大型循環(huán)流化床鍋爐物料平衡與熱平衡研究

大型循環(huán)流化床鍋爐物料平衡與熱平衡研究一、本文概述《大型循環(huán)流化床鍋爐物料平衡與熱平衡研究》是一篇專注于探討大型循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過程中的物料平衡與熱平衡問題的研究性文章。本文首先介紹了循環(huán)流化床鍋爐的工作原理及其在能源領(lǐng)域的重要地位，闡述了物料平衡與熱平衡在鍋爐運(yùn)行過程中的關(guān)鍵作用。在此基礎(chǔ)上，文章詳細(xì)分析了大型循環(huán)流化床鍋爐的物料平衡問題，包括燃料的輸入、燃燒產(chǎn)物的輸出以及爐內(nèi)各種物料的循環(huán)流動(dòng)等，深入探討了影響物料平衡的關(guān)鍵因素。文章還從熱平衡的角度出發(fā)，研究了鍋爐的熱效率、熱量損失等問題，分析了影響熱平衡的主要因素。本文的研究不僅有助于深入理解大型循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行機(jī)制，也對提高鍋爐的效率和減少能源消耗具有重要的實(shí)踐意義。文章的研究方法和結(jié)果可為相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和工程師提供有益的參考和借鑒。二、大型循環(huán)流化床鍋爐物料平衡研究在大型循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行過程中，物料平衡是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。物料平衡主要研究的是鍋爐內(nèi)固體燃料、床料、灰渣和脫硫劑等物質(zhì)在循環(huán)過程中的動(dòng)態(tài)平衡。這種平衡不僅影響鍋爐的熱效率，還直接關(guān)系到鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。大型循環(huán)流化床鍋爐的物料平衡涉及燃料的燃燒過程。循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化燃燒技術(shù)，使燃料在爐膛內(nèi)均勻分布并與空氣充分混合，從而實(shí)現(xiàn)高效燃燒。在這個(gè)過程中，燃料的粒度、水分、灰分等特性對燃燒效果有重要影響。因此，需要對燃料進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和預(yù)處理，以確保其滿足鍋爐燃燒的要求。物料平衡還涉及到床料的循環(huán)和更新。循環(huán)流化床鍋爐的床料主要由石英砂、石灰石等惰性物料組成，它們不僅作為熱載體參與燃燒過程，還起到吸收二氧化硫等污染物的作用。床料的循環(huán)使用對于維持鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行和減少污染物排放具有重要意義。然而，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，床料會逐漸磨損和失活，因此需要定期補(bǔ)充和更換?；以奶幚硪彩俏锪掀胶庋芯康囊粋€(gè)重要方面?；以清仩t燃燒后的殘余物，其成分和特性因燃料種類和燃燒條件而異。灰渣的處理方式不僅關(guān)系到鍋爐的運(yùn)行效率，還對環(huán)境保護(hù)和資源利用產(chǎn)生重要影響。目前，常見的灰渣處理方式包括綜合利用、填埋和堆放等。在選擇處理方式時(shí)，需要綜合考慮灰渣的性質(zhì)、處理成本和環(huán)境影響等因素。脫硫劑的使用也是實(shí)現(xiàn)物料平衡的重要手段。循環(huán)流化床鍋爐通常采用爐內(nèi)噴鈣的方式進(jìn)行脫硫，即在燃燒過程中向爐膛內(nèi)噴入石灰石等脫硫劑，使其與二氧化硫等污染物發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣等固體產(chǎn)物。脫硫劑的使用可以有效降低鍋爐的硫氧化物排放，同時(shí)也有助于維持鍋爐內(nèi)部的物料平衡。大型循環(huán)流化床鍋爐的物料平衡研究涉及燃料燃燒、床料循環(huán)、灰渣處理和脫硫劑等多個(gè)方面。通過深入研究這些方面的影響因素和機(jī)制，可以優(yōu)化鍋爐的運(yùn)行參數(shù)和操作方式，提高燃燒效率和脫硫效果，實(shí)現(xiàn)物料的有效利用和污染物的低排放。這對于促進(jìn)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。三、大型循環(huán)流化床鍋爐熱平衡研究大型循環(huán)流化床鍋爐的熱平衡研究是鍋爐性能優(yōu)化和效率提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。熱平衡研究主要關(guān)注鍋爐在運(yùn)行過程中能量的輸入、轉(zhuǎn)化、損失以及有效利用。通過對熱平衡的研究，可以深入了解鍋爐的熱效率、燃料利用率以及可能存在的能量損失環(huán)節(jié)，為鍋爐的改進(jìn)和優(yōu)化提供依據(jù)。熱量輸入分析：詳細(xì)分析進(jìn)入鍋爐的燃料所攜帶的熱量，包括固體燃料、液體燃料和氣體燃料等。通過測量燃料的質(zhì)量和熱值，可以計(jì)算出燃料帶入鍋爐的總熱量。熱量轉(zhuǎn)化與傳遞：研究熱量在鍋爐內(nèi)部的轉(zhuǎn)化和傳遞過程。這包括燃料燃燒產(chǎn)生的熱量如何傳遞給鍋爐水，以及鍋爐水如何轉(zhuǎn)化為蒸汽等。通過對這些過程的研究，可以了解鍋爐的傳熱效率和能量利用情況。熱量損失分析：分析鍋爐在運(yùn)行過程中由于各種原因造成的熱量損失，如散熱損失、化學(xué)不完全燃燒損失、機(jī)械不完全燃燒損失等。