流化床鍋爐與煤粉鍋爐究竟有何區(qū)別？

循環(huán)流化床鍋爐效率高、污染低、煤種適應(yīng)性好。它幾乎可燃用各種品質(zhì)燃料，如泥煤、煙煤(包括高硫煤)、無煙煤、矸石、焦炭、工業(yè)廢料、城市垃圾等。床內(nèi)直接添加石灰石等脫硫劑，投資小、脫硫效率高(當(dāng)Ca/S=1.5～2.0時(shí)，脫硫效率可達(dá)85%～90%)。這種爐型是目前環(huán)保節(jié)能型電廠的發(fā)展方向。當(dāng)下我國循環(huán)流化床鍋爐已進(jìn)入大型化生產(chǎn)階段，安裝循環(huán)流化床鍋爐的坑口電站遍及全國各地。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一種新技術(shù)，鍋爐結(jié)構(gòu)特殊，燃燒方式與煤粉爐有本質(zhì)的區(qū)別，由于流化床鍋爐發(fā)展時(shí)間較短，目前運(yùn)行調(diào)整及事故處理技術(shù)方面與煤粉爐相比還有一定差距。本文只對(duì)幾個(gè)突出的問題提出討論分析。

調(diào)試試運(yùn)：

1. 鍋爐啟動(dòng)前的冷態(tài)試驗(yàn)?zāi)康模?/span>

鍋爐燃燒工況的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)現(xiàn)代大型火力發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，煤粉爐燃燒工況的優(yōu)劣在很大程度上取決于燃燒器及爐膛的空氣動(dòng)力工況。通過冷態(tài)空氣動(dòng)力場試驗(yàn)基于爐內(nèi)冷態(tài)模化技術(shù)理論，可以了解并掌握爐內(nèi)及燃燒器流動(dòng)規(guī)律，驗(yàn)證設(shè)計(jì)及運(yùn)行方案;對(duì)已有運(yùn)行不正常的燃燒設(shè)備，可通過模化或冷爐試驗(yàn)找出其改正的措施。

循環(huán)流化床鍋爐通過冷態(tài)試驗(yàn)可以充分了解鍋爐整體性能，掌握設(shè)備運(yùn)行的基本參數(shù)，為熱態(tài)運(yùn)行提供可靠的參考數(shù)據(jù)。冷態(tài)試驗(yàn)是循環(huán)流化床鍋爐順利點(diǎn)火啟動(dòng)和安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本保證。

2. 冷態(tài)試驗(yàn)的內(nèi)容：

煤粉爐通過冷態(tài)試驗(yàn)主要確定燃燒系統(tǒng)的配風(fēng)均勻程度、一二次風(fēng)的混合情況、四角噴燃器角度及切圓的大小、旋流燃燒器回流區(qū)的大小及回流量變化情況、燃燒器的阻力特性;找出合理的運(yùn)行方式：如低負(fù)荷的運(yùn)行辦法、四角燃燒中缺角運(yùn)行的影響、停用個(gè)別旋流燃燒器的方式等。

循環(huán)流化床鍋爐通過冷態(tài)試驗(yàn)主要確定不同風(fēng)量時(shí)的布風(fēng)板阻力，作出布風(fēng)板阻力隨風(fēng)量變化的特性曲線;確定不同料層高度下的臨界流化風(fēng)量并計(jì)算出熱態(tài)運(yùn)行最小風(fēng)量;檢查布風(fēng)板布風(fēng)的均勻性。

另外煤粉爐和流化床鍋爐都要做風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)，只是流化床鍋爐對(duì)風(fēng)量準(zhǔn)確性的要求更高一些。

3. 啟動(dòng)前的準(zhǔn)備：

煤粉爐啟動(dòng)前需要準(zhǔn)備充足合格的除鹽水、足夠的啟動(dòng)用燃油、爐前煤倉上入足夠的燃煤。流化床鍋爐除需要滿足以上條件外還需向爐內(nèi)添加一定量的啟動(dòng)床料(粒度一般要求<8mm)，同時(shí)對(duì)進(jìn)入爐前煤倉的煤要求粒度<8mm。

鍋爐點(diǎn)火：

煤粉鍋爐在啟動(dòng)中所采取的點(diǎn)火方式是在爐膛內(nèi)點(diǎn)燃對(duì)角油槍，對(duì)爐膛內(nèi)的耐火材料、金屬受熱面和煙氣直接進(jìn)行加熱，并隨著耐火材料、金屬受熱面和煙氣溫度的提高逐漸增加油槍的出力或增加點(diǎn)火油槍的投入數(shù)量，使?fàn)t膛內(nèi)的煙氣溫度達(dá)到煤粉的著火溫度。隨著煤粉鍋爐容量的不斷增加，點(diǎn)火油槍在爐膛沿高度方向布置的數(shù)量也不斷增多。

