流化床鍋爐

流化床鍋爐是採用流化床燃燒方式的鍋爐。流化床鍋爐按流體動力特性可分為鼓泡流化床鍋爐和循環流化床鍋爐。流化床鍋爐按爐膛內的煙氣壓力可分為常壓流化床鍋爐和增壓流化床鍋爐。

基本介紹

• 中文名：流化床鍋爐
• 所用技術：循環流化床燃燒技術
• 相關工藝：循環流化床鍋爐脫硫
• 特點：清潔燃燒、燃料適應性強等
• 動態參數：數據表格、動態曲線、流程圖等
• 鍋爐概念：具有高溫、高壓的熱能設備

簡介

循環流化床燃燒（CFBC）技術系指小顆粒的煤與空氣在爐膛內處於沸騰狀態下，即高速氣流與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃燒的技術。

流化床鍋爐

套用領域

循環流化床鍋爐脫硫是一種爐內燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風從布風板下部送入，二次風從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內強烈擾動形成流化床，燃煤煙氣中的SO2與氧化鈣接觸發生化學反應被脫除。為了提高吸收劑的利用率，將未反應的氧化鈣、脫硫產物及飛灰送回燃燒室參與循環利用。鈣硫比達到2～2．5左右時，脫硫率可達90%以上。流化床燃燒方式的特點是：1．清潔燃燒，脫硫率可達80%～95%，NOx排放可減少50%；2．燃料適應性強，特別適合中、低硫煤；3.燃燒效率高，可達95%～99%；4．負荷適應性好。負荷調節範圍30%～100%。

流化床超微氣流粉碎技術　流化床超微氣流粉碎是將待粉碎物料放置在設備容器中，從設備容器下方通入空氣，進行粉碎。而循環流化床，則是將設備容器下方送入空氣的速度提高，使容器里的物料顆粒被吹起呈沸騰狀態懸浮粉碎。同時在容器的上部出口，通過高速分級裝置將超微粉收集。

循環超微氣流粉碎流化床技術是一項近幾年發展起來的環保粉碎技術。它具有粉碎適應性廣、粉碎效率高、粗顆粒夾帶少、低成本、負荷調節比大和負荷調節快等突出優點。循環流化床低成本實現了嚴格的超微粉碎指標，同時針對各種非金屬物料，在負荷適應性和超微粉綜合利用等方面具有綜合優勢，為超微氣流粉碎機的節能環保改造提供了一條有效的途徑。

培訓系統

隨著工業鍋爐的大型化，其控制系統也越來越複雜。同時對工業鍋爐操作人員的要求也越來越高。操作人員除需要熟悉操作規程外，還需要快速處理運行當中出現的各種故障。鍋爐仿真培訓系統不但提供常規的操作，也提供大量的現場常見故障，供操作人員進行反事故的演習，以提高他們的操作技能和故障處理能力。

運行狀況

能實時實現從鍋爐點火、升溫、加負荷直至額定負荷的全工況仿真，包括冷態起動、熱態起動、正常停爐、熱態停爐（壓火）、緊急停爐等過程。整個過程中鍋爐各部位的壓力、溫度、流量、液位等熱力參數及其變化趨勢與真實鍋爐過程一致。

動態參數

“鍋爐仿真培訓系統”提供了多種以圖形方式動態顯示數據的方法，包括數據表格、動態曲線、流程圖、直方圖等，顯示鍋爐各部位的熱力參數，如壓力、溫度、流量、水位等。

通過流程圖上顯示的鍋爐的主要系統圖，便於學員熟悉鍋爐的各種系統和流程。此外在系統圖上還可以顯示各個部件的熱力參數，使學員一目了然的了解鍋爐在運行中各處的壓力、溫度、流量等參數。

