锅炉炉膛

锅炉炉膛（共8篇）

锅炉炉膛 篇1

0 引言

通常,不同容量锅炉上分布的油枪数,和一次风道的数量是不同的,30 MW机组一般都是三层油四层粉,每一层油和粉都分布在不同的位置上,目前我们都采用的内窥式炉膛火焰电视都只要求观测到第一层油燃烧的情况,和第一层粉燃烧的情况,这就对第二层油和粉,以及第三层、第四层的油和粉观测的不是很清晰和直观,所以对燃烧也多少产生一定的影响。本文阐述的是一种经过改进后的内窥式炉膛火焰电视探头,它即可以看到第一层油和粉燃烧的状况,也可以清晰地看到第二层、第三层燃烧的情况,而且2 a内免维护的,经过技术改造的内窥式炉膛火焰电视新型探头。以便大家以后的工作中能提供有用的帮组和实践操作中的经验。确保锅炉运行的安全性和经济性[1]。

1 系统原理

结合煤粉炉运行的实际情况来介绍一下,内窥式全炉膛火焰电视监视系统是利用光学成像系统和光电子耦合技术制成。本系统采用特殊材料和风冷设计,并用高硬度耐高温的宝石镜片作为保护窗口,可以使摄像探头伸入高温锅炉内,在高温多尘的恶劣环境中长期可靠地工作。

光学传输部分采用优质光学石英材料在1 200℃高温下能正常工作,它由2个部分组成一成像组,它的功能与照像机基本相同,把采集到的图像通过凹凸镜片组传输到转像棱镜,经棱镜反射到光学图像传输系统。把经过光学压缩的成像面经过传输系统移至CCD靶面,在CCD靶面上可得到一个视场角120°的平行光[2,3]。

摄像部分采用大动态范围的光电自动补偿图像平衡电路,无论锅炉是点火还是满负荷运行,平衡电路都能适应大范围火焰光强变化,使图像清晰真实。

图像的色度和亮度通过操作器控制,操作器采用光电隔离技术,使操作器控制按钮和摄像系统完全隔离,从而避免了干扰。通过菜单功能调整图像,使之清晰、真实。

系统采用水平安装,防正压炉门可调节,大视场角探头,可以适用于各种规格的锅炉,并且安装方便,维护简单。

系统设计了自动进退保护装置,在冷却风压力低时能自动将探头从炉内退出,从而避免探头长时间在炽热的锅炉内被燃烧的火焰烧坏。

1.1 冷却风的要求

内窥式炉膛火焰电视系统对冷却风的具体要求如下。

系统必须在满足冷却风(≥0.1 MPa)供应条件下才能保证正常工作。为保证清洁的冷却风对保护镜片表面正常吹扫,设置一气源控制箱,对压缩空气进行过滤净化与调压。当气源控制箱内冷却风压力小于0.1 MPa时,压力传感器送出信号到电气控制箱,控制进退装置将探头从锅炉中退出,以保证探头不被损坏。本系统对于冷却风中含有的水和油的问题,我们厂对探头本身进行了特殊的处理,这会在1.4中重点进行阐述。另外为了防止在正常实际的运行中,冷却风的突然丢失,我们设计了气源控制箱,当冷却风压力低于0.1 MPa或者丢失的时候,推进装置会自动的将内窥视摄像探头从炉膛里面退出,达到保护摄像探头的功能,同时发出开关量信号,到集控室通知维修人员到现场进行及时的维修。气源控制箱的具体示意图见图1。

1.2 耐高温镜片的要求

在内窥式火焰电视探头镜片的使用上,我们采用的是耐高温的宝石镜片和石英玻璃相结合的镜片组,比起一般的Q9玻璃有着非同一般的优越性,具体性能和指标如下:

a)耐高温:石英玻璃软化点温度约1 730℃,可在1 180℃的温度下长时间地使用,短时间最高使用温度可达1 450℃;b)机要性能:石英玻璃的机械性能优于玻璃和陶瓷,几项主要指标密度2.2g/cm3,弹性模数700×103kg/cm3,抗拉强度-500kg/cm3,在1 180℃退火温度时强度达到最大值,这是石英玻璃的一大特性;c)热学性能:由于石英玻璃热膨胀系数特别小,只有普通玻璃的1/12~1/20,在0℃~1 000℃的平均膨胀数极小,所以它承受冷热急变的耐受温差能力相当强,一般可承受1 200℃~15℃的急冷急热试验;d)石英玻璃是极好的耐算材料,除HF和300℃以上的热H3PO4外,在高温下它能耐H2SO4、HNO3、HCl、王水、中性盐类,C和S等腐蚀,其化学稳定性相当于耐算陶瓷的30倍,相当于镍鉻合金和陶瓷,不锈钢的150倍,它耐高温,耐热震,热膨胀系数特别小,尤其在高温下的化学稳定性是其他材料都无法比拟的;e)光学性能:石英玻璃在紫外线到红外线的整个光谱波段都有交好的透光性能,可见光透过率达95%以上,特别是透紫外线光谱区,最大透过率达到85%以上。

1.3 涡流制冷系统

1.3.1 涡流制冷器

涡流制冷器见图2。

1.3.2 涡流基本原理

流体环绕轴而旋转——像龙卷风一样——这种流体的流动现象就叫涡流。涡流制冷技术又称为涡流膨胀制冷技术,从空压机压缩出来压缩空气首先通过涡流管喷嘴成切线送入圆柱型涡流发生腔,这个发生器比产生旋转气流的热(长)管相比要大些,涡流发生腔位于涡流管的热端和冷端之间,并与它们相连。由涡流发生腔形成的涡流气流送入涡流管的热端,涡流气流紧贴涡流管的内表面,热空气不断从热端排出,热空气在热端产生1个流阻,这个流阻在涡流管中形成了足够的负压,这一负压迫使一部分空气经涡流管中心回流到冷端。这部分空气由于流向热端的膨胀气流的吸热而变的很冷,当的高压空气进入涡流管,会使气体体积膨胀并吸热,再在涡流管中产生涡流。压缩空气进入1个涡流发生器,接下来,旋转的气流被迫以1 000 000 r/min的旋转速度沿热管壁进入热管内部。在热管的终端,一小部分空气通过针型阀以热空气方式泻出。剩余的空气则以较低速度通过进入热管的旋转气流的中心返回。热的、较慢速度旋转的气流通过进入热管的快速旋转的气流。这股超速冷气流通过发生器中心并冷气排气口泻放冷气。

1.3.3 冷却筒

将涡流制冷器产生的冷却风通过倒流管引入冷却筒,其冷却筒为双层,冷却空气从冷却筒前面进入由于压力差的原因冷却空气会从冷却筒中间流过,并且带走由于摄像机长期工作发出的热量,然后从冷却筒尾部流出,从而起到让摄像机长期保持在正常的温度下运行,减少了摄像机出故障的几率。冷却筒见图3。

1.4 内窥式摄像探头防结焦设计原理

a)此内窥式摄像探头由13片耐高温的石英光学玻璃和1片光学宝石镜片组成的成像系统,其中宝石镜片为保护镜片在整个光学成像玻璃的最前面,由螺纹固定便于工作时间长了以后,进行更换。其余13片石英玻璃均为石英成像玻璃,其光学的精确度达到μ级,这样才能保证图像的清晰;

b)上面我们说到此内窥式摄像头为什么不怕压缩空气里面有油和水,现在来说一下,首先此内窥式火焰探头是由三层保护套组成的,第一层就是最外面的一层,是冷却用的,压缩空气从里面进过,把里面的温度带走;第二层是用来固定安装镜片的村套的,就是在这里把所有接头的地方全部用电焊烧死了,所以压缩空气里面的水,和油都不会进入到镜片里面,至于怎么做到的,又为什么不会伤到镜片,这个就要看,焊接的水平了,最里面的一层就是装玻璃的镜片了,装玻璃之前要仔细检查,每个村套里面有没有在加工时候带进去的油污,如果有一定要清除;

c)此设备一定要采用视场角度大的光学系统,以便在点火和投粉的时候都能看到燃烧的情况和每一层的燃烧情况(见图4)。

以上是电厂在投大油枪和小油枪的两种状态,从图片上看我们可以清晰地看到,两层微油和大油枪燃烧的真实情况,这个照片就是煤粉炉用了2 a以上时间的炉膛火焰电视探头提供的画面,清晰直观;

d)为了防止结焦,内窥式炉膛火焰电视探头出气孔的地方要采取防止涡流的设计(见图5)。

这样的1个小小的设计变动就能改变冷却风的吹扫路径,让冷却风直接对着保护镜片进行吹扫,而且煤粉里面的沙子也会轻易的在保护镜片上形成结焦了。

2 系统构成

本系统由内窥式炉膛火焰电视探头、光学成像系统、冷却防护装置、链条推进器、电气控制箱、气源控制箱、监视器等组成。系统结构图见图6。

具体的工作步骤是,将气源控制箱的阀门打开,提供可以达到标准压力的压缩空气,将电气控制箱的推进器进按钮按下,使推进器带着摄像探头进入炉膛内部,并给摄像探头提供可以连续工作的电源,这样内窥式炉膛火焰电视探头就通过光学镜片,将炉膛内部真实的燃烧情况通过摄像机传输到集控室的CRT显示器上,让工作人员能及时准确地知道炉膛内部燃烧的情况。

3 结语

本文提出对内窥式炉膛火焰电视系统的具体要求和实际运行中遇到的问题,让大家了解它、理解它和掌握它,为我们在以后的工作中更好地为电厂安全运行提供保障。

参考文献

[1]文群英.热工自动控制系统[M].北京:中国电力出版社,2009.