循環(huán)流化床鍋爐的點(diǎn)火一般分為床下點(diǎn)火、床上點(diǎn)火、床上床下聯(lián)合點(diǎn)火，床上點(diǎn)火方式的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備少，初投資少。缺點(diǎn)是熱利用率低，點(diǎn)火油耗大(相當(dāng)多的熱量被煙氣帶走，而沒被用于加熱下部床料)，加熱不均，特別是油槍霧化效果不好時(shí)易造成床料結(jié)渣。床上點(diǎn)火方式適用于褐煤及煙煤點(diǎn)火，用于貧煤、無煙煤點(diǎn)火時(shí)所需油槍容量偏大。床下點(diǎn)火方式的主要優(yōu)點(diǎn)是熱利用率高，鍋爐點(diǎn)火油耗低，而且加熱均勻，升溫穩(wěn)定;缺點(diǎn)是熱功率不太大(受布風(fēng)板風(fēng)帽阻力的限制)，故單獨(dú)采用此種點(diǎn)火方式只能用于點(diǎn)燃褐煤、煙煤等易燃煤種。聯(lián)合點(diǎn)火方式是將床上槍與床下槍聯(lián)合使用，發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)對(duì)方的不足，聯(lián)合點(diǎn)火方式與單獨(dú)使用床上點(diǎn)火、床下點(diǎn)火方式相比，既能降低床下槍的實(shí)用熱功率以減少燒壞點(diǎn)火風(fēng)道澆注料和膨脹節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，又能降低床上槍的實(shí)用熱功率，防止加熱不均或油霧化質(zhì)量不好引起的床料結(jié)焦，特別適用于燃用貧煤及無煙煤的鍋爐。鍋爐加熱利用燃油的放熱加熱煙氣的溫度，再利用熱煙氣加熱爐膛內(nèi)的床料，以不斷提高床層的溫度水平達(dá)到煤粒的著火溫度。從結(jié)構(gòu)上講，床下風(fēng)道點(diǎn)火器不僅要用來對(duì)爐膛內(nèi)的耐火材料、金屬受熱面和煙氣進(jìn)行加熱，還要用來對(duì)床下風(fēng)道、平衡風(fēng)室、旋風(fēng)分離器、J閥回料裝置中的耐火材料和床層物料進(jìn)行加熱，因此循環(huán)流化床鍋爐的啟動(dòng)時(shí)間和在啟動(dòng)過程中的燃油量都比煤粉鍋爐要大的多，而且它在啟動(dòng)過程中所受到的升溫、升壓速度的限制條件也比煤粉鍋爐要多。以300MW機(jī)組為例循環(huán)流化床鍋爐的啟動(dòng)時(shí)間一般為6~8小時(shí)，煤粉爐一般為5~6小時(shí)。

鍋爐投煤：

煤粉鍋爐的煤粉是靠煤粉氣流和炙熱的煙氣在強(qiáng)烈混合后所吸收的對(duì)流換熱，以及爐膛四壁和高溫火焰的輻射換熱來達(dá)到著火溫度的。研究表明，煙氣的對(duì)流換熱是主要熱源。當(dāng)煙氣溫度達(dá)到煤粉的著火溫度時(shí)(一般由高溫過熱器出口煙溫來判斷)，就可以適時(shí)的投煤。當(dāng)煤粉氣流著火燃燒逐漸形成火炬后，就可以逐步增加給煤量，減少油槍的出力了。

循環(huán)流化床鍋爐的煤粒進(jìn)入爐膛后被大量炙熱的床料加熱到著火溫度后，析出揮發(fā)分、開始火燃燒。由于每秒種新加入床內(nèi)的冷燃料只占床料的1%左右，大量的熱床料不與新加入的燃料爭奪氧氣，卻提供了一個(gè)蓄熱量很大的熱源。煤粒燃燒所放出的熱量，其中一部分又用來加熱床料，使床內(nèi)溫度始終保持在一個(gè)穩(wěn)定的水平。由于循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火方式的限制，被加熱的床層溫度存在上限，這恰好也在煤粒著火溫度的下限附近，因此在投煤的初始階段，煤粒在床內(nèi)并不能充分燃燒。憑借“間斷投煤逐步提高床溫”這一手段，在床溫達(dá)到煤粒著火溫度以上時(shí)，就可以連續(xù)投煤了，不同的煤質(zhì)采用不同投煤溫度。隨著床溫的上升和投煤量的增加，燃油量就可以逐步降低了。

