循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)工藝分析

張榮榮

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備的性能得到了很大的提升，很多新型的控制系統(tǒng)開始研發(fā)并得到廣泛的應(yīng)用。為了促進(jìn)循環(huán)流化床鍋爐更好的應(yīng)用，本文分析循環(huán)流化床設(shè)計(jì)工藝。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床;鍋爐;工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.038

循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)是一類新型的鍋爐控制系統(tǒng)，在實(shí)際的應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，為了可以提升循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的性能，應(yīng)該完善控制系統(tǒng)的分析，提升循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)方案。

1 循環(huán)流化床鍋爐控制

循環(huán)流化床鍋爐控制分成汽水控制和燃燒控制。汽水控制主要指的是結(jié)合鍋爐供水量對(duì)蒸汽負(fù)荷進(jìn)行控制，確保蒸汽溫度保持在合理的溫度下，使汽機(jī)和鍋爐都能發(fā)揮較好的作用。循環(huán)流化床鍋爐與普通的鍋爐相比，其汽水系統(tǒng)差異不大。在汽水系統(tǒng)控制中，主要是采用自動(dòng)化的方式。鍋爐的燃燒控制也基本上采用自動(dòng)化控制，在實(shí)際的操作中，可以結(jié)合人工操作。在燃燒控制中，主要是對(duì)主汽壓控制和床溫的控制。

2 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)工藝的意義

現(xiàn)在，循環(huán)流化床在國內(nèi)使用非常多，但是在實(shí)際的運(yùn)行中還是存在一定的問題。在循環(huán)流化床設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)原則存在偏差，設(shè)計(jì)方法不夠科學(xué)，導(dǎo)致鍋爐整體性能存在局限性。鍋爐的設(shè)計(jì)不能達(dá)到規(guī)定的蒸汽流率，不能長時(shí)間滿足高負(fù)荷的運(yùn)行。燃燒室的溫度非常高，在密相區(qū)的溫度更高。床溫過高導(dǎo)致給煤率受到很大的限制，不能達(dá)到設(shè)計(jì)效果。在循環(huán)流化床鍋爐使用的環(huán)節(jié)中，鍋爐的燃燒率有待于進(jìn)一步提升，在飛灰中含有大量可以繼續(xù)燃燒的物質(zhì)，產(chǎn)生大量的損耗。尾部受熱面出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損問題，分離器的分離效率有待于進(jìn)一步提升，很多顆粒在尾部煙道中堵塞，產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損。

循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)燃燒室的高度中都是憑借自身的經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致一些鍋爐燃燒室的高度不斷提升。不同的燃料采用相同的循環(huán)流化床鍋爐，不能充分燃燒燃料。有些鍋爐不能正常的運(yùn)行，導(dǎo)致尾部產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損。

3 循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流動(dòng)

3.1 循環(huán)床氣固兩相流動(dòng)

在循環(huán)床內(nèi)，顆粒會(huì)聚集在一起，這些粒子團(tuán)聚在一起，導(dǎo)致顆粒的體積和重量增大，產(chǎn)生非常大的自由沉降終端速度，在一定的氣流速度下，粒子會(huì)順著鍋爐墻向下運(yùn)動(dòng)。在粒子流動(dòng)的環(huán)節(jié)中，氣體和固體之間會(huì)產(chǎn)生非常大的相對(duì)速度，粒子會(huì)在鍋爐壁上沉積。在粒子團(tuán)不斷的聚集、下沉和上升的環(huán)節(jié)中，會(huì)形成內(nèi)循環(huán)，導(dǎo)致鍋爐內(nèi)發(fā)生熱量的交換。粒子團(tuán)會(huì)沿著鍋爐壁下沉，鍋爐內(nèi)的內(nèi)循環(huán)非常劇烈，導(dǎo)致鍋爐的傳熱效果非常好，鍋爐內(nèi)的熱量分布也非常均勻。在850攝氏度的鍋爐溫度下，燃料和脫硫劑在短時(shí)間內(nèi)會(huì)被加熱到850攝氏度，燃燒效率非常高，而且在石灰石的作用下會(huì)產(chǎn)生脫硫反應(yīng)，在合適的反應(yīng)溫度下實(shí)現(xiàn)燃料的二次循環(huán)。在循環(huán)床內(nèi)的任何位置，都可以實(shí)現(xiàn)良好的傳熱效果。在循環(huán)過程中固體顆粒是向下運(yùn)動(dòng)的，但是顆粒的粒徑比較大，可以降低顆粒的流動(dòng)速度，防止?fàn)t壁發(fā)生嚴(yán)重的磨損情況。

