生物质锅炉新闻动态
富通新能源 > 动态 > 生物质锅炉新闻动态 > > 详细
100MW CFB锅炉炉膛压力分布的研究
发布时间：2013-08-23 08:20 来源：未知
循环物料平衡、热量平衡和高的燃烧效率是循环流化床(CFB)锅炉正常运行的基础，CFB锅炉的正常运行与炉膛内的物料分布特征和物料平衡有关，而判断物料分布特征和物料平衡的一个重要依据就是炉膛内的物料浓度分布。同时，CFB锅炉模型研究的基础就是能够准确地确定炉膛内的物料浓度分布。
正常条件下，CFB锅炉炉膛内的压力分布沿炉膛高度按一定的指数规律衰减，相应的炉膛内的空隙率和物料浓度沿炉膛高度成指数衰减。为研究炉膛内的物料核一环分布特征，直接测量某一截面上的空隙率和物料浓度分布是可行的。但沿炉膛高度的空隙率和物料浓度分布整体变化的直接测量是十分困难的，一般从炉膛压力分布测量入手，通过沿炉膛高度的压力分布确定空隙率和物料浓度分布状况，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
对CFB锅炉的正常运行，要求在炉膛上部积累一定的可循环物料，即CFB锅炉需要一定量的可循环物料在炉膛内参与循环。从CFB锅炉的设计出发，炉膛上部的换热系数取值要求在炉膛上部对应有一定量的可循环物料。只要设计中换热系数取值合理，分离器的分离效率能满足一般的物料平衡要求，锅炉运行就可以达到锅炉设计所需要的运行要求，锅炉运行可处在正常的CFB运行状态。
1 试验测点布置
分宜发电厂100 MW CFB锅炉是国电热工研究院与哈尔滨锅炉厂有限责任公司联合设计开发的首台国产具有自主知识产权的大型CFB锅炉。
锅炉炉膛截面为5810×16370 mm，炉膛高度为35.716m。炉膛下部采用大锥段结构，锥段高度为6000 mm。
炉膛布置的压力测点对应的炉膛高度见表。
2炉膛压力测量结果
不同负荷条件下的压力分布见图1。可看出，炉膛下部(<4.5m)的压力分布不受锅炉负荷影响，主要受锅炉运行时的床压控制，在炉膛中上部随着锅炉负荷增加，压力增加。
100 MW负荷下不同运行床压的压力分布见图2。从图可看出，对应一定的锅炉负荷，炉膛下部的压力有一定的波动，但炉膛中上部压力基本不变。
炉膛的压力分布沿炉膛高度大致成指数规律衰减。假定炉膛物料分布从测点PI位置开始衰减，则炉膛任意高度x的压力P(x)可表示为：
a在0.22～0.26之间，随着锅炉负荷的增加，口值减小。
3、炉膛压力分布分析
从CFB锅炉炉膛内的物料分布及正常运行所需的物料平衡要求可对以上试验结果进行很好的解释。
CFB锅炉内的物料可分为底渣、飞灰、内循环物料和外循环物料，实现能够进入炉膛上部的内循环物料的平衡是CFB锅炉运行的基础，对CFB锅炉内循环物料量多少的判断对实际运行有重要意义。
CFB锅炉在炉膛中上部积累的内循环物料多少与炉膛的运行速度、燃料的成灰特性、炉膛出口结构等有关。对应一定的燃料和具体的锅炉，影响内循环物料量的参数主要是运行时的空床速度或锅炉负荷。一定的锅炉负荷对应着一定的运行速度，同时也对应着一定的床温和换热系数。CFB锅炉下部的受热面被防磨耐火材料覆盖，炉膛的有效受热面主要在炉膛中上部。因此，影响CFB锅炉负荷的主要因素就是炉膛上部的物料量是否达到所需要的量。
从分离器出口的物料浓度分布可以判断出炉膛中上部的物料粒径一般在1 mm以下，与炉膛下部的粒径有很大差别。从CFB锅炉的物料分布特征看，炉膛的这两个区域对应着不同的物料平衡要求。在一定的运行工况下，炉膛下部压力在一定范围内的变化对炉膛上部压力的影响不大．而只是增加了炉膛下部的物料量。因此，在100MW CFB锅炉的压力分布上，炉膛下部和中上部的压力分布表现出不同的分布特征和规律。而对CFB锅炉物料平衡的判断主要是炉膛中上部积累的内循环物料量多少的判断，也就是炉膛中上部压力分布的判断。
在CFB锅炉的模型研究中，一般将CFB锅炉沿炉膛高度分为密相区、过渡区和稀相区。分宜发电厂100MW CFB锅炉炉膛采用大锥段结构后，锥段以上为稀相区。从炉膛的压力分布可看出，对应一定的锅炉负荷密相区和过渡区的压力分布是变化的，而稀相区的压力基本保持稳定。
4炉膛压力对锅炉运行的指导
从以上分析可看出，炉膛下部和炉膛上部压力分布存在很大的区别，所对应的炉膛物料平衡状态和要求是不同的。通过CFB锅炉风室压力或炉膛下部床压（即运行的料层高度）的调节并不能准确地对物料的平衡进行调整和判断。当锅炉上部内循环物料量因各种原因无法积累和稳定时，一般采用增加CFB锅炉运行料层高度的方法往往能够满足CFB锅炉的负荷要求，但锅炉的运行状态往往已经偏离设计值，而以鼓泡床方式运行。
因此，在CFB锅炉设计中增加炉膛中部压力测点是运行所必需的。对运行人员，监视炉膛中部压力的变化与风室压力的变化一样重要。对应不同的锅炉负荷对应着一定的压力值，并且在一定的时期内由于煤质的稳定该值是一个较为稳定的值。当煤质发生变化，此压力值会有一定的变化。当燃料灰分达不到物料平衡要求时，炉膛中部压力会降低，这时添加可循环物料以满足CFB锅炉的正常运行是必要的。当CFB锅炉的中部压力值异常减小时，应对物料循环回路进行检查。
5、总结
对分宜100 MW CFB锅炉沿炉膛高度的压力分布进行了研究。压力分布特征和分布规律表明，压力分布在炉膛下部和中上部表现出不同的特征和控制规律。炉膛下部的压力与运行的床压有关，炉膛中上部的压力与运行负荷有关，随着CFB锅炉负荷的增加，炉膛中上部的压力也相应增加。
实现物料平衡的关键在于炉膛中上部内循环物料量的积累和控制。对于运行人员，炉膛中部压力是控制CFB锅炉运行的重要参数。