升降負(fù)荷：

煤粉爐爐膛中心溫度一般在1200℃左右，進(jìn)入鍋爐的煤粉很細(xì)約0.02mm，鍋爐升降負(fù)荷時(shí)隨著煤量與風(fēng)量的增加，進(jìn)入爐內(nèi)的煤能夠迅速完全燃燒，爐內(nèi)熱負(fù)荷跟著迅速上升，降負(fù)荷時(shí)隨著煤量與風(fēng)量的減少，爐內(nèi)熱負(fù)荷迅速下降，負(fù)荷在短時(shí)間能夠達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，協(xié)調(diào)控制升降負(fù)荷速率能達(dá)到10MW/min。

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中床溫一般控制在900℃左右，進(jìn)入鍋爐的燃煤粒度<10mm，鍋爐升負(fù)荷時(shí)煤進(jìn)入爐膛后須經(jīng)歷吸熱-揮發(fā)份析出-揮發(fā)份燃燒-煤粒爆裂-焦炭燃燒一系列過程后才能夠完全燃燒，升負(fù)荷過程中初期負(fù)荷上升較慢，當(dāng)增加的煤開始著火后負(fù)荷會(huì)迅速上漲，降負(fù)荷時(shí)由于爐內(nèi)有大量的炙熱床料，為了保證鍋爐流化正常，一次風(fēng)的減少幅度不能和煤量呈對(duì)應(yīng)關(guān)系，一次風(fēng)的減小幅度小于煤量，床溫略有降低，床料的蓄熱需要的到一定程度的釋放，所以負(fù)荷下降速度較慢。協(xié)調(diào)控制升負(fù)荷率最大6MW/min。

燃燒調(diào)整：

煤粉鍋爐將燃煤經(jīng)制粉系統(tǒng)磨制成粒度約1-300μm的細(xì)煤粉，然后經(jīng)燃燒器與助燃的二次風(fēng)熱空氣一起噴入爐膛，煤粉與助燃熱空氣在爐膛內(nèi)強(qiáng)烈混擾、懸浮燃燒，大約經(jīng)幾秒鐘的時(shí)間就完成了燃料的燃燒過程，鍋爐燃燒情況主要通過火焰監(jiān)視器來監(jiān)視。燃燒后產(chǎn)生的灰份約有90%左右以細(xì)灰的形態(tài)隨煙氣一起掠過鍋爐的各級(jí)受熱面進(jìn)行換熱后離開爐體。當(dāng)主、再熱器超溫或局部受熱面超溫時(shí)，除調(diào)整減溫水外燃燒上采取增加下層火嘴出力，減少上層火嘴出力，必要時(shí)停止部分上層火嘴，增加上層二次風(fēng)量降低火焰中心位置來調(diào)整。

循環(huán)流化床鍋爐取消了煤粉鍋爐的制粉系統(tǒng)，將燃煤直接細(xì)碎成粒度在0-8mm的煤粒后，經(jīng)給煤機(jī)送入爐膛的床內(nèi)(密相區(qū))，從床下進(jìn)入的熱一次風(fēng)將床層物料和煤粒充分流化，煤粒與床料發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞和換熱，迅速引燃、著火燃燒。大的顆粒在床內(nèi)燃燒;細(xì)顆粒則隨著煙氣流向至爐膛上部(稀相區(qū))繼續(xù)燃燒換熱，其中一部分細(xì)顆粒聚集成大的粒子團(tuán)克服不了重力的作用在近爐壁處又向下運(yùn)動(dòng)，而爐膛中心相對(duì)較稀的氣-固相繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，形成了一個(gè)強(qiáng)烈的顆粒爐內(nèi)循環(huán);相對(duì)較稀的氣-固相夾帶著大量未燃盡的顆粒離開爐膛后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，將煙氣中夾帶的大部分物料顆粒分離出來，再經(jīng)回料裝置送會(huì)爐膛床內(nèi)繼續(xù)燃燒和利用，構(gòu)成了一個(gè)大的物料爐外循環(huán)。而后的煙氣則同樣經(jīng)過鍋爐的各級(jí)受熱面進(jìn)行換熱后離開爐體。鍋爐燃燒情況主要通過床溫與床壓來判斷。當(dāng)主、再熱器超溫或局部受熱面超溫時(shí)，除調(diào)整減溫水外燃燒上采取適當(dāng)降低鍋爐床溫，降低爐膛上部及煙道整體煙氣溫度，降低鍋爐床壓，減少爐內(nèi)循環(huán)灰量的方法來調(diào)整。

機(jī)組調(diào)峰：

根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，機(jī)組調(diào)峰不可避免，煤粉鍋爐調(diào)峰時(shí)當(dāng)負(fù)荷低于額定值50%時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)，需要投入助燃油槍，以穩(wěn)定燃燒避免突然熄火或爆燃事故。如果是短時(shí)間的停機(jī)調(diào)峰或機(jī)組故障跳閘，重新啟動(dòng)時(shí)由于汽輪機(jī)缸溫較高，沖轉(zhuǎn)時(shí)需要較高的蒸汽溫度，鍋爐啟動(dòng)時(shí)由于爐膛穩(wěn)定性較低，投油、投粉后還需要很長時(shí)間才能將汽溫?zé)列枰獏?shù)。

