循环流化床锅炉运行中的问题大学本科毕业论文

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使炉膛底部密相区可不设或少设埋管受热面,免除了埋管磨损问题;④在同样条件下(Ca/S≈2),可获得较高的脱硫效率(≥90%)。此外循环床燃烧仍具有鼓泡流化床的其他技术特点。

循环流化床燃烧克服了鼓泡流化床燃烧的不足之处,但在燃烧系统的构成上增加了体积庞大的高温循环灰分离器及回灰控制系统,且仍然存在N2O的排放问题。

3.2 炉膛爆炸事故

锅炉炉膛或烟道内燃料突然强烈燃烧或熄火,燃气压力骤增或骤减,超过炉墙或烟道内所能承受能力而造成破裂的事故。有外爆和内爆两种,前者是炉膛或烟道内聚集的可燃混合物被引燃,导致急剧不可控的爆炸性燃烧,燃气体积迅速膨胀,使炉墙或烟道向外爆裂。后者是炉膛灭火,烟气体积随温度降低迅速减小,这时,如送、引风机调整不当引风机抽力瞬间过大,使炉墙或烟道承受很大的负压力而向内爆裂(大容量锅炉易出现此问题)。爆裂危害很大,特别是外爆,不仅会造成炉膛或烟道破裂,锅炉的钢架弯曲或断裂,也会使有关的受热面管子破坏和造成人身伤亡,修复工作困难,停用时间长,直接和间接损失都很大。

爆炸原因 外爆起因主要是炉膛灭火处理不当,继续送入燃料,使炉内燃料与空气比(即煤粉浓度)增大,达到一定程度并被引燃形成爆炸。目前对锅炉的炉膛结构部件(包括炉墙包壳,水冷壁刚性梁,水冷壁与冷灰斗的连接部分)、烟道的设计瞬态承压能力,国内外均按不超过±8.7Kpa考虑,即使如此,也不能承受煤粉爆然所产生的压力。另外,爆炸的强烈程度和规模取决于点燃时的可燃物量和瞬间混入的空气量。在煤粉炉中,当煤粉/空气混合物浓度处于0.3~0.6kg/m3时,爆炸的可能性和危害性就很大,浓度大于1 kg/m3时,爆炸产生的压力反而见效,小于0.1 kg/m3时,一般不会爆炸。气粉混合物中相对含氧量,对可爆性也有影响,含氧量的比例越大,爆炸的可能性越大,产生的爆炸力越强,含氧量小于14%时,一般无爆炸危险。其次是在炉内已积存的燃料被突然引燃而爆燃,如点火前已有油、可燃气体或煤粉漏入炉膛,未进行吹扫即点火,或反复点火未成功,以及油枪雾化不良、点火能量小,锅炉长期在低负荷下运行、个别燃烧器灭火等,都可能在锅炉内不同部位上积存燃料,当这些积存的燃料,被增大的通风或吹灰等扰动时也会形成爆燃。运行中媒质变化、风煤比失调以及给粉自流,燃料、空气瞬间中断等,都可能引起灭火和爆炸事故。发生内爆的原因主要是炉膛灭火、燃料中断,还有可能是送风机跳闸和起、停炉过程中操作不

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当,使炉内平衡通风破坏,瞬间负压过大等。

预防措施 主要是防止炉膛灭火及灭火后能正确处理,停止向炉内送入燃料,进行吹扫后再按规定点火。另外应根据锅炉容量的大小,设置炉膛安全监控系统,如炉膛压力保护和火焰监视器等。对较大容量的锅炉应配置较完善的炉膛安全监控系统,它具有对炉膛火焰监视、报警、自动定时吹扫以及炉膛压力保护、灭火保护、自动切除燃料(MFT)等功能,是防止炉膛外爆最有效的手段之一。在防止内爆方面,除对炉膛和烟道的强度设计应考虑低烟气流量下引风机可能产生的最大抽力外,在控制系统上应对炉膛压力信号传诵给引风机的控制系统,使其在负压过大时直接闭锁和减载,以降低内爆的可能性。

3.3 燃烧熄火

流化床燃烷是介于层燃燃烧与煤粉悬浮燃烧之间的一种燃烧方式。层燃燃烧不容易产生熄火事故;煤粉悬浮燃烧容易产生燃烧熄火事故,只要停止给粉,马上就有熄火的危险。流化床燃烧发生熄火的危险处于层燃燃烧和煤粉燃烧之间。

流化床燃烧的熄火主要是由于断煤引起的。流化床燃烧时,床中有大量灼热的床料,床温—般为850—1050oC,床料中95%以上是热灰渣,5%左右是可燃物质,主要是焦炭。而每分钟加入燃烧空中的新燃料只占床料的1%左右。大量的热床料为惰性物质灰渣,它不与新加入的燃料争夺氧气。相反为新燃料的加热、着火燃烧提供了丰富的热量。所以,在循环流化床燃烧过程中,新加入燃料的着火和燃烧条件是最好的。当循环流化床燃烧发生短时断煤时,床料中的5%左右的可燃物质还能维持3—5min的燃烧。因此,循环流化床燃烧过程中,只要保持连续给煤并根据负荷变化、煤种变化适当调整给煤量,一般是不会熄火的。

