生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整

劉志丹(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)華南電力試驗(yàn)研究院有限公司，廣東 廣州 510663)

0 引言

本機(jī)組為循環(huán)流化床、自然循環(huán)鍋爐， 半露天布置。本鍋爐構(gòu)架為全焊接鋼結(jié)構(gòu)?？赏ㄟ^(guò)鋼筋與基礎(chǔ)相連，柱與柱之間有橫梁等構(gòu)件支撐，以承受鍋爐本體及由于地震引起的荷載。鍋筒、水冷系統(tǒng)、包墻、過(guò)熱器、高溫省煤器、出口煙道通過(guò)吊桿懸掛于頂板上，而其它部件如空氣預(yù)熱器、低溫省煤器、回料器、集汽集箱均采用支撐結(jié)構(gòu)支撐在橫梁上。鍋爐需運(yùn)行巡檢的地方均設(shè)有平臺(tái)扶梯。鍋爐由兩個(gè)尾部豎井煙道以及一個(gè)獨(dú)立的空氣通道，兩個(gè)蝸殼式絕熱旋風(fēng)分離器，一個(gè)膜式水冷壁爐膛組成。其中尾部第一豎井煙道下部由護(hù)板煙道組成，上部由包墻包覆，第二豎井由護(hù)板煙道組成；空氣通道由護(hù)板組成。在爐內(nèi)燃燒過(guò)程中形成的高溫?zé)煔馀c夾帶著物料經(jīng)過(guò)爐膛向上流動(dòng)，通過(guò)水冷壁，高溫過(guò)熱器以及中溫過(guò)熱器，然后進(jìn)入蝸殼式絕熱旋風(fēng)分離器，較粗的物料在旋風(fēng)分離器內(nèi)作用下被分離下來(lái)后進(jìn)入的回料器，最后返回位于爐膛內(nèi)布風(fēng)板之上，實(shí)現(xiàn)循環(huán)燃燒。其煙氣由旋風(fēng)分離器頂部的出口煙道通過(guò)，然后依次進(jìn)入尾部第一豎井煙道與第二豎井煙道，在豎井煙道內(nèi)，煙氣對(duì)尾部各受熱面放熱，最后離開鍋爐本體。

在爐內(nèi)物料的循環(huán)主要由送風(fēng)機(jī)(包括一、二次風(fēng)機(jī))和引風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)與維持的。一次風(fēng)機(jī)主要提供三路空氣；第一路，風(fēng)機(jī)出來(lái)的冷風(fēng)作為播料機(jī)輸送機(jī)的密封用風(fēng)；第二路，通過(guò)空氣預(yù)熱器加熱后的熱風(fēng)進(jìn)入爐膛底部風(fēng)室及鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)燃燒器用風(fēng)旁路；第三路，通過(guò)空氣預(yù)熱器后的熱風(fēng)送至爐前播料機(jī)出口播料用；二次風(fēng)機(jī)的空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器后，直接經(jīng)二次風(fēng)箱進(jìn)入爐膛。煙氣最后由引風(fēng)機(jī)抽出鍋爐，經(jīng)煙囪排入大氣。

1 鍋爐燃燒調(diào)整

1.1 燃燒的過(guò)程

首先在流化床內(nèi)裝上合適高度的底料，在冷態(tài)啟動(dòng)初期，啟動(dòng)床下各點(diǎn)火燃燒器將燃燒空氣預(yù)熱，熱空氣化床，加熱床料，當(dāng)具備一定溫度后根據(jù)鍋爐負(fù)荷逐步投入物料，使其著火。在流化床內(nèi)，空氣與燃料是混合進(jìn)行燃燒，經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后形成的固體粒子跟隨氣流上升，經(jīng)爐內(nèi)相關(guān)受熱面后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，燃后在旋風(fēng)分離器的作用下，較粗顆粒被分離下來(lái)反至到回料器，最后返回爐膛進(jìn)行循環(huán)燃燒。其煙氣在引風(fēng)機(jī)作用下，通過(guò)鍋爐水平煙道，豎井煙道，省煤器，煙冷器，布袋除塵器等，最終經(jīng)煙囪排出。

