流化(huà)床鍋爐的(de)原理(lǐ)、特點及改進方法
一、循環流化(huà)床鍋爐的(de)運行特點
CFB鍋爐在運行過程中特别要注重對(duì)床溫、分(fēn)離器入口溫度、風煤比以及床壓的(de)監測、調節及控制，注重對(duì)影(yǐng)響物(wù)料流化(huà)、循環及燃燒的(de)各種風量的(de)監控，确保建立一個(gè)平穩、足夠的(de)熱(rè)物(wù)料循環，從而完成鍋爐燃燒的(de)燃料燃燒及熱(rè)量傳遞過程。
按照(zhào)循環流化(huà)床鍋爐的(de)特點，設置爐膛溫度、床溫、床料高(gāo)度及其它有關測量儀表測點，以保證機組的(de)安全、經濟運行。壓力測點應提供接口和(hé)防堵設施，溫度測點要求留有熱(rè)電偶插座，對(duì)有防磨要求的(de)溫度測點應加裝防磨裝置。
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循環流化(huà)床鍋爐測量儀表的(de)改進方法
循環流化(huà)床鍋爐(CFB)具有高(gāo)效、低污染、煤種适應性廣、負荷調節性好、不易滅火、灰渣可(kě)利用(yòng)等特點，采用(yòng)潔淨燃燒技術，符合國家環保産業政策，再加上其較好的(de)煤種适應性，在我國得(de)到迅速推廣，配套機組在向300MW及以上方向發展。
循環流化(huà)床鍋爐由于其結構的(de)特殊性，所安裝的(de)熱(rè)工儀表測量、保護儀表與常規煤粉爐相比，有許多(duō)類似之處也(yě)有明(míng)顯的(de)區(qū)别。CFB鍋爐汽水(shuǐ)系統的(de)測點及其作用(yòng)與普通(tōng)煤粉爐相同，煙(yān)風系統增加了(le)一些爲CFB鍋爐專設的(de)風機風道的(de)壓力、溫度和(hé)流量的(de)測點，其測量方法也(yě)同普通(tōng)煤粉鍋爐相同。CFB鍋爐在參數測量方面的(de)特别之處在于對(duì)爐膛、分(fēn)離器、回料閥和(hé)冷(lěng)渣器等固體流道參數的(de)檢測。
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二、主要熱(rè)工參數的(de)作用(yòng)和(hé)意義
2.1床壓
床壓是料層高(gāo)度的(de)反映。運行中通(tōng)常通(tōng)過調整排渣量的(de)多(duō)少控制床壓的(de)高(gāo)低。床料多(duō)、床壓高(gāo)，對(duì)于穩定燃燒、減小短時(shí)間斷煤波動的(de)影(yǐng)響、減少排渣可(kě)燃物(wù)含量有利；但同時(shí)床壓高(gāo)會增大(dà)一次風壓頭，電耗增加，同時(shí)也(yě)大(dà)大(dà)增加了(le)啓動點火階段加熱(rè)床料的(de)時(shí)間，降低運行經濟性。床料薄、床壓低，易造成布風不均勻，引起結焦。
床壓一般是指密相區(qū)的(de)床壓，床壓測孔一般布置在距布風闆上端面250mm處，左側3個(gè)，右側3個(gè)，将3個(gè)壓力測量值通(tōng)過3取中邏輯判斷後送至顯示及報警回路；3者取平均值作爲床壓調節系統的(de)反饋信号。控制床壓的(de)方法，通(tōng)過控制排渣系統來(lái)維持爐膛床壓恒定，也(yě)即确保爐内的(de)灰平衡和(hé)床料構成。
床溫
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2.2 點火風道溫度
由于CFB鍋爐的(de)爐膛密相區(qū)和(hé)旋風分(fēn)離器等多(duō)個(gè)部位設有較厚的(de)耐磨耐火材料，因此，在啓動過程中必須嚴格控制加熱(rè)升溫速度，以防止這(zhè)些非金屬材料因受熱(rè)不均而爆裂脫落。這(zhè)就要求CFB鍋爐的(de)啓動燃燒器設計既要位置合理(lǐ)又要有較寬的(de)調節比，而且操作靈活，可(kě)控性高(gāo)。
CFB鍋爐的(de)啓動燃燒器一般有3類，即布置在布風闆上的(de)床上啓動燃燒器、床槍和(hé)布置在布風闆下(xià)的(de)熱(rè)煙(yān)發生器。東鍋早期設計的(de)流化(huà)床采用(yòng)床上加床下(xià)點火器，但後來(lái)的(de)産品僅僅保存了(le)床下(xià)燃燒器，床下(xià)燃燒器的(de)風溫是個(gè)重要的(de)監測參數。