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)有大量的惰性炙熱床料，運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)突然熄火，即使鍋爐故障發(fā)生MFT，爐膛溫度也不會(huì)向煤粉爐一樣驟然下降，所以循環(huán)流化床鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃區(qū)比煤粉鍋爐的要低的多，一般在30%額定負(fù)荷能夠穩(wěn)定運(yùn)行，甚至更低。如果是短時(shí)間的停機(jī)調(diào)峰或機(jī)組故障跳閘，鍋爐啟動(dòng)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)不投油啟動(dòng)，大量節(jié)約燃油，同時(shí)由于爐內(nèi)有大量的高溫床料，所以即使停爐后，主汽溫度的下降也非常緩慢，鍋爐熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)迅速投煤，床溫及煙氣溫度很快能夠接近正常運(yùn)行溫度，主、再熱汽溫也能夠很快達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)，縮短恢復(fù)時(shí)間。

一、二次風(fēng)的配比及作用：

煤粉鍋爐的一次風(fēng)作用主要是通過燃燒器向爐膛內(nèi)噴射煤粉氣流，為煤粉的燃燒提供基本的氧氣;二次風(fēng)用來控制總風(fēng)量。一、二次風(fēng)相互作用來調(diào)整爐膛火焰的中心高度和控制火焰偏斜。由于一次風(fēng)系統(tǒng)的阻力相對(duì)較小，一次風(fēng)所需的壓力也不是很高。

循環(huán)流化床鍋爐的一次風(fēng)最主要的作用是克服平衡風(fēng)室和床層的阻力對(duì)爐膛床料進(jìn)行充分流化，為爐膛內(nèi)物料的整體循環(huán)提供充足的動(dòng)力，同時(shí)為入爐煤的燃燒提供基本的氧氣，另外對(duì)給煤系統(tǒng)提供必要的播煤風(fēng)量;二次風(fēng)還是用來控制總風(fēng)量，為爐膛上部稀相區(qū)的未燃煤提供燃燒所需的氧氣，不過由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒機(jī)理的不同，通過分級(jí)配風(fēng)，還可有效的控制氮氧化物的排放量。由于一次風(fēng)的用途多、系統(tǒng)阻力大，要求的一次風(fēng)壓力和風(fēng)量都較同容量的煤粉鍋爐大。

鍋爐停爐：

停爐過程中，在汽水系統(tǒng)上的操作兩種鍋爐沒有區(qū)別，在燃燒系統(tǒng)上也基本是按照各自的步驟逐漸減少和停止燃料的供應(yīng)，待熄火后，繼續(xù)維持風(fēng)機(jī)運(yùn)行5分鐘左右，借以清除爐膛和煙道內(nèi)的可燃物，當(dāng)氧量上升到大于15%后，停止風(fēng)機(jī)的運(yùn)行并關(guān)閉擋板。在停爐過程中，循環(huán)流化床鍋爐比煤粉鍋爐多執(zhí)行的操作就是要注意對(duì)爐膛床壓的控制。這是因?yàn)樵谕t過程中隨著燃料量和風(fēng)量的逐步減少，爐內(nèi)的循環(huán)物料量也會(huì)相應(yīng)減少。大量的懸浮物料從稀相區(qū)落至床內(nèi)，造成爐膛床壓和差壓的迅速上升，為了保證床料的基本流化，防止局部流化不良導(dǎo)致結(jié)焦，在一次風(fēng)量逐步減少的情況下，只有通過冷渣器將大量的床料排出爐膛以維持適當(dāng)?shù)耐t床壓。因此，在停爐過程中，冷渣器一般始終保持運(yùn)行，直至床壓達(dá)到要求。

循環(huán)流化床鍋爐和煤粉鍋爐在停爐后的自然通風(fēng)冷卻和強(qiáng)制啟風(fēng)機(jī)冷卻上的規(guī)定基本一致。但是考慮到正常停爐后循環(huán)流化床鍋爐爐膛床內(nèi)和回料裝置內(nèi)都積存有大量物料，其蓄熱量比煤粉鍋爐要大的多，因此它所需要的冷卻時(shí)間也比煤粉鍋爐要長。為了達(dá)到爐膛能夠進(jìn)人進(jìn)行檢修的條件，一般應(yīng)將床料溫度降至50℃以下后才停止風(fēng)機(jī)的運(yùn)行;而對(duì)于回料裝置根據(jù)冷卻要求回料器溫度低于260℃溫度以后才允許停止高壓流化風(fēng)機(jī)運(yùn)行