[2]王承遇,陶瑛.玻璃材料手册[M].北京:化学工业出版社,2008.

[3]边立秀,周俊霞,赵劲松.热工控制系统[M].北京:中国电力出版社,2008.

锅炉炉膛 篇2

摘要：随着煤炭价格的上涨因素，造成火力发电厂煤质严重偏离设计值，导致锅炉事故呈上升趋势。为了遏制火电厂锅炉事故，必须提高运行人员的操作技能和防范事故能力，有效控制锅炉灭火，杜绝灭火放炮，加强燃烧调整，特别是启、停炉、低负荷运行、煤质差、混配煤、燃烧调整、雨季煤湿、炉内严重结焦、蒸汽参数异常等情况下更应加强监视和调整，做好重要保护的投退，制定切合实际的防止锅炉爆燃事故发生的防范措施。

关键词：锅炉灭火

燃烧调整 保护装置

措施

随着近年煤炭价格的上涨，对火力发电厂的电煤供应、经济核算、供煤质量都带来不同程度的影响，电厂为了完成任务实现减亏，造成煤质严重偏离设计值，导致锅炉事故较往年呈上升趋势。为了遏制电厂锅炉事故发生，必须提高运行人员的操作技能和防范事故能力，有效控制锅炉灭火，杜绝锅炉灭火放炮，加强燃烧调整，保证炉膛着火集中稳定，特别是点、停炉、低负荷运行、启、停制粉系统、煤质差、雨季煤湿、燃烧不稳、炉内严重结焦、蒸汽参数异常等情况下更应加强监视和调整，防止发生炉膛灭火。提出以下工作措施进行探讨，来确保机组的安全稳

定运行。

一、加强日常和定期监督管理，制定落实各项防范措施

为了吸取近段时间内锅炉发生的炉膛爆燃事件，从设备着手针对点火过程中使用等离子点火装置和燃烧不正常的工况下保护的投退要求，从煤质监督、混配煤、燃烧调整、低负荷运行、同时对如何加强设备维护、提高人员素质及规章制度的贯彻执行进行了布置和安排，并要求运行组织反事故演习就锅炉灭火的多种原因执行事故处理及防范措施的能力给予提高，制定切合实际的关于防止锅炉爆燃事故发生的防范措施，做好提前预防和操作性强的措施方案。

1.加强燃煤的监督工作，落实配煤管理和煤质分析，及时将煤质情况通知值长或锅炉主控，做好燃烧调整的应变措施，防止发生锅炉灭火。当低负荷运行时，保证炉内工况稳定，每台磨煤机的给煤机转速应保证高于60%以上，否则随时准备助燃燃料保证锅炉燃烧稳定。2.安排化学化验人员取入炉煤煤样，并协调输煤运行及时配合，上煤前通知化学取样，保证入炉煤样报告以电子版及时通知值长和锅炉主控，为运行的调整提供依据，同时运行根据报告联系燃管安排配煤，配煤比应保证发热量不低于4000大卡，确保机组低负荷运行工况避免因煤质原因导致灭火，及带负荷时不能因为煤质原因造成，机组参数无法保证设备处理，避免因为煤质热量低造成大负荷运行时，制粉

系统5台磨煤机运行，降低机组经济运行能力。做好煤场煤质储存分布管理，输煤运行及时掌握煤场储煤情况和煤质储煤分配情况，在煤垛取煤时运行班长针对煤垛及时通知原煤仓前的操作人员根据上煤量，及时切换煤仓保证煤仓内的煤质符合配煤要求。

3.当实际供应燃料与设计燃料有较大差异时，应进行燃烧调整，以确定一、二次风量、风速、合理的过剩空气量、风煤比、煤粉细度、燃烧器倾角或旋流强度及不投油最低稳燃负荷工况。

4.当锅炉炉膛已经灭火或已局部灭火并濒临全部灭火时，严禁投助燃油枪。当锅炉灭火后，要立即停止燃料（煤、油）供给，严禁用爆燃法恢复燃烧。重新点火前必须对锅炉进行充分通风吹扫，以排除炉膛和烟道内的可燃物质。加强点火油系统的管理，锅炉在停炉或备用期间运行人员必须经常检查燃油系统的阀门是否关闭严密，以免误投油枪，要防止燃油漏入炉膛发生爆燃。

5.加强锅炉燃烧调整，特别是一次风压、一次风速的监视，防止风速过低造成煤粉堵管熄火。

6.加强锅炉灭火保护装置的维护与管理，防止火焰探头烧毁、污染失灵、炉膛负压管堵塞等问题。定期对灭火保护探头进行检查清理，认真落实灭火保护定期试验制度，防止因保护误动造成锅炉灭火。7.做好火焰监视系统的维护、管理和改进工作，提高其准确性。严禁随

意退出火焰探头或联锁装置，因设备缺陷需退出时，应经总工程师批准，并事先做好安全措施。热工仪表、保护控制电源应可靠，防止因瞬间失电造成锅炉灭火。炉膛压力超限保护要可靠投入，炉膛火焰电视摄像装置完好。锅炉每次启动前必须进行炉膛负压和“MFT”手动停炉按钮试验，试验不合格禁止启动。

8.火检探头冷却风机运行正常，冷却风压合格，各参数符合规定。当达到保护值而保护拒动时，要立即按下“MFT”按钮，紧急停止锅炉运行。当炉膛负压表失灵，不能正常监视炉膛压力或进行炉膛压力调节，短时间不能恢复时，应申请停炉。

9.严格执行点火操作，点火过程中如某一油枪点火不成功，要及时检查关闭其供油门。锅炉点火前保证至少为满负荷风量的30%通风量对炉膛进行通风吹扫5分钟。当点火不成功时,必须再次执行炉膛吹扫程序方可再次点火。

10.对油枪要进行定期试验，确保油枪雾化良好，动作正确，速断阀关闭严密。加强设备检修管理，重点解决炉膛严重漏风、磨煤机断煤和热控设备失灵等缺陷。锅炉点火初期，由于炉膛温度较低，油枪喷出的燃油往往不能完全着火，尤其是在冬季冷炉点火启动时，如果遇上油质不好、吹扫蒸汽疏水不净等问题，往往出现油枪频繁进退，反复多次点火不着的情况。在这种情况下会出现捞渣机内的水面上有油质。

如果发现水中明显带油，应尽快查明原因。做好暖风器的检修工作，保证暖风器能够很好的投运，尽量提高暖风器温度，保证一次风温尽可能满足燃烧条件。

11.制粉系统故障如断煤、棚煤或磨煤机满煤时易引起磨煤机供粉不均或断粉，若处理不当可能引起炉膛灭火，如发生上述情况短时间内无法处理时应停止磨煤机的运行。

二、严格执行锅炉保护装置投退制度，落实相应的安全措施 1.严格执行主保护投退制度，即在点火初期或在低负荷稳燃时，由于燃烧器着火不稳定需对火检信号进行强制时必须请示总工并征得同意后，由值长在保护投退单上带签字交热工人员进行相应信号的强制。火检信号强制后运行人员热工人员就地检查燃烧器的着火情况，如发现就地燃烧器不见火立即解除强制信号。

2.加强点火系统的定期工作，对油枪点火枪及火检进行定期传动，即每周一配合运行人员进行油枪、点火枪、火检的传动试验，发现设备有故障，立即检修，确保设备不带病运行。

3.加强BMS系统设备管理，大、小修及临修，必须对BMS系统保护逐条传动检查，确保每条都能正确动作防止保护误动或拒动。4.加强等离子图像火检、炉膛火焰电视、火检的定期工作，每2周对等离子的图像火检、炉膛火焰电视火检进行清理维护，确保镜头光洁