在DG490/13.8-II2型鍋爐，設計有風室溫度和(hé)點火風道溫度各二支，分(fēn)爲左右側。在點火時(shí)，通(tōng)過調整燃燒将床下(xià)油點火器出口煙(yān)氣溫度控制在980℃以下(xià)，且風室溫度在870℃以下(xià)，在此期間，溫升率建議(yì)不超過28/每20～30分(fēn)鐘(zhōng)。
2.3風流量
循環流化(huà)床鍋爐的(de)運行基于流态化(huà)的(de)高(gāo)溫物(wù)料懸浮燃燒。燃燒風量是運行人(rén)員(yuán)調整燃燒的(de)的(de)重要依據，其測量的(de)準确性直接影(yǐng)響到鍋爐的(de)經濟安全運行。在機組安裝完成後，調試運行前，應當對(duì)一、二次風機性能進行測定，并對(duì)風量的(de)标定，主要是鑒定風機的(de)出口風量、風壓能否達到設計要求，能否滿足燃燒需要，并且校正測量裝置的(de)準确性。有效的(de)測量風量，有利于一二次風比例的(de)調整，能改善爐内風、煤、灰的(de)混合程度，達到最佳的(de)燃料、供風混合方式。
2.4床溫度
床溫是CFB鍋爐的(de)重要運行參數。所謂床溫主要是指燃燒密相區(qū)内流化(huà)物(wù)料的(de)料層溫度，床溫值是由鍋爐結構、灰熔點、排放物(wù)指标(因煤種不同而有所區(qū)别)等綜合因素決定的(de)，通(tōng)過調節流經布風闆的(de)一次風量和(hé)直接進入爐膛的(de)二次風量之比來(lái)維持床溫，同時(shí)注意控制給煤量，保證溫度在850-925℃，使其處于最佳燃燒狀态，并有利于爐内石灰石脫硫。床溫過高(gāo)或過低将造成鍋爐結焦滅火。影(yǐng)響床溫的(de)因素主要有煤種、給煤量、一/二次風量、返料量及冷(lěng)灰循環。在循環倍率一定時(shí)，主要與煤量和(hé)風量有關，其中一次風量起主要作用(yòng)。
以一台480t/h容量的(de)東鍋鍋爐爲例，它設置了(le)2層床溫測點，下(xià)層24個(gè)測點，上層24個(gè)測點，左右側分(fēn)爲四列三排。它們均在二次風口以下(xià)，密相區(qū)之内，每層測點沿爐膛前中後三排均勻、對(duì)稱布置，每層測點的(de)輸出送入平均值計算(suàn)回路，以計算(suàn)床溫平均值。同時(shí)各測點均進入DCS顯示。當有點與平均溫度相差150度時(shí)，判斷此爲壞點。
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三、運行情況與改進措施
由于CFB鍋爐内進行固體燃料的(de)循環燃燒，流動的(de)物(wù)料極容易堵塞壓力測點和(hé)測壓管線，同時(shí)對(duì)測溫元件産生強烈的(de)磨蝕，用(yòng)常規手段難以進行準确可(kě)靠的(de)連續測量，床溫和(hé)床壓測量元件均采用(yòng)耐熱(rè)防磨及防堵措施使所測數據準确、可(kě)靠。而床溫、床壓等參數對(duì)保證CFB鍋爐的(de)安全經濟運行至關重要，因此必須采用(yòng)特殊的(de)防堵、防磨測量手段。
3.1床溫測量的(de)改進
東鍋的(de)循環流化(huà)床爐膛床溫元件通(tōng)常是采用(yòng)多(duō)點铠裝熱(rè)電偶，在布風闆的(de)前、中、後三個(gè)位置橫向各安裝8套铠裝熱(rè)電偶，每套熱(rè)電偶由伸出布風闆的(de)距離爲300mm，由耐磨保護套管保護；每套熱(rè)電偶有雙隻铠裝熱(rè)電偶組成，一點測上床溫，一點測下(xià)床溫。熱(rè)電偶安裝方式爲由前後牆平插入風室，經90°直角向上穿過并固定在布風闆上的(de)耐磨保護套管内。中間的(de)測溫元件從前牆插入。在機組啓動調試期間，由于溫度元件在風室内的(de)部分(fēn)太長(cháng)，在一次風力作用(yòng)下(xià)晃動太大(dà)，首批安裝的(de)24套熱(rè)電偶全部損壞。經分(fēn)析：床溫元件在風室内的(de)部分(fēn)太長(cháng)且不能很好固定，床溫元件容易被風室内的(de)高(gāo)溫風沖刷，造成損壞。後雖經過采取增加不鏽鋼保護套管、用(yòng)耐磨澆築料及鋼絲網包裹、用(yòng)耐火磚固定等方法進行處理(lǐ)，使床溫元件的(de)工作條件有所改善，但仍然沒有從根本上解決問題。