通過測量和分析這些損失，可以找出能量損失的主要環(huán)節(jié)，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)。熱效率計(jì)算：根據(jù)輸入熱量、輸出熱量和損失熱量，計(jì)算出鍋爐的熱效率。通過與理論值或設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，可以評估鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)和性能水平。通過對大型循環(huán)流化床鍋爐的熱平衡研究，不僅可以提高鍋爐的運(yùn)行效率和燃料利用率，還可以減少能量浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，熱平衡研究對于大型循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)化和改進(jìn)具有重要意義。四、案例分析在深入研究大型循環(huán)流化床鍋爐的物料平衡與熱平衡的過程中，對某大型燃煤電廠的循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行了詳細(xì)的案例分析。該電廠裝機(jī)容量為600MW，配備了兩臺300MW的循環(huán)流化床鍋爐，主要燃燒煤種為煙煤。在物料平衡方面，通過對鍋爐進(jìn)煤量、爐渣排放量、飛灰排放量等關(guān)鍵參數(shù)的長期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該鍋爐的物料平衡整體較為穩(wěn)定。然而，在某些煤質(zhì)較差的情況下，爐渣含碳量會有所上升，導(dǎo)致物料平衡受到一定影響。針對這一問題，電廠采取了優(yōu)化燃煤配比、提高燃煤質(zhì)量等措施，有效改善了爐渣含碳量，維持了物料平衡的穩(wěn)定。在熱平衡方面，該鍋爐采用了先進(jìn)的熱量測量系統(tǒng)，對鍋爐的輸入熱量、輸出熱量以及各項(xiàng)熱損失進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測。分析發(fā)現(xiàn)，鍋爐的熱效率主要受排煙溫度和未完全燃燒損失的影響。因此，電廠通過優(yōu)化燃燒調(diào)整、降低排煙溫度等措施，提高了鍋爐的熱效率，降低了熱損失。在案例分析過程中，還對該鍋爐的環(huán)保性能進(jìn)行了評估。通過對比不同燃燒方式下的污染物排放量，發(fā)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐在降低NOx和SO2排放方面具有明顯優(yōu)勢。電廠還采取了煙氣脫硝、脫硫等環(huán)保措施，進(jìn)一步降低了污染物的排放量，實(shí)現(xiàn)了清潔、高效的發(fā)電。通過對某大型燃煤電廠的循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行案例分析，驗(yàn)證了物料平衡與熱平衡研究的重要性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。也為其他電廠在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行和優(yōu)化方面提供了有益的參考和借鑒。五、結(jié)論與展望本研究對大型循環(huán)流化床鍋爐的物料平衡與熱平衡進(jìn)行了深入探索與分析。通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及數(shù)據(jù)分析，得出了循環(huán)流化床鍋爐在物料與熱平衡方面的關(guān)鍵影響因素及其相互作用機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，合理的物料循環(huán)與熱量分配是確保鍋爐高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。本研究也揭示了不同操作參數(shù)對鍋爐性能的影響，為實(shí)際運(yùn)行提供了理論支撐與操作指導(dǎo)。然而，盡管本研究取得了一定成果，但仍有許多方面值得進(jìn)一步探索。循環(huán)流化床鍋爐的物料與熱平衡受多種因素影響，未來研究可進(jìn)一步考慮多因素耦合作用下的綜合優(yōu)化問題。隨著技術(shù)的發(fā)展，新型燃燒器、分離器以及控制系統(tǒng)等設(shè)備的出現(xiàn)，可能會對循環(huán)流化床鍋爐的物料與熱平衡產(chǎn)生新的影響，因此，對這些新技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)進(jìn)行評估和研究具有重要意義。本研究主要關(guān)注了物料與熱平衡的理論分析，未來研究可進(jìn)一步拓展到實(shí)際工程應(yīng)用中，通過案例分析、現(xiàn)場測試等手段，為循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行提供更具體、更實(shí)用的指導(dǎo)。大型循環(huán)流化床鍋爐的物料平衡與熱平衡研究是一個(gè)復(fù)雜而重要的課題。本研究取得了一定成果，但仍有許多方面需要進(jìn)一步深入探索。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，相信未來循環(huán)流化床鍋爐的性能將得到進(jìn)一步優(yōu)化，為我國的能源利用與環(huán)境保護(hù)作出更大貢獻(xiàn)。參考資料：循環(huán)流化床鍋爐采用的是工業(yè)化程度最高的潔凈煤燃燒技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化燃燒，主要結(jié)構(gòu)包括燃燒室（包括密相區(qū)和稀相區(qū)）和循環(huán)回爐（包括高溫氣固分離器和返料系統(tǒng)）兩大部分。