.高温过热器3.低温过热器4.省煤器5.空气预热器6.下排气分离器7.送灰器8.等压风箱9.给料装置,我国大型循环流化床锅炉的发展,,,锅炉厂生产的CFB锅炉业绩,其它几种常见的CFB锅炉,超常规发展致使运行中出现了一些问题，影响了安全经济运行，还带来了维修量大，运行费用高等问题受热面磨损、爆管耐热防磨层磨损、破裂、脱落风帽磨损与漏灰冷渣器堵塞与结渣燃烧事故分离器效率低飞灰含碳量高其它,二.CFB锅炉运行中的主要问题,三、受热面磨损,中小锅炉炉膛下部埋管，上部水冷壁大容量锅炉炉膛膜式壁，附加受热面对流受热面过热器，省煤器原因高浓度、大颗粒的冲刷与碰撞磨损严重，引起爆管，造成事故停炉磨损影响因素床温，床料及金属硬度，管束结构与间距磨损机理冲击，切削，接触疲劳，综合,,,下部耐火层与膜式壁交界处管壁的磨损,1.磨损机理,磨损机理冲击、碰撞、切削、粒子涡流综合作用,（a）冲击；（b）切削；（c）涡流；（d）离心力引起撞击,燃煤尺寸符合设计要求。防止大风量运行。调整好一、二次风比率。不要经常超负荷运行。保持中料层厚度运行。,2.运行工况减轻磨损的措施,合理的流化速度，5m/s左右。合理的一、二次风比率。交界处合理的防磨让管技术和耐火层结构设计。其它焊防磨板，横向、纵向肋片，防磨横梁，软着陆，倾斜交界面,3.设计缓解磨损的措施,炉膛其它部位的磨损,顶部膜式壁的磨损上部四周膜式壁的磨损四角膜式壁的磨损人孔门让管的磨损附加受热面的磨损防磨覆盖，特殊结构如管二次风布置不当引起的磨损水冷壁焊缝引起的磨损热电偶引起的磨损埋管磨损高位布置，布风板，流速，厚壁管，防磨瓦、肋片,对流受热面的磨损,影响因素分离器位置，分离效率，成灰特性，气流速度过热器防磨烟气流速，前1～3排迎风面、下部弯头、后1～3排背风面防磨罩省煤器防磨烟气流速，烟气走廊，前几排的防磨瓦，消旋均流板,四、耐火防磨层磨损、破裂,耐火材料选择不当或材料质量问题。施工工艺问题。烘炉、点火未按温控曲线进行，引起了热爆裂。,1.原因,根据运行工况（燃烧气氛，温度，粒子速度，粒子浓度，粒子大小，导热、绝热要求）选择合适的耐火材料。合理防磨层结构设计（良好热膨胀，抗热震性能）。按施工工艺施工。制定烘炉、点火温控曲线。加添加剂降低烧结温度。,2.设计、安装措施,五、风帽磨损与漏灰,7字型、T型风帽易漏灰。钟罩式、半球形式、小孔圆柱型风帽不易漏灰。,材质。合理外形。正确布置。小孔风速大小。,1.风帽磨损,2.风帽漏灰,布风装置阻力小，流化工况不稳定。,3.风帽漏灰原因,图2布风装置阻力对床层流化稳定性的影响（a）低阻力布风板；（b）高阻力布风板1布风装置阻力；2料层阻力；3床总阻力,燃烧脉动。燃烧脉动引起的压力增值大于布风装置阻力时，灰漏入风室。,3.风帽漏灰原因,中料层高度运行。床料尺寸合乎设计要求（保证煤的粒度和连续排渣）。避免大风量运行。,4、运行措施,小孔风速40m/s至60m/s。布风装置阻力为床总阻力的1/3。风室压力一般为9000Pa12000Pa。布风装置阻力为3000Pa4000Pa选择钟罩式、半球型、小孔圆柱型等不漏灰风帽。,5、设计措施,问题堵渣、结渣。原因主要是煤质差、灰分高、灰渣尺寸大。措施,六、流化床冷渣器,正确选用冷渣器和保证煤粒度。对优质燃料选用风水冷流化床冷渣器。对劣质燃料选用滚筒冷渣器。,七、燃烧事故及预防,燃烧熄火燃烧结渣燃烧分层燃烧爆炸,燃烧熄火,主要原因断煤。（热惰性床料）断煤原因与预防煤湿，煤仓搭桥，未发现。干煤棚，监测报警负荷变，及时调煤，防止结渣或熄火返料投入控制不当，压熄火煤种（热值）大变，及时调煤，防止结渣或熄火排渣失控，造成熄火受热面布置过多，点火及运行易发生熄火点火过程中，油枪撤除过早易熄火,燃烧结渣,常见事故流化床低温结渣流化床高温结渣高温分离器结渣返料器内高温结渣返料器料腿中结渣返料管结渣,近布风板区发生大量大粒子的沉积，床料的流化、燃烧和热质交换工况变坏，温度低于700℃燃烧分层。,燃烧分层,燃煤灰分高，灰渣量大。燃煤热爆裂性差，床渣尺寸大。排渣口少，布置不均匀。风帽小孔风速低。排渣量少，大颗粒累积。,1.原因,,2.分层燃烧特征,截面上温度相差大（135MWCFB锅炉燃烧室的截面燃烧温度的分布）,,图中部43个温度测点离布风板300mm，温度相差大；占燃烧室截面积的5/6，高度估计有300mm到500mm的区域，温度低于790℃，发生燃烧分层；估计1/3的浓相床区域发生了燃烧分层，粗粒子在浓相床内停留时间减少了约1/3；,燃烧室上部燃烧偏差两侧燃烧室出口烟温、负压、含氧量相差大，分离器工况差异大。见下表,燃烧偏差特征,煤粒度符合设计要求，燃劣质煤时，特别注意。连续排渣。防止小风量运行。,3、运行措施,排渣口数量合适。排渣口布置均匀。风帽小孔风速不要太低。,4.设计措施,燃烧脉动,CFB锅炉燃烧室由泡床、过渡区和循环床组成。鼓泡床由乳化相和气泡相组成。气泡生成长大破裂引起燃烧脉动。,,,1.燃烧脉动是鼓泡床流化床气动力特性决定的,风帽漏灰。燃烧室胀缩，即燃烧呼吸现象。炉体和钢架晃动。,2、燃烧脉动引起问题,风帽小孔大小合适。膜式壁加强箍。加强钢架强度。,3、运行措施,中料层厚度。避免大风量运行。合适燃煤尺寸。,4、设计措施,燃烧爆炸,1、燃烧爆炸四要素有氧、有大量可燃气体、有明火源和在一个比较密闭流通不好的容器内。2、多发生在点火启动和事故处理过程中。3、预防措施点火启动，燃烧调整，事故处理按操作规程进行。燃烧室，风室是否布置防爆门。,谢谢,