在循環(huán)流化床鍋爐懸浮段運(yùn)行環(huán)節(jié)中，固體顆粒的流動(dòng)不會(huì)呈現(xiàn)出快速流態(tài)化，此時(shí)的顆粒具有一定的濃度，并且會(huì)出現(xiàn)成團(tuán)的現(xiàn)象。循環(huán)流化床懸浮段中的燃料的分布不均勻，應(yīng)該在采用熱態(tài)測試的基礎(chǔ)上，確保燃料的均勻分布。

3.2 物料平衡理論及其應(yīng)用

固體骨料在循環(huán)系統(tǒng)中呈現(xiàn)出對(duì)傳熱的流動(dòng)特征，這對(duì)燃料的燃燒和脫硫過程都會(huì)產(chǎn)生一定的干擾，對(duì)整個(gè)鍋爐的使用也會(huì)產(chǎn)生影響。采用物料平衡理論可以對(duì)固體燃料在燃燒系統(tǒng)內(nèi)的分布規(guī)律進(jìn)行合理的分析，在循環(huán)流化床的鍋爐的設(shè)計(jì)中起到很好的效果。物料平衡理論主要是指燃料、焦炭等在回料裝置等可以保持平衡，物料平衡建立的效果直接會(huì)影響到循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行效果。

3.2.1 循環(huán)量的確定

在循環(huán)流化床設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，要確保一臺(tái)鍋爐可以正常的運(yùn)行，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該確保熱量分配的平衡。循環(huán)流化床中物料的濃度與受熱面?zhèn)鲗?dǎo)系數(shù)具有直接的關(guān)系，所以，要確保鍋爐內(nèi)具有充足的物料循環(huán)。在循環(huán)流化床物料循環(huán)中，結(jié)合不同燃料的特性，確定循環(huán)量。在具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，如果循環(huán)量低于設(shè)計(jì)的循環(huán)量，就會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)的燃料過分燃燒，熱量被受熱面過度吸收。如果燃料的濃度過低，就會(huì)導(dǎo)致鍋爐出力不足。

3.2.2 分離器效率的要求

循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行環(huán)節(jié)中，要確保充足的循環(huán)量，所以要合理的設(shè)計(jì)分離器。在分離器設(shè)計(jì)中，要提升分離效率。一定速度下，在確定的粒度分布中，應(yīng)該確保某個(gè)粒徑的分離效率非常高，粒徑的范圍是循環(huán)灰中的主體，其在鍋爐的物料中成分非常多。如果分離器的分離效率對(duì)任意粒徑的顆粒都不能達(dá)到100%，那么在循環(huán)流化床鍋爐使用的環(huán)節(jié)中，分離器就不能實(shí)現(xiàn)物料的循環(huán)，鍋爐的運(yùn)行效果就不能得到保障。

3.2.3 床壓降的要求

床壓降對(duì)鍋爐內(nèi)物料量是整體反映，在一定的物料下，物料的力度也與循環(huán)量的大小具有密切的關(guān)系。循環(huán)流化床鍋爐的正常運(yùn)行離不開床壓降，如果床壓降過低，說明循環(huán)量需要提升。循環(huán)量的過低直接會(huì)導(dǎo)致吸熱量過小，不能保障鍋爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果床壓降過大，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械的能耗過大，降低了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。過大的循環(huán)量會(huì)產(chǎn)生鍋爐磨損，降低鍋爐的使用年限。所以，合理的選擇床壓降非常重要，床壓降一般控制在8000-1000Pa。

4 結(jié)語

循環(huán)流化床燃燒是一類清潔類燃燒，已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。當(dāng)前，循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)還不夠完善，設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)理論有待于進(jìn)一步完善。工作人員應(yīng)該完善循環(huán)流化床的設(shè)計(jì)理念，使其更好的服務(wù)于生產(chǎn)。

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