與鼓泡流化床燃燒技術(shù)的最大區(qū)別是運(yùn)行風(fēng)速高，強(qiáng)化了燃燒和脫硫等非均相反應(yīng)過程，鍋爐容量可以擴(kuò)大到電力工業(yè)可以接受的大容量（600MW或以上等級），循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)很好的解決了熱學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)等基礎(chǔ)問題和膨脹、磨損、超溫等工程問題，成為難燃固體燃料（如煤矸石、油頁巖、城市垃圾、淤泥和其他廢棄物）能源利用的先進(jìn)技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐采用的是工業(yè)化程度最高的潔凈煤燃燒技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化燃燒，主要結(jié)構(gòu)包括燃燒室（包括密相區(qū)和稀相區(qū)）和循環(huán)回爐（包括高溫氣固分離器和返料系統(tǒng)）兩大部分。循環(huán)流化床鍋爐是在鼓泡床鍋爐（沸騰爐）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此鼓泡床的一些理論和概念可以用于循環(huán)流化床鍋爐。但是又有很大的差別。早期的循環(huán)流化床鍋爐流化速度比較高，因此稱作快速循環(huán)流化床鍋爐?？焖俅驳幕纠碚撘部梢杂糜谘h(huán)流化床鍋爐。鼓泡床和快速床的基本理論已經(jīng)研究了很長時(shí)間，形成了一定的理論。要了解循環(huán)流化床的原理，必須要了解鼓泡床和快速床的理論以及物料從鼓泡床→湍流床→快速床各種狀態(tài)下的動(dòng)力特性、燃燒特性以及傳熱特性。鍋爐采用單鍋筒，自然循環(huán)方式，總體上分為前部及尾部兩個(gè)豎井。前部豎井為總吊結(jié)構(gòu)，四周由膜式水冷壁組成。自下而上，依次為一次風(fēng)室、密相區(qū)、稀相區(qū)，尾部煙道自上而下依次為高溫過熱器、低溫過熱器及省煤器、空氣預(yù)熱器。尾部豎井采用支撐結(jié)構(gòu)，兩豎井之間由立式旋風(fēng)分離器相連通，分離器下部聯(lián)接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內(nèi)部均設(shè)有防磨內(nèi)襯，前部豎井用敷管爐墻，外置金屬護(hù)板，尾部豎井用輕型爐墻，由八根鋼柱承受鍋爐全部重量。鍋爐采用床下點(diǎn)火（油或煤氣），分級燃燒，一次風(fēng)比率占50—60%，飛灰循環(huán)為低倍率，中溫分離灰渣排放采用干式，分別由水冷螺旋出渣機(jī)、灰冷卻器及除塵器灰斗排出。爐膛是保證燃料充分燃燒的關(guān)鍵，采用湍流床，使得流化速度在5—5m/s，并設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臓t膛截面，在爐膛膜式壁管上鋪設(shè)薄內(nèi)襯（高鋁質(zhì)磚），即使鍋爐燃燒用不同燃料時(shí)，燃燒效率也可保持在98—99%以上。高溫分離器入口煙溫在800℃左右，旋風(fēng)筒內(nèi)徑較小，結(jié)構(gòu)簡化，筒內(nèi)僅需一層薄薄的防磨內(nèi)襯（氮化硅磚）。其使用壽命較長。循環(huán)倍率為10—20左右。循環(huán)灰輸送系統(tǒng)主要由回料管、回送裝置，溢流管及灰冷卻器等幾部分組成。床溫控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程是自動(dòng)的。在整個(gè)負(fù)荷變化范圍內(nèi)始終保持濃相床床溫850-950℃間的某一恒定值，這個(gè)值是最佳的脫硫溫度。當(dāng)自動(dòng)控制不投入時(shí)，靠手動(dòng)也能維持恒定的床溫。保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源是各個(gè)國家長期發(fā)展首要考慮的問題，循環(huán)流化床鍋爐正是基于這一點(diǎn)而發(fā)展起來，其高可靠性，高穩(wěn)定性，高可利用率，最佳的環(huán)保特性以及廣泛的燃料適應(yīng)性，特別是對劣質(zhì)燃料的適應(yīng)性，越來越受到廣泛關(guān)注，完全適合我國國情及發(fā)展優(yōu)勢。循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)通常由流化床燃燒室（爐膛）、循環(huán)灰分離器、飛灰回送裝置、尾部受熱面和輔助設(shè)備等組成。循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)通常由燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)所組成，燃料在鍋爐的燃燒系統(tǒng)中完成燃燒過程，并通過燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔獾臒崮埽约訜峁べ|(zhì)；汽水系統(tǒng)的功能是通過受熱面吸收煙氣的熱量，完成工質(zhì)由水轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼羝?，再轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽的過程。循環(huán)流化床鍋爐的煙風(fēng)系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐的風(fēng)（冷風(fēng)和熱風(fēng)）系統(tǒng)和煙氣系統(tǒng)的統(tǒng)稱。