度符合生产要求，防止吹扫空气带油，污损镜头。

5.加强锅炉正负压的取样、变压器的维护，锅炉压力变送器凡在大、小修中必须校验，每2周进行一次在线检查，锅炉正负压取样管20天吹扫一次，确保变送器正确显示。

6.计划点火时进行油系统快关阀、油枪电磁阀关闭严密性试验，避免发生油枪不严密向炉内泄露点火油。蒸汽吹扫阀开关灵活且严密不漏，避免发生燃油带水，导致油枪着火不稳定。

7.燃油泵滤网清洗干净，全部处于备用状态，保证燃油系统油压保持在一定的水平。检查清理油枪头有无堵塞。

8.锅炉启动前等离子拉弧试验应合格，启动时现场安排人员进行紧急的抢修，备好足够的阴阳极，试验等离子无漏水现象，避免等离子频繁断弧。

三、抓好运行调整工作，落实低负荷防范措施

运行人员监盘时要注意监视烟风系统的自动跟踪情况，发现自动跟踪不良时应及时切换手动调整并查找原因处理。机组的负荷变化不应设置过快，防止调节系统不稳定造成燃烧不稳。操作引、送风机挡板时要注意监视炉膛负压，防止因为静叶下滑而造成炉膛正压。处理事故要果断，锅炉掉焦引起燃烧严重不稳时，应按灭火处理，不能盲目抢火；锅炉停炉到最后阶段应投等离子或油枪稳燃，然后逐套停运制粉系统，停

炉后要及时停用本炉油循环，检查各油枪手动门的严密性；锅炉一次粉管堵塞时应逐一吹管，防止一次粉管突然吹通，大量煤粉进入炉膛引起爆燃；当锅炉热负荷突降、炉膛负压摆动大、燃烧不稳时要根据火焰监视电视判断锅炉是否灭火后慎重决定是否投油。加强对炉膛负压、氧量、火焰监视器的严密监视，发现异常及时分析处理。发现锅炉灭火而灭火保护拒动时，应立即手动MFT，当运行人员判断不清是否真正灭火时，按紧急停炉处理。

机组低负荷锅炉的各项防范措施：

1.当锅炉在低负荷运行时，监盘人员要集中精力，提高监盘质量，加强对各仪表的分析，对出现的异常作出正确判断和处理；同时做好锅炉突然熄火的事故预想，杜绝熄火后事故扩大。

2.运行管理部门经常监督检查来煤情况，了解煤质即挥发份，低位热值等情况，制定依据机组负荷、给煤机转速等情况判断不同时间所烧不同煤种，提前做好燃烧调整工作，并经常到就地观察炉火及排烟颜色。3.燃用劣质煤时，值长应通知监盘人员做好灭火的事故预想，同时派专人现场观察火焰，调整一次风压，维持火焰离燃烧器距离0.5-0.6m，检查炉膛火焰应为金黄色且充满炉膛，运行中如发现燃烧不稳定应及时投入等离子或油枪助燃，对于灭火或炉膛看不到火光时禁止投油枪助燃。

4.保持合理的一、二次风速，根据不同的负荷，保持相应的一、二次风量，尤其是在低负荷或降负荷过程中，应保持着火集中稳定。当负荷低于50%时，运行人员应监视CRT画面维持正常的炉膛负压控制氧量在4%～6%左右，确保低负荷时燃烧完全，根据燃烧情况投入等离子或一层油枪稳定燃烧。

5.在运行中除按《运行规程》规定控制合理的风煤比及炉膛出口氧量外，辅助风门开度的控制应以均匀配风为原则，在此工况下如燃烧不稳，可手动调整运行磨的辅助风挡板，顶层二次风尽量开大，当有底层磨停运时，应关小该磨辅助风门至20%开度，以提高炉膛断面热负荷。6.磨煤机运行方式尽可能采用下层A、B、C为主，如有A、B、C磨检修，磨煤机的检查或消缺工作应尽量安排在煤质较好、负荷较高时段，并尽力缩短工期，检修结束后的磨煤机应及时投运。

7.在煤量调整中，应控制下两层煤量较大，为基础煤量，最上层为调节煤量，用于正常的调节。控制煤量的原则是最底层最大，最上层最小。8.磨的煤量增减时，应及时调整磨的一次风量、出口温度（高限下）、辅助风挡板、周界风挡板，以提高煤粉的着火温度及减小煤粉的着火距离。另外，在调节辅助风挡板时操作一定要谨慎、缓慢，每一次的操作幅度不要超过10％，保证二次风差压正常和燃烧稳定。9.低负荷时，燃烧器摆角应保持水平位置。停止炉膛的吹灰工作，减少

吹灰对燃烧的影响。

10.制粉系统要保持平稳运行，一次总风压要尽量保持在低限运行，一次风温尽量保持在上限运行；应经常检查给煤机来煤情况，防止给煤机突然断煤而影响燃烧，当出现给煤机突然断煤时，要及时对一次总风压进行调整，同时要加强对燃烧的调整，必要时要投油助燃或投入等离子运行。在启停磨煤机时，操作一定要稳定，避免一次风压大幅波动。

11.机组升降负荷时，操作要谨慎缓慢，引、送风量要及时跟踪调整，将氧量保持在最佳值运行，炉膛负压不宜过大。

参考文献：

容銮恩主编

燃煤锅炉机组

中国电力出版社

1998 刘爱忠主编

燃煤锅炉机组

中国电力出版社

2001 国电发［２０００］５８９号

锅炉炉膛 篇3

锅炉在试运和运行中发生炉膛爆炸事故是屡见不鲜的, 它不仅导致了机组非计划停机, 危及机组的安全经济运行, 还会造成严重的设备损坏和人员伤亡。因此, 预防、减少和杜绝炉膛爆炸事故十分重要。

二、炉膛的内爆和外爆

(一) 炉膛的内爆。

当炉膛内负压过高, 超过了炉墙结构所承受的限度时, 炉墙会向内坍塌, 这种现象称为炉膛内爆。随着大容量机组的发展和除尘、脱硫设备的装设及高压头引风机的使用, 增加了锅炉内爆的可能性。防止炉膛内爆发生的主要方法是在锅炉灭火和MFT动作后初期提高炉膛驻留介质的质量, 通常采取减缓燃料切断的速度 (这与防止炉膛外爆相反) , 增加送风量和减少引风量等措施。因炉膛内爆事故在国内发生得较少, 因此下面主要分析炉膛外爆事故。

(二) 炉膛的外爆。

锅炉炉膛爆炸是锅炉炉膛、对流竖井、烟道、引风机等内部积存的可燃性混合物突然同时被点燃的结果, 即因爆燃而使烟气侧压力升高, 造成炉墙结构破坏的现象, 也称为炉膛外爆。锅炉炉膛爆炸又可分为点火爆炸、灭火爆炸和运行中爆炸三种情况。炉膛内瞬间的燃料爆燃可视为定容绝热过程, 应用能量守恒方程和理想气体状态方程可以推导出炉膛内爆炸时介质产生的压力。P2为:

其中, CV为炉膛介质的定容比热, V为炉膛容积, P1、T1分别为爆炸前炉膛内的介质压力和温度, Vr、Qr分别为积存在可燃混合物的容积和单位容积的发热量。从公式可以看出, 炉膛内爆炸时产生的压力P2与可燃混合物积存容积和炉膛容积的比值Vr/V、可燃混合物单位容积发热量Qr和爆炸前炉膛介质的温度T1有关。从上面的公式可以看出, 炉膛温度T1越低, 爆燃后的压力越大。在锅炉点火启动初期, 炉膛温度低, 这时爆燃产生的破坏力将最为严重;T1越高, P2越小, 当温度超过可燃物的点火温度时, 燃料进入到炉内即被点燃, 不会产生可燃物积存现象。对于煤等矿物质燃料, 其着火温度大多数不超过650℃, 一般认为炉膛温度超过750℃时不容易发生炉膛爆燃。

三、诱发炉膛爆炸的主要原因

理论分析和生产实践表明, 发生炉膛爆炸需要三个必要条件:一是炉膛内存有可燃性燃料 (可燃性气体或煤粉颗粒) ;二是积存的燃料和空气混合物是爆炸性的, 并达到了爆炸极限;三是具有足以点燃混合物的能源。三个条件缺一不可, 否则不会发生炉膛爆炸事故。