運行人員通過計算機顯示屏上DCS作業系統，可以與現場相似的方式觀察鍋爐的各主要參數和設備狀態。

動態曲線可以用來顯示鍋爐主要熱力參數隨時間的變化，例如主汽溫度、汽包水位、爐膛負壓隨時間的變化曲線，以便於運行人員了解自己的操作效果，並可以進行趨勢分析。

控制運行

運行人員可以通過DCS的控制，實現對鍋爐運行狀況的控制。也可以通過流程圖上的各種閥門、擋板，對它們進行仿真操作（開、關、開大、開小），以實現同一目的。

1. 工況選擇和保存功能

系統事先存儲了各種典型工況的數據，如冷態啟動工況、熱態啟動工況、額定負荷工況等，根據不同的目的，指導員可以選擇某個工況開始培訓。在運行過程中可以把當時運行的工況保存下來，供以後啟動時調用。

2. 凍結與解凍功能

在運行過程中，根據培訓的需要可對運行中的工況進行凍結，也即暫時停止模型的運行。這便於觀察當前運行工況，並進行詳細的分析。在系統處於凍結狀態時，可根據需要進行各種操作，操作完成後可通過解凍命令，繼續模型的運行。

3. 加快、減慢仿真過程

對於本來變化緩慢的過程，例如升溫過程，本來需要4個小時，採用實時仿真就得花4個小時。若採用快速仿真方式，以實際1秒鐘的時間來仿真10秒鐘的過程，即加速10倍，則4小時的過程可以縮短為24分鐘，這就是所謂的超實時仿真。而對於本來變化迅速的過程，例如爆管後的過程，幾秒種內鍋爐的參數大幅度的波動，學員來不及細看就過去了。為了讓學員能仔細觀察全過程，可以採用減慢仿真速度的辦法，即用實際1秒鐘時間，仿真0.1秒鐘的過程，即減慢10倍。這樣幾秒鐘的過程，延伸到幾十秒鐘，就容易觀察得多了，這就是欠實時仿真。超、欠實時仿真的時間比例是可以根據需要由指導員進行設定。

4. 回退功能

在系統處於凍結狀態時，根據需要可退回前面某個時間的狀態，重新開始解凍運行。

2.6 追憶功能

在系統運行過程中，系統會自動按照一定的時間間隔保存過去一段時間的歷史工況。在系統處於凍結狀態時，可以選擇以前的某個時間，將學員的操作和參數變化重新演示一遍，有利於分析學員原來的操作狀況。

5. 故障設定功能

“鍋爐仿真培訓系統”最大的優點，是可以設定各種故障。利用這個功能，“鍋爐仿真培訓”可以對學員進行訓練，這在實際運行中幾乎是不可能做到的。

鍋爐是壓力容器，一旦發生事故，往往會造成嚴重後果，甚至爐毀人亡。而有些事故，運行人員可能很少遇到，平時難以有練手的機會，一旦事故發生，往往難以迅速應付。事故處理的培訓，確實是“養兵千日，用兵一時”。有了事故處理的培訓，才可能在真正出現事故時能夠從容應對，迅速處理，而不至於手忙腳亂，處置不當，延誤了處理的時機，甚至使故障擴大化。

鍋爐技術

循環流化床鍋爐技術是近十幾年來迅速發展的一項高效低污染清潔燃燒枝術。國際上這項技術在電站鍋爐、工業鍋爐和廢棄物處理利用等領域已得到廣泛的商業套用，並向幾十萬千瓦級規模的大型循環流化床鍋爐發展；國內在這方面的研究、開發和套用也逐漸興起，已有上百台循環流化床鍋爐投入運行或正在製造之中。未來的幾年將是循環流化床飛速發展的一個重要時期。

1 發生爆燃的幾種情況

鍋爐爆燃是由於爐膛內可燃物質的濃度在爆燃極限範圍內，遇到明火或溫度達到了燃點發生劇烈爆燃，燃燒產物在瞬間向周圍空間產生快速的強烈突破。以下介紹幾種循環流化床鍋爐易發生爆燃的情況。