循環(huán)流化床鍋爐的風(fēng)系統(tǒng)主要由燃燒用風(fēng)和輸送用風(fēng)兩部分組成。前者包括一次風(fēng)、二次風(fēng)、播煤風(fēng)（也稱三次風(fēng)），后者包括回料風(fēng)、石灰石輸送風(fēng)和冷卻風(fēng)等。當(dāng)固體顆粒中有流體通過時(shí)，隨著流體速度逐漸增大，固體顆粒開始運(yùn)動(dòng)，且固體顆粒之間的摩擦力也越來越大，當(dāng)流速達(dá)到一定值時(shí)，固體顆粒之間的摩擦力與它們的重力相等，每個(gè)顆?？梢宰杂蛇\(yùn)動(dòng)，所有固體顆粒表現(xiàn)出類似流體狀態(tài)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為流態(tài)化。對于液固流態(tài)化的固體顆粒來說，顆粒均勻地分布于床層中，稱為“散式”流態(tài)化。而對于氣固流態(tài)化的固體顆粒來說，氣體并不均勻地流過床層，固體顆粒分成群體作紊流運(yùn)動(dòng)，床層中的空隙率隨位置和時(shí)間的不同而變化，這種流態(tài)化稱為“聚式”流態(tài)化。循環(huán)流化床鍋爐屬于“聚式”流態(tài)化。固體顆粒（床料）、流體（流化風(fēng)）以及完成流態(tài)化過程的設(shè)備稱為流化床。對于由均勻粒度的顆粒組成的床層中，在固定床通過的氣體流速很低時(shí)，隨著風(fēng)速的增加，床層壓降成正比例增加，并且當(dāng)風(fēng)速達(dá)到一定值時(shí)，床層壓降達(dá)到最大值，該值略大于床層靜壓，如果繼續(xù)增加風(fēng)速，固定床會突然解鎖，床層壓降降至床層的靜壓。如果床層是由寬篩分顆粒組成的話，其特性為：在大顆粒尚未運(yùn)動(dòng)前，床內(nèi)的小顆粒已經(jīng)部分流化，床層從固定床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰驳慕怄i現(xiàn)象并不明顯，而往往會出現(xiàn)分層流化的現(xiàn)象。顆粒床層從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)化進(jìn)所需的最低速度，稱為臨界流化速度。隨著風(fēng)速的進(jìn)一步增大，床層壓降幾乎不變。循環(huán)流化床鍋爐一般的流化風(fēng)速是2-3倍的臨界流化速度。（4）流體的運(yùn)動(dòng)粘度增大時(shí)臨界流速減?。喝绱矞卦龈邥r(shí)，臨界流速減小。經(jīng)燃油節(jié)能器處理之碳?xì)浠衔铮肿咏Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，細(xì)小分子增多，分子間距離增大，燃料的粘度下降，結(jié)果使燃料油在燃燒前之霧化、細(xì)化程度大為提高，噴到燃燒室內(nèi)在低氧條件下得到充分燃燒，因而燃燒設(shè)備之鼓風(fēng)量可以減少15%至20%，避免煙道中帶走之熱量，煙道溫度下降5℃至10℃。燃燒設(shè)備之燃油經(jīng)節(jié)能器處理后，由于燃燒效率提高，故可節(jié)油87%至10%，并且明顯看到火焰明亮耀眼，黑煙消失，爐膛清晰透明。徹底清除燃燒油咀之結(jié)焦現(xiàn)象，并防止再結(jié)焦。解除因燃料得不到充分燃燒而爐膛壁積殘?jiān)F(xiàn)象，達(dá)到環(huán)保節(jié)能效果。大大減少燃燒設(shè)備排放的廢氣對空氣之污染，廢氣中一氧化碳（CO）、氧化氮（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）等有害成分大為下降，排出有害廢氣降低50%以上。同時(shí)，廢氣中的含塵量可降低30%—40%。安裝位置：裝在油泵和燃燒室或噴咀之間，環(huán)境溫度不宜超過360℃。燃?xì)忮仩t排煙中含有高達(dá)18%的水蒸氣，其蘊(yùn)含大量的潛熱未被利用，排煙溫度高，顯熱損失大。天然氣燃燒后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。減少燃料消耗是降低成本的最佳途徑，冷凝型燃?xì)忮仩t節(jié)能器可直接安裝在現(xiàn)有鍋爐煙道中，回收高溫?zé)煔庵械哪芰?，減少燃料消耗，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，同時(shí)水蒸氣的凝結(jié)吸收煙氣中的氮氧化物，二氧化硫等污染物，降低污染物排放，具有重要的環(huán)境保護(hù)意義。傳統(tǒng)鍋爐中，排煙溫度一般在160～250℃，煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態(tài)，不可能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。眾所周知，鍋爐熱效率是以燃料低位發(fā)熱值計(jì)算所得，未考慮燃料高位發(fā)熱值中汽化潛熱的熱損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達(dá)到87%～91%。而冷凝式余熱回收鍋爐，它把排煙溫度降低到50～70℃，充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的凝結(jié)潛熱，提升了熱效率；冷凝水還可以回收利用。余熱是在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，在能源利用設(shè)備中沒有被利用的能源，也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調(diào)查，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%~67%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的58%。