造成断煤的主要原因是煤的水分大于8%,煤在煤仓内搭桥、堵塞、不下煤,而运行人员没有发现,未能及时消除。在实际运行中,应设计较大的干煤棚,控制煤的水分低于8%;加强给煤监视,设计断煤警报器或语音提醒是防止断煤的有效措施。

3.4 床料结渣事故

根据结渣的具体情况,可分为高温结渣和低温结渣两种情况;对两种结渣采取的处理措施是有区别的。操作中运行人员必须正确判断结渣属于哪一种,针对结渣种类果断采取处理措施,否则结渣越来越严重,最终导致被迫停炉。

1)低温结渣

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低温结渣多发生在点火启动过程中。低温结渣的特点是整个浓相床温度较低,只有400—600oC,但在个别局部地方的温度,由于没有流化或流化不好,燃料燃烧释放的热量不能被烟气带走或被受热面吸收,造成热量局部堆积,使局部床料温度超过灰渣熔点,而发生灰渣熔融结块。一旦发生了低温结渣,结渣区域流化风量变小,而其他区域流化风量加大,使全床流化质量变差,结渣范围扩大。

低温结渣的表现是:浓相床内温度显示偏差大;火色差异大;风室压力波动较大。一旦判断为低温结渣,司炉人员必须立刻采取果断措施消除结渣。对小型人工点火的硫化床锅炉,可打开炉门人工打耙子,打散渣块,继续点火。打耙子时,注意将引风机门开大一些,使炉门处为负压,防止炉门处正压冒火烧伤司炉人员。对自动点火的大型循环流化床锅炉,不可能打开炉门人工打耙子。这时赶快加大流化风量将渣块打散。低温结渣的渣块比较疏松,不像高温结渣渣块那样密质,有可能借助风力,在床料的碰撞过程中打散渣块。

2)高温结渣

高温结渣在运行过程和点火启动阶段均有可能发生。高温结渣的特点是全床完全流化和全床燃烧温度超过灰渣熔点,全床发生灰渣的熔融和结块。运行中的显示是燃烧火焰变成白色,刺眼;床层温度急剧上升,温度显示超过1050—1150oC;有的床层被吹空,火苗从床层往上直冲;风室压力波动异常。

一旦发生高温结渣,司炉人员必须采取如下紧急处理措施:对人工操作运行的小型流化床锅炉紧急停炉,打开炉门扒出渣块,重新启动。如果渣块盖满大半个或几乎整个炉床,只有停炉,待炉冷却到一定程度时进行人工打渣,然后重新点火启动。如果及时发现了高温结渣,司炉人员也可全开风机,用大风将炉子吹灭。然后,停炉清渣。这种处理可减小高温结渣的严重性,缩短消除渣块的时间,减轻打渣的劳动强度。宁可吹灭燃烧,不可发生全床的高温结渣。

3.5 过热器超温和低温

循环流化床锅炉的燃烧特点决定了它的过热器超温和低温问题比其他形式的锅炉严重。对超温和低温的解决措施也有所不同。过热器的超温和低温严重影响锅炉的安全、经济运行,必须引起高度重视。

(1)过热器超温

过热器超温分两种:锅炉运行过程中发生的超温和锅炉点火启动过程中发生的超

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温。过热器超温严重威胁到锅炉和汽轮机的安全运行。频繁地发生过热器的超温将缩短过热器的使用寿命并最终引发爆管事故。

①点火启动过程中过热器超温

超温原因:点火启动过程中蒸汽流量小,面燃烧产生的烟气量比较大(超过了正常运行工况下的烟气量),结果导致在某一特定蒸发量下,过热蒸汽温度超过额定温度。

处理措施:加大减温水量;在不影响流化质量的情况下,适当降低流化空气量。上述两项措施采取之后仍超温,采取适当调整循环灰量的措施并密切观察过热蒸汽温度的变化趋势。

②运行过程中过热器超温

超温原因:过热器受热面布置过多;循环灰量过大,燃烧室出口烟气温度偏高;煤中细颗粒偏多;锅炉大风量运行。

处理措施:加大减温水量;减少循环灰量,返料器放灰;调整燃煤粒度,减少燃煤中细颗粒含量;减少运行风量,控制燃烧室出口氧含量在3%—4%。以上措施采取之后仍不能解决问题,只有对设备进行改造。改造从两方面考虑:减少过热器受热面;在表面式减温器中加喷水减温。

(2)过热器低温

若过热器蒸汽温度低,会给汽轮机运行带来严重不良影响。

过热器低温产生的原因:过热器受热面布置偏少;循环流化床锅炉分离器效率低,飞灰循环量不够,燃烧室出口温度偏低。

处理措施:一般来说,通过增加过热器受热面来改变过热蒸汽温度,实施起来很困难或不可能。常通过以下措施加以改善:降低给水温度;加大风量运行;改造分离器,提高飞灰的分离效率,加大飞灰循环量,提高过热器入口烟气温度。

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