1.1 揚火爆燃 、

如果壓火時燃料加得多或停的晚，使壓火後床料內燃料的含量過多，這時燃料中的碳在缺氧狀況下不充分燃燒產生大量的CO，同時燃料在爐內高溫乾熘揮發出甲烷、氫等可燃性氣體。由於壓火後床料表面溫度降低，這些可燃性氣體遇不到明火，便在鍋爐爐膛內積聚。揚火時，隨著風機的啟動，床料開始流化，高溫的床料從下面翻出，這時可燃性氣體與明火接觸，瞬間發生燃燒，如果可燃物的濃度在爆燃極限範圍內，就會發生爆燃。個別司爐工在揚火時怕床溫降得過快造成滅火，在啟風機前先加入少量的燃料，新進入爐膛的燃料不但會揮發出可燃性氣體，同時會有大量的煤粉參與燃燒，這樣不但會增大產生爆燃的機率，還會加劇爆燃的強度。

1.2 大量返料突入爆燃

循環流化床鍋爐都有物料循環系統。循環流化床鍋爐運行時，大量固體顆粒在燃燒室、分離器和返料裝置等組成的循環迴路中循環，一般循環流化床鍋爐的循環倍率為5~20，也就是說有5~20倍給煤量的返料灰需要經過返料裝置返回燃燒室再次燃燒，循環物料是直徑在0.1mm左右的細灰，有很好的流動性，在返料風的吹送下，連續不斷地進入爐膛。運行中如果返料風過小，返料器內的物料就會停止流化或流動，從而造成返料器堵塞，細灰會在返料器內堆積，當細灰積累到一定時，細灰在自身重量的作用下產生流動或者由於操作調整增大風量使物料再次流化，這時成噸的細灰在短時間內進入爐膛。由於細灰的表面積大，此時返料風與空氣快速混合充滿爐膛，且細灰中一般含有20%左右的碳，在爐內高溫環境下極易發生爆燃。

1.3 油氣爆燃

流化床鍋爐一般採用柴油點火，點火過程中因為油中的雜質、點火風的調配、油壓太低等因素常會發生油槍滅火。滅火後，如果沒及時發現、關閉油閥，被霧化的燃油會繼續噴進爐膛內，這樣從爐膛到尾部煙道甚至到煙囪出口都充滿了油霧。這時如果再次點火或遇到其它明火，就會產生整個系統的爆燃。

2000年8月19日5點14分，平煤集團公司一自備電廠的35t/h循環流化床鍋爐開始點火，油壓在1.2~1.6MPa時，兩支點火油槍霧化著燃油噴燃進入爐膛，450~500mm厚的底料開始流化預熱，5點24分，即點火10min後，發現床溫開始下降，司爐工檢查發現兩支點火槍已熄火，立即又用火把再次點火，隨後就發生了爐膛內及燃燒系統爆燃和爐門竄出火舌傷人的事故。

事後檢查發現，鍋爐保溫少部分振脫，密封與膨脹縫部分發生泄漏，由於正壓大的作用尾部煙道的麻石塊振掉，造成煙風系統短路，需進行停爐處理。

事後分析產生爆燃的原因有以下幾方面：

（1）司爐工責任心不強。點火前沒有認真試驗點火槍的霧化情況，在發生點火中斷的情況下，沒進行認真檢查處理而再次點火，是造成爐膛內超標的油煙濃度遇到明火發生爆燃事故的直接原因。

（2）點火風的調配不適與油壓太低，造成噴油中斷滅火，滅火後沒有及時發現或發現後沒有採取措施再次點火而發生爆燃的原因。

（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，大量油氣充滿燃燒於煙風系統中，可燃氣體溫度達到了燃點，遇到明火發生的劇烈爆燃。

1.4 煙道內可燃物再燃

在循環流化床鍋爐運行中，有時可能發生煙道內可燃物再燃事故，這時會出現以下現象：排煙溫度急劇增加，一、二次風出口溫度也隨之升高，煙道內及燃燒室內的負壓急劇變化甚至變為正壓；煙囪內冒黑煙，從引風機殼體不嚴處向外冒煙或向外噴火星等。