(一) 炉膛内可燃性混合物的积存。

运行人员操作顺序不当, 设备或控制系统设计不合理, 或者是设备和控制系统出现故障, 都可能发生大量可燃物聚集在炉膛内的情况, 当遇到符合发生燃料爆燃的点火能 (炉膛温度) 时, 炉内积存的可燃物会突然被点燃, 其火焰的传播速度很快, 积存的可燃性混合物几乎同时将被点燃, 生成的烟气容积突然增大, 一时来不及由炉膛排出, 使得炉内压力骤增, 超过了炉墙所承受的最大压力时便造成炉膛爆炸。因此, 防止爆燃的主要方法是, 防止可燃性混合物积存在炉膛或烟道内, 而炉膛内有可燃性混合物积存时又应防止点火能的出现。可见, 锅炉灭火时的MFT动作, 迅速切断全部燃料, 以及锅炉点火前按规定程序进行炉膛吹扫, 是相当重要的。

(二) 锅炉灭火或燃烧恶化。

实践证明, 锅炉灭火是导致炉膛爆炸最常见的原因。锅炉灭火是指炉内燃烧的突然中断。锅炉燃烧不稳往往是锅炉灭火的预兆。在锅炉辅机发生故障突然停运、燃烧器切换、炉内严重结焦掉渣、燃料性质突然改变或断煤以及火检闪烁、炉膛压力大幅波动、燃烧恶化等工况时, 应特别引起重视, 做到尽早发现及时处理。

四、发电厂炉膛防爆措施

(一) 设置可靠的保护并严禁随意解除。

1. 设置炉膛吹扫程序。

在任何情况下, 锅炉点火前, 炉膛安全监控系统 (FSSS) 都必须执行炉膛吹扫程序。吹扫时要求吹扫风量大于额定总风量的30%, 吹扫延续时间为5min, 并以此吹扫风量作为点火风量。因暖炉期间的燃料量一般不超过额定燃料量的10%, 这就使炉膛内的空气与燃料的比例偏高, 即使送入的燃料未被点燃, 也将被冲淡为不可燃的混合物, 从而可以避免爆燃。此外, 当锅炉因总风量低于额定总风量的25%而跳闸时, 炉膛吹扫程序逻辑要求5min的强迫通风时间, 只有待5min的强迫通风完成后, 才能进行炉膛吹扫程序。当锅炉因两台送风机或两台引风机停运而跳闸时, 炉膛吹扫程序逻辑要求15min的自然通风时间, 只有待15min的自然通风完成后, 才能启动引送风机运行, 再进行炉膛吹扫程序。

2. 设置锅炉灭火保护。

火检检测到运行磨煤机火焰故障后, 跳掉相应的运行磨煤机。全炉膛灭火逻辑判断锅炉灭火后, MFT动作, 立即切断全部燃料供应, 即停止制粉系统, 关闭磨煤机入口门和出口煤阀, 关闭燃油跳闸阀, 将引、送风量减小至吹扫风量并控制好炉膛压力。

3. 设置炉膛压力保护。

锅炉设有炉膛压力高低保护。达拉特发电厂6*300MW机组锅炉设置炉膛压力保护为:一是当炉膛压力高+1370Pa延时2s跳锅炉, 留有一台引送风机运行;二是当炉膛压力高+3240Pa延时5s跳锅炉, 并跳引送风机;三是炉膛压力低-2500Pa延时2s时, 跳锅炉。该保护能在锅炉灭火保护失灵时, 依据炉内可靠的压力信号及时切断燃料供应。

4. 严禁随意解除保护。

炉膛压力高、低锅炉跳闸保护和火焰故障锅炉跳闸保护在锅炉启动前应投入运行。因设备缺陷需退出保护时, 应经总工程师批准并事先做好安全措施, 运行人员必须做好事故预想。锅炉运行期间, 严禁短接火检信号, 随意退出火焰探头或联锁装置。运行中临时解除保护进行维护后, 应尽快恢复。

(二) 做好监盘和操作工作。

锅炉运行期间, 运行人员除根据有关表计对燃烧工况进行监视调整外, 还应根据火检和火焰电视的指示, 结合就地观察, 对燃烧情况进行综合判断, 仔细调整。尤其是在锅炉启动、停运和低负荷运行以及煤种改变时, 更应加强对运行工况参数变化的监督, 注意燃烧和风煤化的调整, 当锅炉燃烧不稳时应提前投油助燃。锅炉停止运行后, 应及时关闭油枪手动门和来回油手动门。锅炉点火时要求用点火器点燃油枪, 油枪点燃煤粉, 禁止采用隔层或隔角引燃的办法进行油枪点火。投停磨煤机时必须按规定投油助燃, 启动磨煤机时必须进行充分暖磨, 以免冷粉进入炉膛使燃烧不稳定或加剧燃烧恶化。磨煤机跳闸后必须按运行规程规定进行抽粉, 降低磨煤机出口温度。当锅炉需要在较低负荷下运行时, 可停用部分磨煤机, 使其它运行的磨煤机在高于最低稳燃负荷下运行。根据煤质的情况及时控制好煤粉细度和一次风流量, 在磨制硬质煤时一次风量不能过大, 防止在涨负荷时, 突然加大一次风流量, 造成煤粉变粗, 从而导致燃烧恶化。避免锅炉在长期低负荷下运行, 或在涨负荷时煤量加得过快而二次风量增加不及时, 导致烟道内积存可燃物较多。尤其是在锅炉启动过程中, 应根据锅炉燃烧情况和机组启动的需要投入磨煤机和增加磨煤机出力, 不要不管炉内的燃烧情况而匆忙从下层往上层投磨。锅炉启动初期, 还应加强空预器的吹灰, 防止积聚可燃物。

(三) 加强设备维护。

加强锅炉MFT保护和炉膛吹扫程序的维护。定期对油枪、油手阀、点火枪、燃油跳闸阀和磨煤机出入口门进行试验, 确保阀门动作正确, 关闭严密。发现泄漏点应及时消除, 并定期进行油枪的更换和吹扫工作。加强设备检修管理, 重点解决炉膛漏风, 一次风管不畅, 引送风喘振, 磨煤机堵煤、断煤和热控设备失灵等缺陷。

锅炉炉膛 篇4

褐煤是煤化度最低的煤,褐煤的燃烧技术属于世界性的难题。相对于优质烟煤,褐煤具有水分大、挥发分高、热值低、易结焦、化学反应强烈、热稳定性差等特点。在工程实践过程中,褐煤的燃烧以及褐煤锅炉的设计具有一定的特殊性。因此,能否兼顾褐煤的着火、稳燃、燃尽、低污染物排放、避免结焦等性能是褐煤锅炉设计成功与否的关键。

1设备概述

某厂新建两台600 MW超临界燃用褐煤机组。锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、紧身封闭布置的π型锅炉。采用中速磨直吹式制粉系统,每炉配7台MPS212HP-II磨煤机,燃用设计煤种时6运1备;煤粉细度R90=35%。锅炉采用墙式切圆新型燃烧方式,主燃烧器布置在水冷壁的四面墙上,每层4只燃烧器对应一台磨煤机, SOFA燃烧器布置在主燃烧器区上方的水冷壁的四角,燃烧器布置如图1所示。

锅炉设计参数以及煤质参数如表1、表2所示。

由于褐煤具有高水分的特点,褐煤锅炉一次风率较燃用其他煤中的锅炉大很多,直接导致了二次风以及燃尽风配置困难,增加了整体组织燃烧系统的难度。因此,在工程设计、运行过程中必须要考虑一次风对煤粉干燥、输送的影响。此外由于褐煤的热值低,褐煤锅炉会比相同容量的锅炉消耗更多的燃料和一次风量,致使炉内空气动力流动不宜组织。本文旨在根据现场测试以及计算机数值模拟结果,分析该炉烟气分布特点以及成因。

2 试验测试系统的建立及不确定度分析

本次试验使用的测量系统由四部分组成,分别是:一次元件(传感器)、敏感器件、数据采集板与数据采集仪、数据显示储存装置。为了确保在整个试验研究期间数据准确、可靠,使用了黑龙江电力科学研究院自行开发的、可以在恶劣工况下可靠运行的耐磨铠装热电偶,并均匀布置在炉膛出口烟道,测试系统布置如图2所示。

测量系统的测量对象、测量方法、测量装置的不同,测量系统的各项不确定度也不相同。因此,要对确定的测量系统各项不确定度来源做详细分析。

测量系统不确定度[2]来源如下:

a. 测量数据本身的随机性带来的不确定度。

b. 一次仪表带来的偏差不确定度。

c. 数据采集系统带来的偏差不确定度。

d. 现场对信号干扰带来的偏差不确定度。

e. 负荷稳定性与数据采集系统采集频率之间的不同步造成的偏差不确定度。

f. 测量随空间变化的参数时,流动不均衡分层与有限测点所带来的偏差不确定度。

g. 取样及制样带来的偏差不确定度等。

按照精度和偏差的不确定度评定方法对各分量进行评定,最后进行不确定合成,即可得到试验结果的合成不确定度。按照ASME有关不确定度的计算方法,在本次试验研究中,通过搭建的试验测试系统对锅炉效率的测试结果不确定度为±0.500 5%。

