浅议循环流化床锅炉的点火启动

来源:用户上传      作者: 白建新

　　 摘 要: 本文阐述了循环流化床床下点火的机理和实现方法,探讨了不同粒径的颗粒在点火过程中的作用及影响循环流化床锅炉启动速度的因素,对点火时需注意的问题进行了总结。
　　 关键词: 循环流化床; 锅炉; 点火启动
　　中图分类号: TK299 文献标识码: A 文章编号:1009-8631(2010)04-0068-02
　　
　　 循环流化床的点火就是指通过某种方式使床层温度升高、并保持在投煤运行所需的最低水平以上,从而实现投煤后的正常稳定运行。目前,循环流化床锅炉的点火方式可简单地归为如下几种,即微流化点火、流态化点火及循环床点火,分别指点火初期时床层的状态。点火热源可以是床上或床层中的油枪、气枪等以及床下预燃装置产生的热烟气。
　　 一、流化床床层升温过程
　　 流化床锅炉点火启动就是将床料加热至运行所需的最低温度以上,以便实现料层蓄热投煤后能稳定燃烧运行。流化床的点燃要比煤粉炉中煤粉的点燃或层燃炉中煤块的点燃困难得多。这是因为从点燃底料到正常燃烧是一个动态过程,燃用的通常又是难以着火的劣质煤。点火初期的颗粒和风的温度都低,同样尺寸的颗粒达到流化状态的风量要比热态正常运行时约大一倍;而根据点火时颗粒燃烧和传热的要求,则又希望风量小些以减少热损失,同时又要考虑风量较小时容易结焦、燃烧不完全、点火器超温等问题,这一点在油枪采用机抓雾化燃油时尤为重要,故必须妥善处理各种影响因素,例如流化床的结构特性、底料的配制、加热启动方式、配风操作、给煤机和数量等,以防止熄火和结焦,使点火过程顺利进行并平稳地过渡到正常燃烧。这些影响因素相互制约,任何一个环节的失误都会导致点火失败。
　　 流化床燃烧锅炉的点火方式依据不同的客观条件而异。加热用燃料可分为木柴和油,加热时底料状态可分为固定态和流化态,底料种类可分为渣和原煤。
　　 点火过程中,床料一般经过加热升温、快速引燃和向稳定状态过渡等几个阶段。底料的加热是一个相对较长、较平稳的动态过程,升温热量来自油枪火炬产生的床下热烟气。随着床温升高,加热速率越来越小。但是,当整个或局部床料温度达到煤的着火温度时,将出现快速引燃阶段,其标志是床温在很短时间内的快速爬升,初始爬升速率主要取决于床料中引子煤和给煤的份额、反应活性(热值)、鼓风量和床内受热面的布置情况。而在过渡期内,由于风量、给煤时机和给煤速度的掌握不同,床温会有不同程度的波动。在成功的点火过程中,床温最终将稳定在适当水平上。
　　 从点火时间来看,加热过程对静态床上点火方式一般持续2～3h,而用油枪或床下热烟气加热微沸腾的床层则可以相对缩短。对床下热烟气加热的全循环点火,加热过程就稍长,因为此时热烟气的热量不仅用于加热床料,而且还通过循环物料加热分离器等部件。快速引燃过程一般持续5～10min,而过渡阶段约为20～30min,视具体情况和操作水平而异。
　　 考虑油枪加热床上微沸腾点火的情况,从冷料加热至引燃物着火是一个动态加热过程。加热初期,由于床温和通过床面的风温较低,热风带走的热量和辐射散热都较小,同时由于床层和热源间的温差很大,在给定的操作条件下,初始升温速度较大。但是随着床温上升,油枪火炬放热中用于加热床料的份额不断减小,故升温速率会不断减小。而当床温继续上升时,伴随风量改变、给煤和撤出油枪的变化,床温总体上是趋于一个稳定值的。其它点火方式中,升温曲线也与此类似。
　　 二、不同粒径的颗粒在点火过程中的作用