出現這種問題的原因主要有：燃燒調整不當，配風不合理，導致可燃物進入煙道；爐膛負壓過大，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入煙道。

2 爆燃的預防

針對以上幾種常見爆燃發生的原因，循環流化床鍋爐操作中應採取下列措施防止爆燃。

（1）揚火時一定要先啟動引風機通風5min後再啟動送風機，以保證爐內積聚的可燃性氣體排出，防止遇到明火。

（2）鍋爐壓火時一定要先停止給煤。當床溫趨向穩定或稍有下降趨勢時，再停送風機，防止壓火後床料內煤量太多，產生大量可燃性氣體及乾燥的煤粉。

（3）壓火後，揚火前儘量避免有燃料進入爐內，不可在揚火時先給燃料後啟風機。

（4）當運行中發生返料堵塞存灰較多時，通過放灰系統將灰放掉。

（5）點火過程中如果發生油槍滅火，應先關閉油閥，保持風機運行通風5min後，再次點火。

（6）點火過程中，如果油槍噴咀堵塞，油槍霧化不良，導致床溫上升困難，達不到加煤溫度，應停止點火，對油槍噴咀進行清洗或更換後再點火。

（7）點火過程中，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）如發現煙溫不正常升高時，應加強燃燒調整，使風煤比調整到合適的範圍內；若是由於返料裝置堵灰造成的應立即將返料裝置內的堵灰放淨；若煙道內可燃物再燃燒使排煙溫度超過300℃以上，應立即壓火處理，嚴密關閉各人行孔門和擋板，禁止通風，然後在煙道內投入滅火裝置或用蒸汽進行滅火，當排煙溫度恢復正常時可再穩定一般時間，然後再打開人行孔檢查、確認煙道內無火源並經引風機通風約15min後方可啟動鍋爐。

安全常識

概述

鍋爐是具有高溫、高壓的熱能設備，是特種設備之一，在機關、事業企業及各行各業廣泛使用，是危險而又特殊的設備。一旦發生事故，涉及公共安全，將會給國家和人民生命財產造成巨大損失。為了公共安全、人民生命和財產安全，依據國務院《特種設備安全監察條例》，使用鍋爐應注意以下全事項：

注意事項

1、鍋爐出廠時應當附有“安全技術規範要求的設計檔案、產品質量合格證明、安全及使用維修說明、監督檢驗證明（安全性能監督檢驗證書）”。

2、鍋爐的安裝、維修、改造。從事鍋爐的安裝、維修、改造的單位應當取得省級質量技術監督局頒發的特種設備安裝維修資格證書，方可從事鍋爐的安裝、維修、改造。施工單位在施工前將擬進行安裝、維修、改造情況書面告知直轄市或者轄區的特種設備安全監督管理部門，並將開工告知送當地縣級質量技術監督局備案，告知後即可施工。

3、鍋爐安裝、維修、改造的驗收。施工完畢後施工單位要向質量技術監督局特種設備檢驗所申報鍋爐的水壓試驗和安裝監檢。合格後由質量技術監督局、特種設備檢驗所、縣質量技術監督局參與整體驗收。

4、鍋爐的註冊登記。鍋爐驗收後，使用單位必須按照《特種設備註冊登記與使用管理規則》的規定，填寫《鍋爐（普查）註冊登記表》，到質量技術監督局註冊，並申領《特種設備安全使用登記證》。

5、鍋爐的運行。鍋爐運行必須由經培訓合格，取得《特種設備作業人員證》的持證人員操作，使用中必須嚴格遵守操作規程和八項制度、六項記錄。

6、鍋爐的檢驗。鍋爐每年進行一次定期檢驗，未經安全定期檢驗的鍋爐不得使用。鍋爐的安全附屬檔案安全閥每年定期檢驗一次，壓力表每半年檢定一次，未經定期檢驗的安全附屬檔案不得使用。

7、嚴禁將常壓鍋爐安裝為承壓鍋爐使用。嚴禁使用水位計、安全閥、壓力表三大安全附屬檔案不全的鍋爐。