3炉内烟气温度的测试[3]

3.1试验测点布置

研究期间,笔者对分隔屏屏下烟气温度、高温再热器出入口烟气温度进行了测试,试验测点如图3、图4所示。

3.2现场测试结果

分隔屏下烟气温度的测试结果表明:在1 050～1 250 ℃燃烧温度下,燃尽程度良好,该区域烟气温度分布较为均匀、烟温偏差较小;在减温水量基本一致的情况下,左、右侧主汽温度偏差较小,测试结果如图5所示。

高温再热器出入口烟气温度测试结果表明:下排测点区域温度分布总体上呈现“左侧烟气温度低、右侧烟气温度高”的现象;高温再热器出入口中排及上排烟温测点,总体上呈现“两侧烟气温度高、中间烟气温度低―M型分布”的现象,初步分析,分别与炉膛高温火焰的“残余旋转”现象和该炉型一次风切圆直径大有关。如图6-图8所示。

根据现场测试结果以及其他辅助测试,笔者推断:在炉膛内、沿着炉膛高度方向任意切面,存在着一个温度较高的“高温火环”,该“火环”的几何中心存在着一个温度较低区域;而靠近水冷壁区域,则存在着一个高温区域。

4炉内烟气温度数值模拟[1]、[4]

炉内燃烧过程涉及到煤粉颗粒和气体的两相流[1]。煤粉颗粒的运动和气体的弥散对其燃烧过程影响很大,煤粉所接受的辐射能、煤粉在气流中的温度、气体中的含量、挥发份的释放,对煤粉气流的着火燃烧及焦炭燃烧过程起决定性的作用。

本文采用拉格朗日坐标下的颗粒随机轨道模型,通过对速度的概率密度函数的随机选择来确定湍流速度,通过拉格朗日坐标下的颗粒瞬时方程组来考虑流体湍流脉动对颗粒的作用,计算颗粒的随机轨道以及沿轨道的变化参数。

煤粉燃烧包含煤粉预热、挥发份析出、挥发份燃烧以及焦炭燃烧等过程[4]。本文假设:煤粒为球形颗粒,在反应过程期间,煤粒由水分、原煤、焦炭和灰分这四部分组成。析出挥发份的成分为碳氢化合物,它在气相燃烧反应中迅速耗尽。氧量在挥发份和焦炭的燃烧反应中迅速消耗。原煤随着挥发份析出而消耗,剩余的固体可燃物为焦炭,焦炭与氧气发生异相反应而逐渐燃尽。采用双竞争反应模型来模拟挥发份的热解过程;采用混合份数PDF法来模拟挥发份的燃烧过程;采用扩散动力模型来模拟焦炭的燃烧过程,其计算结果构成的图像如图9-图12所示。

从图9-图12可以看出:在一次风截面存在着一个温度较高的“火环”,高温区域靠近水冷壁,该区域易出现结焦现象;沿炉膛高 度 方 向, 随 着 二 次

风扰动的加强,“高温火环”中心低温区域温度的绝对值有所升高;该炉的火焰中心较高。将其与实际测试值相比较,可以发现本文所建立的计算机数值模拟的模型具有较高的准确性。

5 结论

通过本次试验研究,得出如下结论。

a. 采用的计算机数值模拟模型准确,假设合理。

b. 炉内气流混合强烈,火焰充满度好。

c. 现场实际测试以及计算机数值模拟结果显示,炉膛出口“烟气残余旋转”仍然存在,分隔屏以及SOFA反切运行工况对“消旋”有积极的影响。

d. 该炉一次风率较高、一次风动量高,炉内形成的切圆直径较大。

e. 该炉布置了水平浓淡燃烧器,在炉膛沿高度方向存在着一个煤粉浓度较高的“煤粉环”,为形成“高温火环”提供了支持。

摘要：针对褐煤不利于燃烧的诸多特点,介绍了褐煤锅炉设计时应对措施和测量系统出现不确定度起因。通过现场实际测试以及采用计算机数值模拟技术,分析了采用新型燃烧方式燃用褐煤锅炉炉内烟气温度分布情况,及具代表性区域的温度特性。对比的结果数据为运行人员提供了必要的理论分析依据,方便了运行人员对设备的控制。

关键词：切圆,褐煤,超临界,数值模拟,墙式布置

参考文献

[1]赵坚行.燃烧的数值模拟[M].北京:科学出版社,2002.

[2]ASME PTC4-1998.锅炉性能试验规程,闫维平译[S].北京:中国电力出版社,2004.

[3]岑可法.锅炉燃烧试验研究方法及测量技术[M].北京:水利电力出版社,1987.

锅炉炉膛 篇5

1 锅炉炉膛设计

锅炉炉膛是煤炭发生热反应的装置, 只有保证炉膛的合理设计和正常运行, 才能使煤炭充分燃烧, 实现对煤炭资源的合理利用, 所以在设计炉膛的时候, 要以保证煤炭的充分燃烧为基础, 在炉膛内创造良好的燃烧环境;煤炭的燃烧过程会产生大量的尘粉, 尘粉会附着在炉膛表面, 长时间下去会在炉膛的受热面结成厚渣, 造成炉膛受热不从分、受热不均匀, 所以在设计炉膛的时候, 应该避免炉膛受热面出现结渣现象;污染气体的产生是不可避免的, 要制定合理的优化措施, 减少污染气体的生成和排放, 保护大气环境;蒸发受热面是炉膛设计中必须考虑的问题, 在蒸发受热面大小的布置上, 要保证其面积做够大, 才能避免出现传热恶化现象。

2 影响锅炉热效率的因素

影响锅炉热效率的因素有很多种, 其中最主要的就是氧气浓度, 当炉膛内通风量比较小时, 无法为煤炭的燃烧提供足够的氧气, 煤炭燃烧不充分, 会产生更多的尘粉和污染气体, 锅炉热效率比较低;风箱通过通风作用, 向炉膛内输送空气, 炉膛与风箱之间的压差与通风量有直接关系, 进而会影响到锅炉热效率;煤炭的纯度和煤块的大小, 也会影响到锅炉热效率, 当煤炭中含有较多杂质, 纯度比较低的时候, 会严重影响到煤炭的充分燃烧, 并且在锅炉底部会存在较多的杂质, 影响锅炉的正常受热, 煤块较大的时候受热面积比较小, 不能充分接触到氧气, 锅炉热效率比较低;炉膛内的燃烧器是为了调节再热气温和过热气温的, 在摆动过程中, 炉膛火焰中心高度会发生变化, 随着火焰高度的不断变化, 与火焰发生接触的可燃尘粉会变得越来越多, 增加了尘粉的排放量, 使得锅炉效率降低[2]。

3 氧气二氧化碳燃烧锅炉炉膛热力分析

炉膛热力计算的方法主要有两种, 一种是将炉膛的受热面包含在内进行整体计算, 一种是将炉膛分成两部分进行计算。在利用整体计算方法的时候, 需要先确定受热面在炉墙面积中所占的比重, 才能够得出受热面的吸热量, 对炉膛热力进行计算;另外一种方法从炉膛的过热器处将炉膛分为上、下两部分, 在计算的时候, 将上、下炉膛分来计算, 这是目前炉膛热力计算中比较常用的一种方法。

氧气二氧化碳燃烧是富氧燃烧技术, 是在传统的锅炉燃烧基础上发展而来的, 用纯氧代替空气, 使锅炉内的反应更加充分, 这种燃烧技术生成的二氧化碳浓度比较高, 通过对其进行液化处理, 能够有效回收利用锅炉燃烧所产生的二氧化碳, 减少了二氧化碳的排放量。富氧燃烧过程中, 炉膛内氧气浓度远远高于空气中的浓度, 燃烧所产生的烟气需要进行循环利用, 在这个过程中, 烟气的变化会影响到炉膛的热力情况, 所以在进行热力分析的时候, 要充分考虑到循环烟气的变化[3]。