　　 在给定底料量和引燃物量的配比时,因为不同粒径的引燃物颗粒燃尽时间不同,对点火的作用也不同,但有一点可以肯定的是,无论大颗粒还是小颗粒都是需要的,重要的是不同粒径的合理配比。下表中引用了国内一种典型的底料配置及不同粒径档次的发热量分布,在点火过程中,不同粒径底料对加热整个床层的贡献如表中所示。但必须注意的是,在着火时期,小颗粒起着重要作用,但由于小颗粒很快燃尽,稳定床温还需较大颗粒的持续放热。
　　
　　 三、点火时需注意的几个方面
　　 (一)底料的配置
　　 底料的粒度及引燃物的比例、静止料层高度是几个重要的指标。一般而言,底料颗粒要求在8mm以下,如有条件达到6mm以下则更好。底料中大小颗粒的分配要适当,既要有小颗粒(小于1mm)作为初期的点火源,又要有大颗粒作为后期维持床温之用。但大颗粒(大于5mm)的比例超过10%时不利于点火,容易出现床内结焦。引燃物(如精煤)的比例一般在10%～20%左右,视其发热量而定,配好的冷料发热量一般在3000～5000KJ/Kg左右,过多时易结焦,过少则不易点燃,易熄火。点火时底料高度一般要求在350～500mm。底料太厚则加热不均,加热时间延长;太薄则布风不均,易引起结焦。此外,底料干燥较利于点火。
　　 (二)配风、给煤和停油
　　 配风对点火十分重要。底料加热和开始着火时风量应较小,只要保证微流化即可。床温达到550～600℃左右时可再加少量精煤,理论上也可开始少量投煤,但床温达到850℃时,可考虑正常给煤,关闭油枪,同时要灵活调节风量以防超温。这意味着,有时要以1.5～2.0的过量空气系数来抑制床温,尤其在快速引燃期如此。油枪关闭的时机取决于床温和给煤情况,一些文献中推荐760℃作为撤油枪的温度。事实上,在给煤达到一定速率时,如不关闭油枪,就很容易出现油与煤争氧,反而产生床温下降的现象。在点火过程中,炉膛出口的氧浓度监视是极为重要的,氧浓度比床温更能及时准确地反映点火过程后期床内的实际情况。
　　 (三)注意保持床层流化质量和适当床高
　　 除配风适当外,加热过程中有时应以短暂流化或钩火方法使床层加热均匀,防止低温结焦。短暂流化又叫松动或翻滚,一般需多次反复,如床温由常温提高至500℃需4次到10次翻滚。平均床温达到这一水平后,煤就可能迅速开始燃烧,并把整个床层加热起来。在开始投煤后,应及时放渣。
　　 (四)返料的启动
　　 锅炉点火稳定一段时间燃烧正常后,即可以打开返料机构,逐步增大返料量,并投入二次风。由于风量调节对操作要求高,影响的因素也多,故适时投入返料往往能更好地控制床温,但返料不能投入太快,点火时突然大量加入冷返料容易熄火。
　　 四、影响循环流化床锅炉启动速度的因素
　　 限制循环床锅炉的启动时间和速度的因素主要有床层的升温速度、汽包等受压部件金属壁温的上升速度,以及炉膛和分离器耐火材料的升温速度。缓慢而逐步的加热才能使汽包的金属壁温和炉内耐火层中避免出现过大的热应力。而且,有些研究表明,汽包金属壁温的上升速度最为关键,过高的升温速度是导致应力急增,是影响安全性的主要原因。
　　 一般而言,75t/h循环流化床锅炉在最好的情况下,从冷态到满负荷运行大约需要2～3h。当然,在最初的1h内,汽包金属壁温上升速度不应太大,应限制在2℃/min以下,耐火材料的升温速度也不应超过2℃/min,以免造成大面积的裂纹和剥落。事实上,在选取较低的加热速度时,就可以消除汽包金属不良膨胀的可能,从而达到更快、更平稳的启动。
　　 参考文献:
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