鍋爐爆燃是由于爐膛內(nèi)可燃物質(zhì)的濃度在爆燃極限范圍內(nèi)，遇到明火或溫度達(dá)到了燃點(diǎn)發(fā)生劇烈爆燃，燃燒產(chǎn)物在瞬間向周圍空間產(chǎn)生快速的強(qiáng)烈突破。以下介紹幾種循環(huán)流化床鍋爐易發(fā)生爆燃的情況。如果壓火時(shí)燃料加得多或停的晚，使壓火后床料內(nèi)燃料的含量過多，這時(shí)燃料中的碳在缺氧狀況下不充分燃燒產(chǎn)生大量的CO，同時(shí)燃料在爐內(nèi)高溫干熘揮發(fā)出甲烷、氫等可燃性氣體。由于壓火后床料表面溫度降低，這些可燃性氣體遇不到明火，便在鍋爐爐膛內(nèi)積聚。揚(yáng)火時(shí)，隨著風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)，床料開始流化，高溫的床料從下面翻出，這時(shí)可燃性氣體與明火接觸，瞬間發(fā)生燃燒，如果可燃物的濃度在爆燃極限范圍內(nèi)，就會發(fā)生爆燃。個(gè)別司爐工在揚(yáng)火時(shí)怕床溫降得過快造成滅火，在啟風(fēng)機(jī)前先加入少量的燃料，新進(jìn)入爐膛的燃料不但會揮發(fā)出可燃性氣體，同時(shí)會有大量的煤粉參與燃燒，這樣不但會增大產(chǎn)生爆燃的機(jī)率，還會加劇爆燃的強(qiáng)度。循環(huán)流化床鍋爐都有物料循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)，大量固體顆粒在燃燒室、分離器和返料裝置等組成的循環(huán)回路中循環(huán)，一般循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率為5~20，也就是說有5~20倍給煤量的返料灰需要經(jīng)過返料裝置返回燃燒室再次燃燒，循環(huán)物料是直徑在1mm左右的細(xì)灰，有很好的流動(dòng)性，在返料風(fēng)的吹送下，連續(xù)不斷地進(jìn)入爐膛。運(yùn)行中如果返料風(fēng)過小，返料器內(nèi)的物料就會停止流化或流動(dòng)，從而造成返料器堵塞，細(xì)灰會在返料器內(nèi)堆積，當(dāng)細(xì)灰積累到一定時(shí)，細(xì)灰在自身重量的作用下產(chǎn)生流動(dòng)或者由于操作調(diào)整增大風(fēng)量使物料再次流化，這時(shí)成噸的細(xì)灰在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入爐膛。由于細(xì)灰的表面積大，此時(shí)返料風(fēng)與空氣快速混合充滿爐膛，且細(xì)灰中一般含有20%左右的碳，在爐內(nèi)高溫環(huán)境下極易發(fā)生爆燃。流化床鍋爐一般采用柴油點(diǎn)火，點(diǎn)火過程中因?yàn)橛椭械碾s質(zhì)、點(diǎn)火風(fēng)的調(diào)配、油壓太低等因素常會發(fā)生油槍滅火。滅火后，如果沒及時(shí)發(fā)現(xiàn)、關(guān)閉油閥，被霧化的燃油會繼續(xù)噴進(jìn)爐膛內(nèi)，這樣從爐膛到尾部煙道甚至到煙囪出口都充滿了油霧。這時(shí)如果再次點(diǎn)火或遇到其它明火，就會產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)的爆燃。2000年8月19日5點(diǎn)14分，平煤集團(tuán)公司一自備電廠的35t/h循環(huán)流化床鍋爐開始點(diǎn)火，油壓在2~6MPa時(shí)，兩支點(diǎn)火油槍霧化著燃油噴燃進(jìn)入爐膛，450~500mm厚的底料開始流化預(yù)熱，5點(diǎn)24分，即點(diǎn)火10min后，發(fā)現(xiàn)床溫開始下降，司爐工檢查發(fā)現(xiàn)兩支點(diǎn)火槍已熄火，立即又用火把再次點(diǎn)火，隨后就發(fā)生了爐膛內(nèi)及燃燒系統(tǒng)爆燃和爐門竄出火舌傷人的事故。事后檢查發(fā)現(xiàn)，鍋爐保溫少部分振脫，密封與膨脹縫部分發(fā)生泄漏，由于正壓大的作用尾部煙道的麻石塊振掉，造成煙風(fēng)系統(tǒng)短路，需進(jìn)行停爐處理。（1）司爐工責(zé)任心不強(qiáng)。點(diǎn)火前沒有認(rèn)真試驗(yàn)點(diǎn)火槍的霧化情況，在發(fā)生點(diǎn)火中斷的情況下，沒進(jìn)行認(rèn)真檢查處理而再次點(diǎn)火，是造成爐膛內(nèi)超標(biāo)的油煙濃度遇到明火發(fā)生爆燃事故的直接原因。（2）點(diǎn)火風(fēng)的調(diào)配不適與油壓太低，造成噴油中斷滅火，滅火后沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)后沒有采取措施再次點(diǎn)火而發(fā)生爆燃的原因。（3）油槍霧化不良，噴咀堵塞，油燃燒不充分，爐膛內(nèi)有大量的油蒸汽。所以，這次爆燃是由油槍供油中斷滅火，大量油氣充滿燃燒于煙風(fēng)系統(tǒng)中，可燃?xì)怏w溫度達(dá)到了燃點(diǎn)，遇到明火發(fā)生的劇烈爆燃。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中，有時(shí)可能發(fā)生煙道內(nèi)可燃物再燃事故，這時(shí)會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：排煙溫度急劇增加，二次風(fēng)出口溫度也隨之升高，煙道內(nèi)及燃燒室內(nèi)的負(fù)壓急劇變化甚至變?yōu)檎龎海粺焽鑳?nèi)冒黑煙，從引風(fēng)機(jī)殼體不嚴(yán)處向外冒煙或向外噴火星等。