1.2 燃燒調(diào)整過(guò)程及原則

在鍋爐正常運(yùn)行中，應(yīng)根據(jù)鍋爐負(fù)荷調(diào)整一、二次風(fēng)量與燃料配比，同時(shí)要求流化風(fēng)量不應(yīng)低于流化試驗(yàn)的數(shù)值，在保證安全的前提下，使其達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)值，以保證鍋爐熱損失最小值。根據(jù)鍋爐負(fù)荷調(diào)整風(fēng)與燃料配比，控制煙氣含氧量在2.5%～4.5%，合理調(diào)整引風(fēng)機(jī)出力，控制爐膛負(fù)壓為正常值-50～-100Pa 左右。在加負(fù)荷時(shí)原則上先通過(guò)二次風(fēng)機(jī)增大燃燒風(fēng)量，而后及時(shí)增加相應(yīng)的燃料量，減負(fù)荷時(shí)先通過(guò)給料機(jī)機(jī)減少燃料量，再減少風(fēng)量。鍋爐在正常運(yùn)行中的燃燒調(diào)整應(yīng)避免大幅度波動(dòng)，采取穩(wěn)定緩慢的進(jìn)行，即做到“少量多次”的調(diào)整及多觀察方式，盡量避免爐內(nèi)的床溫有大波動(dòng)情況。通過(guò)監(jiān)視鍋爐的床溫、各段煙溫、料溫和阻力變化情況，從而判斷爐內(nèi)各階段的流化工況以及燃燒變化情況等，入出現(xiàn)大波動(dòng)或異常應(yīng)及時(shí)處理。在燃燒整個(gè)過(guò)程中通過(guò)控制一、二次風(fēng)量：一次風(fēng)足夠保證爐內(nèi)床料流化正常，二次風(fēng)保證需要充分燃燒的總風(fēng)量，通過(guò)調(diào)整兩者比率兼顧調(diào)節(jié)床溫及氧量。運(yùn)行中合理調(diào)節(jié)鍋爐排渣，控制“床壓”7～8kPa。嚴(yán)格執(zhí)行吹灰器運(yùn)行規(guī)定，在排煙溫度高或煙氣阻力變大時(shí)加強(qiáng)吹灰。運(yùn)行中應(yīng)及時(shí)掌握物料種、入爐物料粒徑和排渣粒徑變化情況，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。運(yùn)行中合理投入布袋除塵系統(tǒng)，控制床溫在645～745℃左右，維持CO、NOx、SO2排放量在允許范圍內(nèi)。運(yùn)行中定期通過(guò)火焰觀察孔檢查爐內(nèi)流化和燃燒情況，發(fā)現(xiàn)流化不良、結(jié)焦或燃燒不正?，F(xiàn)象及時(shí)處理。

2 床溫、床壓調(diào)節(jié)

正常運(yùn)行范圍在645～745℃，最高不得超過(guò)900℃。當(dāng)平均床溫高至830℃或低至550℃時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。在運(yùn)行中當(dāng)平均床溫低至460℃，應(yīng)及時(shí)投油穩(wěn)燃，在無(wú)油槍助燃情況下，不允許平均床溫低于這一水平。正常運(yùn)行中控制床壓7～8kPa，防止床溫過(guò)高，布風(fēng)板過(guò)熱。改變密相區(qū)不同的燃燒配比或份額能使床溫達(dá)控制范圍或目的，可通過(guò)改變石灰石供給量、飛灰再循環(huán)量、爐膛排渣量、一、二次風(fēng)量的配比及給料顆粒特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。增大石灰石供給量、飛灰再循環(huán)量和減少爐膛排渣量，增加一次風(fēng)比例，減小燃煤粒徑可使床溫下降。正常運(yùn)行中應(yīng)注意觀察“氧量”與“床溫”變化之間的規(guī)律，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定燃燒現(xiàn)象，在燃燒不穩(wěn)時(shí)可適當(dāng)增大下二次風(fēng)量、減少上二次風(fēng)量，增大爐內(nèi)擾動(dòng)，以改善爐內(nèi)燃燒。如果床溫接近800℃且持續(xù)上升，經(jīng)過(guò)調(diào)整無(wú)法恢復(fù)到正常值時(shí)，可降低負(fù)荷，減少給料量來(lái)降低床溫。運(yùn)行中應(yīng)控制床溫均勻，否則應(yīng)及時(shí)調(diào)整各給料口給料量，以防局部超溫以及煙溫、汽溫偏差過(guò)大，影響機(jī)組正常運(yùn)行。監(jiān)視爐膛內(nèi)部溫度以及爐膛出口煙溫，對(duì)監(jiān)控床溫有預(yù)警作用。

鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，床壓應(yīng)控制在7～8kPa，床壓的調(diào)節(jié)可通過(guò)改變一、二次風(fēng)率，排渣量來(lái)調(diào)節(jié)。正常運(yùn)行過(guò)程中優(yōu)先實(shí)行爐膛連續(xù)、少量排渣，避免瞬間大量排渣現(xiàn)象，并將床壓盡量控制在正常運(yùn)行范圍的下限，以保證當(dāng)某臺(tái)冷渣器出現(xiàn)故障時(shí)的鍋爐正常運(yùn)行。鍋爐排渣時(shí)，冷渣器盡量采用“交叉”運(yùn)行(#1、#3/#2、#4)。改變石灰石量和再循環(huán)飛灰量可調(diào)節(jié)床壓，床壓過(guò)高時(shí)，加強(qiáng)排渣并適當(dāng)減少給料量。床壓高時(shí)，可增加一次風(fēng)率，使排渣更流暢及容易，讓床壓盡快降至正常運(yùn)行值。

3 返料風(fēng)機(jī)的運(yùn)行及調(diào)整

返料器里面的存灰量也是影響爐膛正常燃燒的一個(gè)重要因素，所以在運(yùn)行中應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視其工作是否處于正常，針對(duì)其作用性提出以下幾點(diǎn)：

(1)返料風(fēng)壓要求：運(yùn)行中始終保持返料風(fēng)壓不低于30kPa，當(dāng)返料風(fēng)機(jī)出口母管壓力低于26kPa 超過(guò)3 秒時(shí)，備用返料風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，風(fēng)壓的調(diào)整可以用旁路門來(lái)控制。

(2)返料器用風(fēng)原則：返料器的風(fēng)量保持#1、#2 門流化風(fēng)較大，各風(fēng)帽及充氣孔均應(yīng)保持暢通。并維持返料風(fēng)量在150～200m3/h。松動(dòng)風(fēng)第四層不用；第三層少用；第二層微開；第一層50%左右。

(3)返料的調(diào)整：影響返料因素：一次風(fēng)量、爐膛負(fù)壓、返料風(fēng)壓、返料運(yùn)行工況、燃料粒度等；返料風(fēng)量大，則返料量大，會(huì)造成床溫低；所以，當(dāng)返料正常時(shí)靠出口側(cè)返料風(fēng)門應(yīng)小于進(jìn)口側(cè)流化風(fēng)門。返料系統(tǒng)的返料量必須是均勻連續(xù)的進(jìn)行；一次流化風(fēng)量增大、爐膛負(fù)壓增大，則返料量大；燃料粒度增大則返料量小；返料器“U”型管起密封作用，要保持有最佳料位。

4 鍋爐運(yùn)行中，采取下列措施防止鍋爐結(jié)焦

鍋爐正常運(yùn)行中，任何情況都應(yīng)保持一次風(fēng)流化風(fēng)總量＞最低臨界流化風(fēng)量。正常運(yùn)行中維持床壓7～8kPa，床溫645～745℃之間運(yùn)行。嚴(yán)格按照規(guī)定控制入爐物料粒度。點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程中投料時(shí)應(yīng)緩慢，特別注意防止床溫急劇上升，嚴(yán)格控制進(jìn)料量≯20%。在燃燒調(diào)節(jié)過(guò)程中，應(yīng)避免床溫大起大落。同時(shí)需經(jīng)常監(jiān)視與檢查爐內(nèi)給料情況，密切觀察火焰及回料裝置工作是否有異常。排渣根據(jù)床壓情況少放、勤放，正常運(yùn)行時(shí)采用控制排渣量、連續(xù)排渣方式，如底渣自流時(shí)應(yīng)及時(shí)停止冷渣機(jī)，關(guān)閉進(jìn)渣管手動(dòng)閥，然后進(jìn)行相應(yīng)處理。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今社會(huì)生物質(zhì)燃料是一種新型的顆粒燃料以其特有的優(yōu)勢(shì)贏得了廣泛的認(rèn)可；與傳統(tǒng)的燃料相比，不僅具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)也具有環(huán)保效益，完全符合了可持續(xù)發(fā)展的要求。生物質(zhì)顆粒燃料是以木屑、竹屑、樹枝等為原料，經(jīng)過(guò)專業(yè)機(jī)械、特殊工藝，無(wú)任何化學(xué)添加劑，高壓低溫壓縮成型的顆粒狀燃料，其特點(diǎn)發(fā)熱量高，清潔無(wú)污染，是替代化石能源的高科技環(huán)保產(chǎn)品。除此之外，生物質(zhì)燃料屬于可再生能源，同時(shí)在燃燒時(shí)有害氣體成分含量極低，具有環(huán)保效益。