首先需要对煤炭燃料进行全面的分析, 了解煤炭的组合成分和不同成分所占的比例, 确定其燃烧特性, 对煤炭的纯度进行检测, 确定煤炭的纯度, 不同组成成分和不同浓度的煤炭燃料燃烧情况是不一样的, 热力情况也就不用。计算循环系统中的总烟气量的多少, 烟气在经过不同次数的循环之后, 其变化情况是不一样的, 系统中剩余的烟气量在总烟气中所占的比例也是不同的, 在计算烟气量的时候, 需要根据具体循环次数才确定。循环烟气中包含各种燃烧产物, 燃烧产物在烟气中所占比重的不同, 对热力情况的影响也是不同的, 烟气中的主要组成成分包括氮气、二氧化碳、氧气、水蒸气以及尘粉等, 因为尘粉体积较小, 在循环前后不会发生太大的变化, 这就使得烟气中的气体体积的大小与理论值不同, 在烟气对循环前后各种气体体积进行计算的时候, 要将尘粉的影响考虑在内。锅炉受热面的传热性能与对炉膛的热力情况有着直接的关系, 在研究受热面的传热性能的时候, 需要对锅炉燃烧气和烟气的焓值进行准确的计算, 才能够更好的对炉膛热力进行分析。燃料中含有少量的水份, 燃烧过程中, 这些水份在高温的影响下会发生气化现象, 与燃料中氢气燃烧所形成的水蒸气混合在一起, 这些气化潜热是无法被利用的, 在进行锅炉炉膛热力分析的时候, 需要将这种情况考虑在内。在确定炉膛理论燃烧温度的时候, 是以炉内的有效热量为标准进行计算的, 有效热量是燃料在进行充分的燃烧后所生成的总热量, 将燃料的不完全反应和灰尘的热损失忽略不计, 炉膛内的有效热量包括两部分, 燃料燃烧产生热量, 可以在炉膛内加以利用的部分属于有效热量, 燃料燃烧所需要的空气也会将部分热量带进炉膛内部, 这两种热量的总和就是炉膛内的有效热量, 通过计算着两个部分热量的具体数值, 可以确定炉膛的理论燃烧温度。

炉膛出口烟温也是热力分析中的一部分, 可以对热力计算进行校正、核对, 在进行炉膛出口烟温计算的时候, 采用的是逐次逼近的方法, 先对出口烟温进行假设, 然后将数值带入到相应的公式里, 逐步计算, 当计算的结果与预定值相近的时候, 便可以确定炉膛的出口烟温。锅炉的受热面也会对炉膛的热力情况造成影响, 在计算锅炉受热面的时候, 需要先确定面积的大小, 将受热面的结渣情况也考虑在内, 明确烟气中不同气体成分的导热系数, 确定烟气密度和烟气的运动粘度。

4 结束语

氧气二氧化碳燃烧方式比常规的燃烧方式相比, 具有良好的环保性能, 可以大大降低二氧化碳的排放, 对保护大气环境、缓解温室效应具有重要意义, 但是这种燃烧方式过程比较复杂, 需要做好锅炉炉膛的热力分析, 确保锅炉的正常工作, 最大化的发挥这种燃烧方式的价值和作用。

参考文献

[1]夏璐.富氧燃煤锅炉热力计算与燃烧气组分优化研究[D].上海交通大学, 2013.

[2]李灿志.O2/CO2循环燃烧方式下锅炉热力计算的研究[D].华中科技大学, 2012.

锅炉炉膛 篇6

循环硫化床锅炉由于其独特的燃烧方式, 具有炉膛体积小、投资少、燃料着火、燃烧条件好、负荷调节性能好等优点, 在工业生产过程中特别是发电锅炉及热电联产锅炉应用广泛。但也存在诸多缺点, 如炉膛受热面磨损快、热效率低、耗电大等。其中, 炉膛受热面磨损是缩短循环流化床锅炉寿命, 增加维护成本的主要原因。因此, 降低炉膛受热面磨损, 做好预防技术对延长锅炉寿命, 降低维修成本及周期, 减少炉膛受热面爆管, 甚至炉膛爆炸具有重要意义。

1 循环流化床锅炉磨损的具体状况

循环流化床锅炉是在炉膛里把矿物燃料控制在特殊流化状态下燃烧产生蒸汽的设备。细小的固体颗粒在一定速度下输送通过炉膛, 离开炉膛的颗粒绝大部分由气固分离器再次进入炉膛, 形成一个循环回路。在此过程中, 炉膛被分为密相区和稀相区。密相区内物料颗粒相对大, 气固流动不均匀, 对处在密相区的埋管受热面存在着被物料剧烈的冲刷现象, 磨损快, 如不采取防磨措施, 壁厚3.5mm的埋管3~6个月即被磨穿。稀相区内物料颗粒相对小, 并处于快速流化状态, 颗粒携带率沿床高逐渐衰减。同时, 由于二次风的影响, 气固混合不均匀, 气体流速不均匀, 对稀相区下部水冷壁管存在被物料激烈冲刷现象, 特别是形状突变处, 磨损快。因此, 循环流化床锅炉炉膛受热面的磨损, 其实就是物料对受热面进行不断冲刷, 也就是外力对受热面不断交替作用的过程。这种形式的外力被称为交变应力, 是造成锅炉磨损的重要原因[1]。

2 锅炉炉膛受热面磨损预防措施探讨

针对上述具体原因的分析, 提出以下预防技术。

(1) 锅炉燃料颗粒控制。在锅炉运行过程中, 根据具体磨损情况, 对磨损的各类因素进行判断。首先, 加强对燃料颗粒流化流速及路径的重视, 使燃料颗粒能够根据锅炉运行的需要, 在设计范围内沿着正确的路径流动[2];同时, 根据锅炉实际运行情况及负荷情况, 通过对引风机及鼓风机的调节, 控制一次风及二次风的风量及速度, 从而对炉膛燃料颗粒的流速进行控制, 一般在4~5m/s。

燃料颗粒的大小也是需要考虑的因素之一。燃料颗粒大小首先要适应燃烧需求, 使其能在炉膛内充分燃烧, 提高效能。对于流化床锅炉而言, 还应考虑燃料颗粒的临界速度和极限速度, 如采用粒径不大于8mm煤末的流化床锅炉, 临界速度为0.7~1.1m/s, 极限速度为其临界速度的6~7倍。不同大小的燃料颗粒, 对应的临界速度和极限速度不同, 也就是锅炉最终设计选择的流化速度选择范围也不同。因此, 燃料颗粒的大小及流化速度对磨损的影响须综合考虑, 才能得到一个最优的设计参数。在实际操作中, 燃煤颗粒控制从两个方面进行控制:一个在进行燃煤采购过程中, 对燃煤采购区域进行分析, 将燃烧后颗粒大小作为燃煤的主要标准[3];另一个方面, 应该从给料粉碎装置入手, 选择相适应的装置设备。

(2) 循环流化床锅炉的结构防磨技术。锅炉燃料颗粒控制技术经过几十年的理论探索和实际应用, 比较成熟和可靠。而结构防磨技术相对于燃料颗粒控制, 具有更大的发展空间和潜力。炉膛结构的科学、合理设计, 不仅能提高燃料的燃烧利用率、受热面的传热效率, 减少事故发生, 延长锅炉寿命, 而且对于降低炉膛受热面磨损具有积极意义。在现有成熟流化床锅炉技术的基础上改进结构, 或者采用全新的流化床结构, 都可以降低炉膛受热面磨损量, 这在实践中也得到了充分体现。

目前, 流化床锅炉炉膛受热面防磨技术普遍采用防磨带技术, 并采用一圈防磨带。实践证明, 一圈防磨带与耐火层之间的受热面得到了很好保护, 磨损量大大降低。但有的流化床锅炉在一圈防磨带上的受热面出现了磨损量相对较大的情况。针对这一情况, 出现了一圈防磨带上增加防磨带的结构改进。经过多年的运行检验, 这一结构改进得到了肯定, 达到了预期目标, 降低了炉膛受热面磨损量, 并使其磨损更加均匀化。该结构防磨技术虽然简单, 但非常实用, 效果非常好。防磨带技术降低了稀相区下部水冷壁受燃料颗粒的冲刷。

全新结构的改进也是防磨技术发展的途径之一。随着国家节能要求的提高, 各地方也迫切要求对效率低下的锅炉进行改造。目前, 35t/h链条炉排锅炉改造为50t/h流化床锅炉, 采用了新的炉膛结构设计。炉膛水冷壁全部用耐火层覆盖, 主要受热面采用10mm厚的埋管, 并在埋管表面喷涂防磨层。经过多年的运行发现, 埋管的磨损量非常小, 两年的磨损量只有0.3~0.4mm左右。该结构改造不但提高了锅炉效率, 增加了锅炉寿命, 也减少了检修次数。此外, 该锅炉结构技术为了降低炉膛受热面磨损量, 延长炉膛受热面寿命, 在炉膛密相区埋管采用了防磨喷涂及材料规格加厚处理。