出現(xiàn)這種問題的原因主要有：燃燒調(diào)整不當(dāng)，配風(fēng)不合理，導(dǎo)致可燃物進(jìn)入煙道；爐膛負(fù)壓過大，將未燃盡的可燃物抽入煙道；返料裝置堵灰使分離器效率下降，致使未燃盡顆粒填接進(jìn)入煙道。針對以上幾種常見爆燃發(fā)生的原因，循環(huán)流化床鍋爐操作中應(yīng)采取下列措施防止爆燃。（1）揚(yáng)火時(shí)一定要先啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)通風(fēng)5min后再啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)，以保證爐內(nèi)積聚的可燃性氣體排出，防止遇到明火。（2）鍋爐壓火時(shí)一定要先停止給煤。當(dāng)床溫趨向穩(wěn)定或稍有下降趨勢時(shí)，再停送風(fēng)機(jī)，防止壓火后床料內(nèi)煤量太多，產(chǎn)生大量可燃性氣體及干燥的煤粉。（3）壓火后，揚(yáng)火前盡量避免有燃料進(jìn)入爐內(nèi)，不可在揚(yáng)火時(shí)先給燃料后啟風(fēng)機(jī)。（5）點(diǎn)火過程中如果發(fā)生油槍滅火，應(yīng)先關(guān)閉油閥，保持風(fēng)機(jī)運(yùn)行通風(fēng)5min后，再次點(diǎn)火。（6）點(diǎn)火過程中，如果油槍噴咀堵塞，油槍霧化不良，導(dǎo)致床溫上升困難，達(dá)不到加煤溫度，應(yīng)停止點(diǎn)火，對油槍噴咀進(jìn)行清洗或更換后再點(diǎn)火。（7）點(diǎn)火過程中，一定要控制好加煤量，一般總加煤量不能超過床料量的20%。（8）如發(fā)現(xiàn)煙溫不正常升高時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)燃燒調(diào)整，使風(fēng)煤比調(diào)整到合適的范圍內(nèi)；若是由于返料裝置堵灰造成的應(yīng)立即將返料裝置內(nèi)的堵灰放凈；若煙道內(nèi)可燃物再燃燒使排煙溫度超過300℃以上，應(yīng)立即壓火處理，嚴(yán)密關(guān)閉各人行孔門和擋板，禁止通風(fēng)，然后在煙道內(nèi)投入滅火裝置或用蒸汽進(jìn)行滅火，當(dāng)排煙溫度恢復(fù)正常時(shí)可再穩(wěn)定一般時(shí)間，然后再打開人行孔檢查、確認(rèn)煙道內(nèi)無火源并經(jīng)引風(fēng)機(jī)通風(fēng)約15min后方可啟動(dòng)鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐采用了高效、節(jié)能、低污染的外循環(huán)流化床鍋爐燃煤新技術(shù)，它具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、高效脫硫、NO排放低、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等諸多優(yōu)勢。循環(huán)流化床鍋爐過熱器是該鍋爐的一個(gè)重要部件，其安全運(yùn)行直接關(guān)系到鍋爐的使用壽命和生產(chǎn)成本，保證過熱器長期的安全運(yùn)行具有十分重要的意義，在鍋爐操作過程中需要注意一下幾個(gè)方面：煮爐期間必須保證中低水位，煮爐時(shí)，藥液不得進(jìn)入過熱器，以免懸浮物在蛇形管中沉淀而造成堵塞。煮爐結(jié)束后，應(yīng)停爐放水，徹底清理過熱器內(nèi)壁的附著物和殘?jiān)?，試運(yùn)行前用軟水沖洗過熱器2小時(shí)左右。點(diǎn)火前必須打開過熱器排氣閥和疏水閥，到壓力上升時(shí)，關(guān)閉排氣閥同時(shí)打開分氣缸進(jìn)氣閥和疏水閥。汽包壓力達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí)，關(guān)小疏水閥直到10%左右的流量時(shí)，關(guān)閉疏水閥。運(yùn)行中如爐溫高時(shí)，應(yīng)打開減溫水流量，此時(shí)疏水閥應(yīng)關(guān)閉，應(yīng)關(guān)小減溫水流量同時(shí)打開疏水閥。在鍋爐運(yùn)行中，如減溫水已增至最大時(shí)，過熱器蒸汽溫度還是很高，可通過以下方法降低蒸汽溫度：如減溫水已關(guān)閉，過熱器蒸汽溫度仍然偏低，可通過以下方法提高蒸汽溫度：時(shí)刻檢查過熱器和鍋筒的壓差，如壓差比平時(shí)突然變化，可采取如下措施：(1)壓差增大，甚至大于10%的額定壓力，說明過熱器內(nèi)部有堵塞現(xiàn)象，應(yīng)停爐對過熱器內(nèi)壁進(jìn)行沖洗。(2)壓差突然減少，應(yīng)立即停爐檢查過熱器是否有爆管現(xiàn)象發(fā)生，如有，應(yīng)更換過的熱器管子，再啟動(dòng)鍋爐運(yùn)行。鍋爐給水對過熱器的安全運(yùn)行具有十分重要的意義，鍋爐的水質(zhì)應(yīng)符合GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的要求。(1)嚴(yán)格控制鍋爐鍋水的含鹽量和堿度，測定氯鹽比。將含鹽量控制在≤3000mg/L，總堿度≤14mg/L。(2)PH值控制在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)(10~12)。建議最好控制在8~3以內(nèi)。(3)鍋水堿度過高會使水面泡沫層增厚，分離效果大大下降，也是造成蒸汽帶水的重要原因。同時(shí)水隨蒸汽進(jìn)入過熱器，使鹽分沉積在管壁上阻礙傳熱，對鍋水相對堿度應(yīng)控制在2以下。定期檢查高溫過熱器的防磨，脫落的護(hù)瓦要即使焊補(bǔ)，磨穿的護(hù)瓦要即時(shí)更換，轉(zhuǎn)向的護(hù)瓦要即時(shí)校正。