? 1 前言
目前,國產循環(huán)流化床電站鍋爐啟動過程中的燃燒事故時有發(fā)生,啟動中的床料結焦問題比 較普遍,特別是啟動過程中的爐內爆燃事故直接危及到人身設備安全,而事故的產生與點火系統(tǒng)的設計缺陷有直接的聯系。
循環(huán)流化床(CFB)鍋爐具有燃料適應性廣、燃燒穩(wěn)定、在燃燒過程中利用脫硫劑實現脫硫、 中溫燃燒因而抑制NOX的生成、環(huán)保性能好以及優(yōu)越的調峰性能等諸多優(yōu)點。CFB的設 計工況下,爐膛內主要是高溫惰性物料,燃料只占爐內總物料量的5%~10%或更少,所以,燃料進入爐膛后,便被高溫物料包圍,迅速被加熱到著火溫度,穩(wěn)定燃燒。因此,一般認為 CFB的燃燒不存在問題。電站實際運行顯示,CFB的運行穩(wěn)定性好。
但鍋爐的實際運行情況與設計要求總是不一樣的。在CFB的啟動過程中,由于物料是冷態(tài)的 ,燃料著火的外在條件不具備,如何使床料達到適當高的溫度以保證煤的燃燒是主要問題。 作為啟動熱源的點火系統(tǒng)設計就顯得重要。
2 點火燃燒器的發(fā)展與應用狀況
循環(huán)流化床鍋爐技術是在實驗中發(fā)展完善的,其點火裝置也是在實踐中不斷發(fā)展的。因此, 在應用中存在一些問題需要解決。
CFB鍋爐啟動時,床內物料流態(tài)是由固定床到鼓泡床、進而發(fā)展為紊流床狀態(tài)。木柴點火時 ,加熱與床層蓄熱主要發(fā)生在固定床階段,對于油點火器,床料加熱時必需處于流化態(tài),加 熱主要在鼓泡床階段完成。流化床早期采用了木柴固床點火方式。其一是,這種點火方式來 自于火床爐,經驗成熟;其二是,這是流化床鍋爐特點所決定的,鼓泡流化床鍋爐的燃燒與 傳熱是在床料中進行的,所以,床截面大,床料多,點火蓄熱要求多,木柴點火采取固定床 方式,避免了流化風的散熱,木柴燃燼形成的高溫木碳層蓄熱能力大,對這種大床面多床料 的啟動非常有利。但其缺點是木柴耗量大,過程復雜,啟動時間長。CFB的燃燒與傳熱在整 個爐膛中進行,使床截面大幅度減少,相應地減少了流化風量,利用油燃燒器能方便地對床 料加熱,實現點火啟動。所以,電站CFB啟動時主要用油燃燒器流態(tài)化點火。流態(tài)化點火時 ,能量平衡式為:
由上式看出,點火燃燒器的放熱①是克服流化風帶走的熱損耗,②是克服床料向受熱面的散 熱,③是加熱床料,可見,要順利完成點火啟動,①是增加燃燒器能量,②是減小流化風量 ,③是減少散熱損失。其中第③條對于給定的鍋爐來說改變的余地較小。點火裝置和風量的 變化較多,影響大。
床上油槍點火裝置可以投入大量燃料,也可以多點布置燃燒器,使總的點火能量能夠克服散 熱和流化空氣帶走的熱量,使床溫迅速上升到煤著火溫度。由于這種方式,燃燒器置于床層 上方,床料吸收的熱量只是燃燒器火炬放出熱量的一小部分,散熱損失大;同時,由于實際 上應用時床料是選用寬篩分(0~6mm)爐渣,煤粒度也在0~10mm之間,實際上的完全流 化風量大,這樣,在床上油槍布置位置略高時,甚至不能完成點火過程〔1、2、3〕 。早期人們也在床下設計了點火油槍,意在加熱熱風,間接加熱床料。但這種方式直接危 及風室和布風板與風帽安全,實際上沒有被應用。
為了提高點火器效率,同時克服床下布置油槍的缺點,近年發(fā)展了熱煙氣發(fā)生器點火裝置, 也稱風道燃燒器。流化風經燃燒器時與燃料混合并燃燒,形成900℃的熱風,經過絕熱風道 、風室進入床內,流化物料并加熱之。由于氣固兩相間的傳熱強烈,點火燃燒器的熱量可以 有效轉移給床料。燃料利用率高。