因此，在大(dà)修期間我們建議(yì)對(duì)床溫元件進行改造，安裝方式均爲爐底直插向上穿過布風闆方式，同時(shí)加裝耐磨保護套管，在套管外側再增加耐磨澆築料。如圖所示，這(zhè)種方式不但能有效保護測溫元件，而且能夠實現溫度元件的(de)在線更換。
3.2床壓測量的(de)改進
在國内440t的(de)流化(huà)床鍋爐在運行過程中，床層差壓，床層密度，床層壓力等幾個(gè)測點經常結焦。在最初的(de)安裝中，測點取樣與爐壁成45度向上，加裝風煙(yān)自動分(fēn)離器。但是使用(yòng)時(shí)間較長(cháng)後，依然會堵塞。後經改進後，采用(yòng)自動吹掃裝置，向測孔引入一股恒壓吹掃空氣，通(tōng)過調節取樣管與吹掃管的(de)距離，實現自動補償，解決了(le)既要取壓防堵又要測量準确的(de)問題。如圖所示，通(tōng)過前後調節吹掃管在取樣裝置錐口的(de)位置，實現自動吹掃補償。
在吹掃口的(de)吹掃氣源上，特别且加裝了(le)調壓穩壓器，完全解決了(le)電廠氣源不穩的(de)問題，确保了(le)流量控制器的(de)正常運行。
3.3點火風道溫度的(de)改進
在運行過程中，點火風道溫度元件插入深度過長(cháng)，被高(gāo)溫風吹刷，以緻于保護管和(hé)熱(rè)電偶同時(shí)損壞。經檢查，熱(rè)電偶保護管已穿過澆築料80MM，測量的(de)已不是壁溫，而是煙(yān)溫。後将熱(rè)電偶保護管調整，露出澆築料10-20MM，同時(shí)在測量元件對(duì)側又加裝一個(gè)測溫點，構成A、B二點，即保證測量的(de)靈敏度，又提高(gāo)元件應用(yòng)的(de)可(kě)靠性，有利用(yòng)縮短啓動時(shí)間，爲經濟運行提供基礎。
3.4風量測量元件的(de)改進
風量對(duì)于流化(huà)床鍋爐來(lái)說，無疑是一個(gè)重要參數，無論是設計還(hái)是調試、運行人(rén)員(yuán)，都希望表計的(de)讀數能真實的(de)反應實際的(de)工狀。一、二次風機性能的(de)測定和(hé)風量的(de)标定，主要是鑒定風機的(de)出口風量、風壓能否達到設計要求，能否滿足燃燒需要，并且校正測量裝置的(de)準确性。在測量中應注意，雖然一般都采用(yòng)标準的(de)測風裝置進行風量測量(目前最普遍的(de)是采用(yòng)機翼型測風裝置)。
但是在實際施工中，設計的(de)安裝在鍋爐風道上的(de)風量測量裝置，往往由于鍋爐風道截面大(dà)，直管段長(cháng)度短，彎頭多(duō)，按廠家要求管道直段不能滿足測量，在加上裝置加工誤差等原因使流量系數偏離設計值，因此必須對(duì)其進行标定。由于流量與風溫、差壓、風壓的(de)關系較大(dà)，有的(de)采用(yòng)了(le)三種取樣元件分(fēn)别測量其參數，造成測量裝置折線系數公式相當繁瑣，其故障自檢能力也(yě)基本沒有。因此當然，有必要采用(yòng)先進的(de)測量元件器可(kě)以減少測量誤差。
在實際應有中，我們選用(yòng)了(le)熱(rè)式質量流量計，經過一年多(duō)的(de)運行，相比于其它測量風量的(de)元件相比，具有性能優良、可(kě)靠性高(gāo)的(de)特點。該産品基于熱(rè)擴散技術，其典型傳感元件包括兩個(gè)熱(rè)電阻，當這(zhè)兩個(gè)熱(rè)電阻被置于流體中時(shí)，其中一個(gè)被加熱(rè)，另一個(gè)用(yòng)于感應過程溫度。兩個(gè)熱(rè)電阻之間的(de)溫差與過程流速及過程介質的(de)性質有關，保持該溫差恒定，則電子單元加熱(rè)熱(rè)電阻的(de)能量與質量流量成一定的(de)比例，我們就能推算(suàn)出風量。
3.5給煤系統的(de)改進
在鍋爐試運過程中出現最頻(pín)繁的(de)問題是煤倉堵煤，爲保證正常運行，在煤倉開設人(rén)工捅煤孔，有一次斷煤時(shí)，就地觀察員(yuán)工打開捅煤孔捅煤，破壞了(le)給煤機的(de)壓力平衡，爐内煙(yān)氣反竄到給煤機，造成一台給煤機皮帶及其它部件燒損。給煤機廠家對(duì)此進行了(le)改造，在給煤機進煤口安裝了(le)測溫元件，信号送<