鍋爐在運(yùn)行過程中要加強(qiáng)排污操作，連續(xù)排污不能中斷，定期排污每班不能少于一次。對有過熱器的鍋爐，鍋爐運(yùn)行時(shí)不能長時(shí)間的低負(fù)荷運(yùn)行，特別是低壓力高流量的運(yùn)行，使得過熱蒸汽密度降低，流量增大，過熱器管子中的蒸汽速度大大增加，熱偏差增大，蒸汽阻力增加，傳熱惡化，傳熱量低的管子容易發(fā)生爆管現(xiàn)象，所以，鍋爐嚴(yán)禁長期低壓運(yùn)行，建議運(yùn)行壓力不低于80%的額定負(fù)荷，如確實(shí)需要低壓運(yùn)行，需要對流量進(jìn)行相應(yīng)折算，計(jì)算出一定壓力下對應(yīng)一事實(shí)上的安全流量。這是循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點(diǎn)之一。在循環(huán)流化床鍋爐中按重量計(jì)，燃料僅占床料的1～3%，其余是不可燃的固體顆粒，如脫硫劑、灰渣等。因此，加到床中的新鮮煤顆粒被相當(dāng)于一個(gè)“大蓄熱池”的灼熱灰渣顆粒所包圍。由于床內(nèi)混合劇烈，這些灼熱的灰渣顆粒實(shí)際上起到了無窮的“理想拱”的作用，把煤料加熱到著火溫度而開始燃燒。在這個(gè)加熱過程中，所吸收的熱量只占床層總熱容量的千分之幾，因而對床層溫度影響很小，而煤顆粒的燃燒，又釋放出熱量，從而能使床層保持一定的溫度水平，這也是流化床一般著火沒有困難，并且煤種適應(yīng)性很廣的原因所在。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率要比鼓泡流化床鍋爐高，通常在95～99%范圍內(nèi)，可與煤粉鍋爐相媲美。循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率高是因?yàn)橛邢率鎏攸c(diǎn)：氣固混合良好；燃燒速率高，其次是飛灰的再循環(huán)燃燒。由于飛灰的循環(huán)燃燒過程，床料中未發(fā)生脫硫反應(yīng)而被吹出燃燒室的石灰石、石灰能送回至床內(nèi)再利用；另外，已發(fā)生脫硫反應(yīng)部分，生成了硫酸鈣的大粒子，在循環(huán)燃燒過程中發(fā)生碰撞破裂，使新的氧化鈣粒子表面又暴露于硫化反應(yīng)的氣氛中。這樣循環(huán)流化床燃燒與鼓泡流化床燃燒相比脫硫性能大大改善。當(dāng)鈣硫比為5～0時(shí)，脫硫率可達(dá)85～90%。而鼓泡流化床鍋爐，脫硫效率要達(dá)到85～90%，鈣硫比要達(dá)到3～4，鈣的消耗量大一倍。與煤粉燃燒鍋爐相比，不需采用尾部脫硫脫硝裝置，投資和運(yùn)行費(fèi)用都大為降低。氮氧化物排放低是循環(huán)流化床鍋爐另一個(gè)非常吸引人的特點(diǎn)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，循環(huán)流化床鍋爐的NO排放范圍為50～150ppm或40～120mg/MJ。循環(huán)流化床鍋爐NO排放低是由于以下兩個(gè)原因：一是低溫燃燒，此時(shí)空氣中的氮一般不會生成NO；二是分段燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化為NO，并使部分已生成的NO得到還原。爐膛單位截面積的熱負(fù)荷高是循環(huán)流化床鍋爐的另一主要優(yōu)點(diǎn)。其截面熱負(fù)荷約為5～5MW/m2，接近或高于煤粉爐。同樣熱負(fù)荷下鼓泡流化床鍋爐需要的爐膛截面積要比循環(huán)流化床鍋爐大2～3倍。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，只需調(diào)節(jié)給煤量、空氣量和物料循環(huán)量，不必像鼓泡流化床鍋爐那樣采用分床壓火技術(shù)。也不象煤粉鍋爐那樣，低負(fù)荷時(shí)要用油助燃，維持穩(wěn)定燃燒。一般而言，循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)比可達(dá)(3～4)：1。負(fù)荷調(diào)節(jié)速率也很快，一般可達(dá)每分鐘4%。循環(huán)流化床燃燒過程屬于低溫燃燒，同時(shí)爐內(nèi)優(yōu)良的燃盡條件使得鍋爐的灰渣含炭量低(含炭量小于1%)，屬于低溫?zé)福子趯?shí)現(xiàn)灰渣的綜合利用，如作為水泥摻和料或做建筑材料。同時(shí)低溫?zé)敢灿欣诨以邢∮薪饘俚奶崛?。循環(huán)流化床鍋爐的床內(nèi)不布置埋管受熱面，因而不存在鼓泡流化床鍋爐的埋管受熱面易磨損的問題。由于床內(nèi)沒有埋管受熱面，啟動(dòng)、停爐、結(jié)焦處理時(shí)間短，可以長時(shí)間壓火等。循環(huán)流化床鍋爐的給煤粒度一般小于13mm，因此與煤粉鍋爐相比，燃料的制備破碎系統(tǒng)大為簡化。循環(huán)流化床鍋爐的爐膛截面積小，同時(shí)良好的混合和燃燒區(qū)域的擴(kuò)展使所需的給煤點(diǎn)數(shù)大大減少。既有利于燃燒，也簡化了給煤系統(tǒng)。便攜式里氏硬度計(jì)的使用原理除濕機(jī)原理疏水閥的類型和工作原理無堵塞泵葉輪的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)坩堝的用途不銹鋼管的種類。循環(huán)流化床鍋爐是一種高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)，在近年來得到了廣泛的應(yīng)用和關(guān)注。隨著環(huán)保要求的提高和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展成為了必然趨勢。