(3) 循环流化床锅炉的材料防磨技术。循环流化床锅炉燃料颗粒对受热面的磨损, 就是受热面材质的磨损, 那么提高材质的耐磨性必定降低磨损量。提高材质的耐磨性, 可以从受热面本身材料入手, 在保证经济可靠的前提下, 选择耐磨性材料。目前, 普遍采用20钢。但随着科技的发展, 材料的选择余地也将更加宽;提高材质的耐磨性, 也可以在受热面表面喷涂防磨材料, 这也是目前循环流化床锅炉炉膛受热面经常采取的方法。

实施材料防磨技术的人员要加强对磨损问题的关注, 并根据炉膛的具体磨损状态, 对防磨的材质进行科学选取。要根据不同材质的耐磨特点, 对材料的实际使用方法进行研究, 使炉膛内部的各类磨损问题得到有效控制。在进行关键性材质的选择后, 要对材质的处理技术进行研究, 既可以使用电弧对各项材质进行喷涂处理, 也可以使用火焰控制的方式进行炉膛的防磨处理[4]。在进行电弧喷涂技术的过程中, 要保证炉膛内部的金属材质能够得到有效保护。此外, 还要对锅炉材质进行必要的除锈处理, 使锅炉可以借助喷涂技术实现处理质量的提升。

(4) 循环流化床锅炉的结合防磨技术。通过多种处理技术相结合的方式, 进行循环流化床锅炉炉膛受热面的处理, 使其磨损问题得到更好地控制。要正确进行循环流化床导向板的安装, 通过金属材质的使用, 增强金属熔焊状态的稳定性, 使锅炉的炉膛能够更好地进行母材材质的选取, 并保证材质具备足够的耐磨性。

3 结论

深入研究流化床锅炉运行过程中锅炉的具体状况, 并根据锅炉操作过程中的具体需求, 结合先进技术和结构创新, 对流化床锅炉炉膛受热面磨损的预防措施进行构建和落实, 能够很大程度上提升锅炉的使用质量、寿命, 降低检修费用和周期。

参考文献

[1]李长林, 高秀岚, 郑福民.循环流化床锅炉受热面的磨损原因分析及预防措施[J].东北电力技术, 2005, (10) :38-40.

[2]王立新.循环流化床锅炉水冷壁防磨技术研究[D].保定:华北电力大学, 2007.

[3]王荣.火电厂循环流化床锅炉受热面磨损原因分析及预防对策[A]//中国电力企业联合会科技开发服务中心, 全国发电机组技术协作会.全国第八届电站锅炉专业技术交流年会论文集[C].2013:8.

锅炉炉膛 篇7

甘蔗渣是糖厂将甘蔗压榨提取糖分后剩余的纤维状的残渣, 作为一种生物质燃料, 甘蔗渣可以作为锅炉燃料, 从而发挥它的最大利用价值, 甘蔗渣锅炉送出的蒸汽除了一部分能供汽轮机发电, 解决全厂用电问题, 而且能为糖厂提供生产所需的蒸汽, 因此它已经成为现代糖厂的重要设备。

甘蔗渣的特点是热量低、水分高 (含量一般50%左右, 超过50%的话, 燃烧将会非常困难) 、难着火, 所以甘蔗渣锅炉的设计特别是炉膛部分的设计与布置显得尤为重要。图1为120t/h甘蔗渣锅炉立面图, 该锅炉采用双锅筒、集中下降管、自然循环∏型布置, 炉膛部分采用全钢膜式水冷壁结构, 与以往炉膛下部采用重型炉墙及通过巨大的膨胀节来吸收膨胀差相比, 该结构更加简单, 且性能可靠, 炉膛底部布置了固定水冷炉排用于燃烧甘蔗渣。区别于风冷炉排, 水冷炉排可以保证炉排片不会因为局部过热或者风量、风温控制不好造成而烧坏。

此时, 炉排的倾角和开孔率是关键。炉排倾角与炉排上的蒸汽清灰装置相互配合, 定期将炉排上积存的灰、砂吹扫至炉前出灰处, 实践表明此值在8~10°合适。炉排开孔率国内外炉型差别较大, 国内糖厂用固定针孔炉排开孔率约在20%左右, 原因是国内甘蔗含砂、夹杂很少, 对蔗渣的半悬浮燃烧要求不高, 此种炉排不适合国外机收甘蔗糖厂。为适应高含砂、高夹杂工况, 实现蔗渣的半悬浮燃烧, 提高锅炉的燃烧效率, 建议此值1.5%~3%。

2 甘蔗渣锅炉燃料燃烧分析

甘蔗渣的典型元素分析如表1。

本锅炉主要参数:连续蒸发量120t/h, 额定蒸发压力4.3Mpa。

对于此类低参数的锅炉, 将给水加热到饱和蒸汽所需的热量较大, 占所有热量的比例达到70%~75%。一般情况下, 此参数锅炉的省煤器吸热量在13%左右, 设计为非沸腾式省煤器, 省煤器出口水温比饱和温度要低, 炉膛的大小决定了炉膛的吸热量, 也就决定了炉膛出口的烟温, 因为炉膛主要以辐射传热为主, 烟气温度越高, 辐射特性最佳, 所以炉膛出口烟温不能无限制的低, 正常情况下比燃料的灰熔点低并留有一定的余量即可。根据甘蔗渣灰的特性及已投产锅炉的运行经验, 炉膛出口烟温在850℃以上时, 将会出现严重的结渣, 因此我们选取了835℃的炉膛出口烟温来进行计算, 排烟温度选取135℃, 另外根据燃料灰熔点低、难着火等特点, 炉膛断面热负荷和容积热负荷都不宜过高, 从而计算确定了炉膛的尺寸。因为甘蔗渣的热值低, 经过计算可知炉膛和省煤器的吸热满足不了给水的蒸发所需要的热量, 所以需要在过热器之后布置对流管束。

在考虑了二次风管、喂料器等的布置空间后, 计算选取的炉膛断面尺寸为7230 (深度) ×8070 (宽度) , 高度26400左右, 断面热负荷以及容积热负荷分别为1.54×10^6kcal/h.m^2和67500kcal/h.m^3, 保证了烟气在炉内的停留时间不会过短, 细小甘蔗渣颗粒不会未来得及燃烧就被带出炉膛, 确保了燃料的燃尽性。在燃烧初期, 需要先加热将燃料中的水分蒸发, 得到干燥后的甘蔗渣才会开始燃烧, 因为高达50%的水分, 燃料带入炉内的热量有将近20%被用来加热蒸发这部分水份, 根据燃料的元素分析进行计算可知炉膛理论燃烧温度1350℃左右, 为保证燃烧区域的炉膛温度以及燃料能稳定燃烧、不熄火, 炉排中心上方高约5米部分的四周水冷壁敷设耐火浇铸料, 从而减少此区域的水冷壁吸热量, 保证了新入炉的燃料可以得到充分的热量进行燃烧。

因为是自然循环锅炉, 水和汽水混合物的循环流动是依靠下降管中的水与受热面上升管 (水冷壁) 中的汽水混合物的压差来实现的, 因为水比汽水混合物的密度大, 所以存在重力压差。水循环的安全性在自然循环锅炉中很重要, 下降管中的水能否及时将上升管中吸收的炉膛热量带走, 关系到金属管子壁温是否在安全合理的范围内, 上升管是否安全工作的指标是循环流速。在稳定运行的情况下, 循环回路的有效压头应该与下降管的阻力相等, 通过选取合理的循环流速进行计算后, 我们将整个水冷壁分成10个循环回路, 前墙和两侧墙各由三个独立的循环回路组成, 后墙水冷壁单独的1个回路。具体的回路特性如表2。

集中下降管规格为φ377×16, 共二根, 其截面与上升管截面比:0.424。炉膛水冷壁采取节距100mm、φ51管子的膜式规格, 该结构尺寸已经在多台锅炉上成功运行, 安全可靠, 保证鳍片可以得到很好的冷却、不超温。后墙水冷壁下部与水平成8度倾角延伸至前墙附近, 针孔炉排片通过螺栓固定在该水冷壁区域内, 通过水冷壁的吸热可以有效降低炉排片的工作温度, 保护炉排片, 炉排上装有蒸汽吹灰装置, 避免泥沙堆积在炉排上而影响燃烧, 后墙水冷壁的8度倾角也是为了便于清理燃烧后的积灰以及燃料中的泥沙。为了保证烟气可以冲刷到所有水冷壁受热面, 不出现死角, 使整个炉膛受热均匀、不出现结渣、管壁不超温, 在炉膛前墙中部位置将水冷壁以一定角度向炉膛中心倾斜从而形成前拱, 后墙上部将部分水冷壁管向炉前延伸形成折焰角。