本文將重點(diǎn)介紹大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展歷程、技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀和未來趨勢。循環(huán)流化床技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)逐漸成熟。隨著環(huán)保要求的提高和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展成為了必然趨勢。目前，國內(nèi)已經(jīng)有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)大型循環(huán)流化床鍋爐，并且已經(jīng)有多臺機(jī)組投入運(yùn)行。高效低污染：循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率高，能夠達(dá)到95%以上，且排放的污染物少，煙氣中的有害物質(zhì)可以經(jīng)過處理后達(dá)標(biāo)排放。燃料適應(yīng)性廣：循環(huán)流化床鍋爐可以適應(yīng)多種燃料，如煤、石油、天然氣等，尤其對劣質(zhì)燃料有很好的適應(yīng)性。負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大：循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍較廣，可以在30%~110%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，適合電力系統(tǒng)的調(diào)峰運(yùn)行?；以C合利用：循環(huán)流化床鍋爐的灰渣可以綜合利用，如制造水泥、磚等建筑材料，具有很好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，大型循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。在國內(nèi)，大型循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)火電廠和熱電廠，并且取得了很好的效果。同時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐在國外的應(yīng)用也越來越多，尤其是在歐洲和北美地區(qū)。更加環(huán)保：隨著環(huán)保要求的不斷提高，循環(huán)流化床鍋爐的環(huán)保性能將更加出色，排放的污染物將更加減少，同時(shí)煙氣處理技術(shù)也將更加先進(jìn)。智能化控制：隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，循環(huán)流化床鍋爐的控制將更加智能化，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高運(yùn)行效率和安全性。大型化發(fā)展：隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用需求的增加，循環(huán)流化床鍋爐的規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，單機(jī)容量將進(jìn)一步提高。多燃料共存：未來，循環(huán)流化床鍋爐將更加適應(yīng)多種燃料共存的情況，不僅能夠燃燒傳統(tǒng)化石燃料，還能夠利用可再生能源和廢棄物等新型燃料?；以C合利用：循環(huán)流化床鍋爐的灰渣將得到更加廣泛的利用，不僅可以用于建筑材料制造，還可以用于其他領(lǐng)域，如農(nóng)業(yè)、環(huán)保等。大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展是未來能源和環(huán)保領(lǐng)域的重要趨勢。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的增加，大型循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用前景將更加廣闊。CFB工業(yè)鍋爐在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中具有重要作用，其氣固流動(dòng)、熱平衡和物料平衡特性對鍋爐的運(yùn)行效果和生產(chǎn)效率有著重要影響。本文針對新型CFB工業(yè)鍋爐的氣固流動(dòng)與熱平衡、物料平衡特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，旨在深入了解其運(yùn)行機(jī)理和性能，為優(yōu)化鍋爐設(shè)計(jì)和操作提供理論支持。CFB工業(yè)鍋爐作為一種高效、環(huán)保的能源設(shè)備，在化工、電力、供熱等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)步，新型CFB工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)也不斷提升，對其氣固流動(dòng)、熱平衡和物料平衡特性的研究也愈發(fā)重要。目前，國內(nèi)外研究者針對此類鍋爐的不同方面進(jìn)行了大量研究，但針對新型CFB工業(yè)鍋爐的綜合性研究仍不足。本文選取某新型CFB工業(yè)鍋爐為研究對象，采用實(shí)驗(yàn)研究方法對其氣固流動(dòng)與熱平衡、物料平衡特性進(jìn)行深入探討。實(shí)驗(yàn)中，我們制定了不同的實(shí)驗(yàn)方案，包括不同的操作條件和工況，以獲取全面的數(shù)據(jù)。同時(shí)，我們還利用CFD軟件對鍋爐內(nèi)部的氣固流動(dòng)進(jìn)行了模擬分析。通過實(shí)