3 甘蔗渣锅炉配风分析

根据热力计算, 锅炉计算燃料消耗量为49.3t/h, 所以在前墙布置了6台喂料能力在0~15t/h的蔗渣喂料器, 保证了1台出现故障时, 另外5台可以满足锅炉100%负荷运行。炉膛前后墙水冷壁各布置两层二次风, 前墙布置在距炉排最低点约3.3米和8.3米处, 后墙布置在距炉排最低点约1.5米和6.6米处, 一次风通过炉排下方的10个风室经炉排片上的开孔进入炉膛, 根据一次风风速和风压, 炉排的开孔率选为3%。甘蔗渣经喂料器配以播料风送入炉膛, 由于一、二次风的作用, 被高温烟气加热, 不断析出水分, 干燥后的大部分燃料开始燃烧, 部分未燃尽的较大颗粒落到炉排上后继续燃烧, 因为二次风采用了两层供风的布置形式, 而且前后墙二次风喷口错开一定的高度, 二次风与燃料可以得到充分的混合, 加强了炉内燃烧, 降低了不完全燃烧, 同时, 因为二次风和燃料混合充分, 在保证稳定运行的情况下, 可以最大限度的降低锅炉烟气的氧量, 减少了氮氧化物的生成。

炉膛出口的折焰角将后墙水冷壁管拉稀, 一部分直接向上引入锅筒, 一部分向炉前延伸后向上进入锅筒, 将水冷壁管作为捕渣管, 可以有效的防止炉膛出口结渣, 同时形成了水平烟道用于布置过热器, 这样紧凑的结构极大的节约了空间, 减少了成本。

锅炉炉膛 篇8

1、概念

料层差压的具体概念是, 表征的流化床料层中所存在的具有一定高度的物理量, 也就是固定料层高度所对应其中固定的料层差压。当其处于流化状态时, 流化床所存在的料层差压, 基本上是和同单位面积内, 上步封板上物料中立和流化床浮力间所存在的差值是相等的。若流化床锅炉的运行是处于正常的水平, 那么便可根据料层差压的厚度, 以及其所燃烧使用时的煤种, 对料层的厚度进行估算, 具有一定的准确性。

2、料层差压低或者高对燃烧影响

料层差压对于流化床锅炉运行稳定具有一定的影响, 流化不均匀会导致锅炉内布局结渣;料层薄则会被吹透长偶沟流;稳定的密相区形成较为困难, 同时还会造成燃料燃烧不完全, 放渣中碳成分较高, 增加了锅炉厂的损失。随着料层的加厚, 气泡也会随之增加, 同时风机压也会有所增大, 其中流化质量便会相应的出现明显的下降, 其底部大颗粒会出现明显的物料的沉积情况, 这便使得运行的过程中存在的危险性增加, 导致风机的电能消耗加大, 降低了锅炉的效率。所以针对料层的厚度, 即不应该过厚, 也不应过薄也不应过厚, 通常情况下料层的厚度控制在700mm上下。

一次风量对应的风室风压是:45000m3/h—8000Pa;50000m3/h—9000Pa;55000m3/h—10000Pa;60000m3/h—11000Pa。

物料系统处于正常运行的水平时, 风门的开度应该是保持不变的。但是如果料层厚度有所增加, 其差压参数值也会增加, 此时可以采取排放渣减少料层的厚度, 当然不同厂家之间对于料层差压的测量是具有一定差异性的, 所以一般实在风室静压下进行参照, 此种状态条件下为加料层阻力、布风阻力两者的和。若处于冷态试验下, 对不同风量所存在的下缝补板的阻力进行测定, 便可在风室静压下对料层差压的厚度进行估计。同时若要保证流化风量的最低程度, 那么风室静压就一定控制在8KPa-10KP a范围内, 一次风量应在44000-50000m3/H之间, 二次风在40000-42000m3/H之间。如此便会将料层差压控制在最小值。循环流化床锅炉使用一次性风机, 在运行的过程中会出现撕裂, 风室静压的最大值是由风室设计静压值、风道强度及风机压头决定和控制的, 正常运行的情况下需要留有一定的余量。运行稳定后, 应寻找控制的最佳值。放渣后, 床温的温度升高, 便说明层料厚放渣, 床温的温度降低则表明料层控制过薄。

二、 炉膛差压

1、 概念

炉膛差压指的是流化床之间所悬浮的物料的浓度量, 也就是炉膛上部的空间处的物料浓度, 其和炉膛的差压存在一定的对应性, 若无物料浓度增加, 那么其炉膛的差压也会随之增加, 两者之间是成正比的。

2、 控制炉膛差压的意义

在影响炉膛上步蒸发的众多因素中, 流化床内所存在的物料粒子便是一种具有较大的影响的因素, 其可对其炉膛上步受热面所可传热强度造成影响。通过大量的临床试验显示, 在床与管之间, 所存在的放热系数是随着例子的浓度而产生变化的, 其变化是以直线变化为主的。对于循环流化床来说, 在其锅炉的密相区中所存在的燃烧热量, 其中多数是通过循环系统中的返回料进行吸收的, 然后使得炉腔的上部出现发热的情况, 以便整个床温能够保持稳定状态, 当然若循环的量比较小, 那么便会出现密相去的放热过大或流化床的温度过高的情况, 使得煤量难以增加, 无法带上负荷 (我厂井1炉右侧返料堵出现过次现象) , 因此, 足够的循环灰量是控制床温的有效手段。

在进行点火的最初阶段, 需要对回料器内加入适量的床料, 以防止炉膛和回料器之间出现烟气短路的情况, 难以形成物料循环。在运行过程中风压太小, 容易造成堵塞:同时若风压过大, 那么则可能对循环的倍率造成影响。总而言之对于以上两种情况, 都有可能会对旋风分离器的性能造成影响, 使其性能和出力有所降低。

一般发生返料堵塞的原因主要包括以下几种因素:

(1) 对于流化风量的控制相对来说不足, 所以导致循环物料出现了大量的堆, 最终造成了堵塞。

(2) 返料装置处所存在的循环灰吗, 在高温方面出现结焦的情况。

(3) 耐火材料发生了脱落, 导致返料器难以正常流化, 最终造成堵塞。

(4) 返料器发生流化, 导致风帽出现了堵塞。

(5) 返料风机出现了故障, 使得流化风发生了消失的状况。

(6) 对于循环物料来说, 其中的含碳量相对交高, 导致其在返料装置中发生了燃烧。

(7) 处于立管上的松动风管发生了堵塞情况, 或出现了未开的情况。

针对以上因素所引起的不同事故, 应采取以下相应的措施进行处理:

(1) 对流化风压进行一定程度的提高, 以便返料器内所存在的物料的流化状态能够一直处于较好的水平, 但是期间应对流化的风量进行注意, 避免过高。

(2) 应对返料的温度进行控制, 若燃用的煤种属于灰分较大、熔点较低的类型, 那么便应该加强注意。

(3) 在进行实际运行的过程中, 对于返料器中所存在的耐火材料, 若其比较容易脱落的话, 便有可能是因为反料器发生了较为棘手的故障, 对其造成的堵塞, 此时便可能会出现对返料器造成损害或中隔板发生损伤的情况。若要对以上存在的问题进行解决, 那么就应该从耐火材料方面进行下手, 对其施工、烧烤及运行等多方面、各个环节进行准备。

(4) 对于流化风机来说, 应对其运行的稳定性进行保证, 避免发生风帽堵塞的现象或发生流化风消失的现象。

(5) 对于炉膛中的煤颗粒的燃烧环境, 应尽可能地保证为最佳的, 以便降低循环物料中所存在的含碳量。

(6) 对于松动的风管, 应采取适当的措施对其进行疏通, 同时根据料位的高度, 开除松动风门。

3、如何控制炉膛差压

对于镗腔内差压的控制, 多是通过对循环灰量进行调整来实现的, 若循环的灰量变少, 那么其炉膛的差压便会减少, 随之床温升高;若对于负荷的需要难以满足时, 则需要添加一定程度的二次风量或者是给煤量, 以保证煤炭上部所存在的颗粒浓度能够有所增加, 同时其份额也能够有所增加。有时会出现随着燃料含量的增加, 循环量同时增大的情况, 这时床温如果过低, 难以对燃烧进行维持的话, 便应该适当的将循环灰中的一部分放掉, 从而降低炉膛内的压力。

以上料层差压和炉膛差压控制方法均在我厂得到了广泛的应用。流化床密相区水冷壁的磨损和旋风分离器的磨损都有所减轻。

摘要：本文阐述了循环流化床运行中的料层差压、炉膛差压两个概念, 并分析了两个参数在运行调整中的主要意义, 最后结合实际给出了控制方法。